[發明專利]重力梯度儀

有效

• 申請號: 200680045115.6
• 申請日: 2006-08-31
• 公開（公告）號: CN101322048A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 法蘭克·喬基姆·范肯;約翰·溫特費拉德
• 申請（專利權）人: 技術資源有限公司
• 主分類號: G01V7/16
• 分類號: G01V7/16
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 鄭立;林月俊

技術領域

本發明涉及一種重力梯度儀，并且尤其是(但不限于)涉及一種航空用重力梯度儀。本發明可特別地用于測量重力梯度張量的對角分量和非對角分量。

背景技術

重力儀在地址勘探中被廣泛地使用，以測量地球重力場的一階導數。由于將重力場的空間變化與運動交通工具加速度的暫時波動區分開是比較困難的，因此盡管在發展能夠測量地球重力場的一階導數的重力儀方面已經存在一些進展，然而通常只對地上固定設備才能夠進行這些測量并獲得用于有效勘探的足夠精度。

重力梯度儀(與重力儀相區別)被用于測量重力場的二階導數，并且其使用測量低至標準重力的10¹²分之一的重力之間的差值所需的傳感器。

典型地，這種設備用于試圖定位諸如包括鐵礦和含烴地質構造的礦床之類的沉積物。

由本申請人的公司部分地擁有權利的國際公開WO90/07131披露了一種重力梯度儀。所述梯度儀包括常平架軸承裝置，所述常平架軸承裝置包括三個同心環，其中安裝有傳感設備。所述傳感設備通常包括兩個分別位于屏蔽殼體中的、間隔開的桿，并且每個桿均安裝在板軸承(web?bearing)上。該申請所披露的設備具有較為難解決的問題之處在于其包括大量部件并且相對較重，這在航空應用方面尤為不利。本發明的目的在于提供一種重力梯度計，其中傳感器包括樞轉地安裝在傳感器殼體中的兩個分開的桿并且傳感器被支撐在內部安裝架上，反饋控制器作用于該內部安裝架以針對內部安裝架的不想要的擾動(特別是在航空應用期間)穩定傳感器，從而能夠獲得傳感器的針對這樣的擾動的更好的穩定性。

發明內容

本發明提供一種重力梯度儀，其用于測量重力梯度張量的分量，所述重力梯度儀包括：

用于安裝杜瓦瓶(Dewar)的外部平臺以圍繞三個正交軸線相對旋轉；

布置在杜瓦瓶中的傳感器，其用于進行用來測量重力梯度張量的分量的低溫操作，傳感器包括第一和第二桿；

用于在杜瓦瓶中安裝傳感器以圍繞所述三個正交軸線相對旋轉的內部安裝架，傳感器的每個桿被布置在內部安裝架的各末端處并且位于內部安裝架的外部，并且傳感器的每個桿彼此正交；

第一反饋控制器，用于監視外部平臺的擾動并且產生作用力以抑制外部平臺的運動從而穩定外部平臺；和

內部反饋控制器，用于監視在穩定外部平臺之后由于外部平臺的任何運動引起的內部安裝架的擾動以抑制內部安裝架的運動從而穩定傳感器。

因此，通過第二反饋傳感器，能夠防止未被第一反饋傳感器完全抑制并穩定的且確實傳遞到內部平臺的外部平臺的任何運動，以穩定內部平臺并且由此穩定傳感器。

優選地，利用直線和角加速度計感測由于擾動引起的內部安裝架的運動以向內部控制器提供反饋信號。

優選地，內部安裝架包括用于安裝傳感器以使其相對于三根正交軸線運動的安裝架并且控制器用于向致動器供給信號以圍繞該三根正交軸線中的任何一根或者多根移動安裝架從而穩定安裝架并且由此穩定傳感器。

優選地，內部安裝架包括：

第一安裝件，第一安裝件具有基底、從基底突起的柱狀集線器、布置在集線器周圍并且與集線器隔開的周壁、以及中芯，該中芯與集線器同軸并且通過第一彎曲板連接至集線器以提供圍繞第一軸線的中芯和基底之間的相對旋轉；

第二安裝件，該第二安裝件被裝配在第一安裝件的周壁內并且具有第一部件、第二部件和第三部件，第一部件和第二部件通過第二彎曲板連接以實現圍繞與所述第一軸線正交的第二軸線的所述第一和第二部件之間的相對旋轉，并且第二和第三部件通過第三彎曲板連接以圍繞與第一和第二軸線正交的第三軸線相對旋轉。

附圖說明

現將通過實例的方式參考附圖描述本發明的優選實施例，附圖中：

圖1為本發明的一個實施例的梯度計的示意圖；

圖2為構成優選實施例的梯度儀的安裝架的一部分的第一安裝件的立體圖；

圖3為安裝架的第二安裝件的視圖；

圖4為從圖3的安裝件的下側觀察的視圖；

圖5為沿圖3線IV-IV截取的剖視圖；

圖6為沿圖3線V-V截取的剖視圖；

圖7為組裝結構的視圖；

圖8為示出了安裝在常平架結構上的傳感器的視圖；

圖9為優選實施例的桿的平面圖；

圖10為示出了致動器控制的視圖；

圖11為示出了可旋轉支撐系統的操作的方框圖；

圖12為優選實施例的梯度儀的視圖；

圖13為第二實施例的第一安裝件的視圖；

圖14為圖13的安裝架的一部分的視圖，其中示出了第一安裝件的彎曲板的位置和范圍；