[發(fā)明專利]一種加速度計(jì)式相對重力測量儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910092037.0
• 申請日: 2009-09-07
• 公開（公告）號: CN101639541A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭曉芳;周敏;嚴(yán)小軍;何靜;薛旭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種加速度計(jì)式相對重力測量儀，特別是一種便利、快速、機(jī) 動(dòng)的高精度加速度計(jì)式相對重力測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

重力測量儀是用來進(jìn)行重力測量的儀器。重力測量儀的類型很多，從應(yīng)用 范圍來分有陸地用的重力儀、海洋重力儀、海底重力儀、航空航天重力儀、井 中重力儀等。地球測定重力值可以利用與重力有關(guān)的物理現(xiàn)象，例如在重力作 用下的自由落體運(yùn)動(dòng)、擺的擺動(dòng)、彈簧伸縮、弦振動(dòng)等。重力測量在慣性儀表 的應(yīng)用中具有很重要的作用，主要指測定慣性儀表調(diào)試位置的重力加速度和加 密重力測量。重力測量儀從測量途徑可分為絕對重力儀和相對重力儀，絕對重 力測量通常是利用物體在重力作用下的自由落體運(yùn)動(dòng)、彈簧伸縮等原理；相對 重力測量是指測量數(shù)據(jù)是與當(dāng)?shù)刂亓铀俣瘸杀壤男盘栭g接獲取重力加速 度。前者是為了修正慣性儀表的工具誤差，后者主要是通過測定一定范圍的重 力數(shù)據(jù)，提供給慣性儀表所需要的、反映局部重力場高頻信息的重力資料(如 20′×20′、5′×5′或1′×1′的平均空間重力異常數(shù)據(jù))，最終達(dá)到提高慣性儀表控制 精度的目的。

在慣性儀表的應(yīng)用中重力測量儀需要具有高精度、快捷、隨機(jī)的特點(diǎn)。目 前市場上常用的普通絕對重力儀精度較低，而精度高的產(chǎn)品測試時(shí)間長，價(jià)格 較昂貴；而市場上常用的相對重力測量儀，如G400，都需要回到基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行 校準(zhǔn)，也不能滿足隨機(jī)測量要求，重力網(wǎng)格法需要事先測定很多網(wǎng)格點(diǎn)，對于 20′×20′的網(wǎng)格來說，誤差能達(dá)到50mgal以上，精度相對較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有重力測量儀的不足，提供一種測量精 度高、使用便捷的加速度計(jì)式相對重力測量儀，可隨機(jī)對重力加速度進(jìn)行測量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種加速度計(jì)式相對重力測量儀，包括箱體和 控制器兩部分，箱體內(nèi)安裝有電源轉(zhuǎn)換電路、雙軸水平儀、二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 金屬撓性擺式加速度計(jì)、溫控電路、測控電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)水平 安裝在箱體中間，二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有一圓孔用于安裝加速度計(jì)，使得金屬 撓性擺式加速度計(jì)的擺軸與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相重合，雙軸水平儀固定安裝在 二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上用于測量轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的水平度，電源轉(zhuǎn)換電路接外接電源用于 向雙軸水平儀、二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、金屬撓性擺式加速度計(jì)、溫控電路供電，溫 控電路用于控制金屬撓性擺式加速度計(jì)和A/D轉(zhuǎn)換電路的溫度保持恒定，測控 電路接收控制器的控制信號用于控制二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)金屬撓性擺式加速度 計(jì)的二位置旋轉(zhuǎn)，當(dāng)二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后測控電路控制A/D轉(zhuǎn)換電路對 加速度計(jì)的輸出進(jìn)行測量并進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出信號由控制器 進(jìn)行計(jì)算處理得到相對重力的測量結(jié)果，所述的金屬撓性擺式加速度計(jì)，包括 殼體、撓性桿、力矩器動(dòng)圈、由軛鐵和永久磁鐵組成的力矩器定子、由信號傳 感器動(dòng)圈和信號傳感器定子組成的信號傳感器、三角形擺片和伺服放大器，殼 體內(nèi)充滿阻尼液體，三角形擺片、力矩器動(dòng)圈與信號傳感器動(dòng)圈組成擺組件， 三角形擺片的中心位置安裝力矩器動(dòng)圈，三角形擺片的頂端安裝信號傳感器動(dòng) 圈，底端連接兩根撓性桿使擺組件與儀表殼體彈性連接，軛鐵固定在殼體的中 部，永久磁鐵穿過力矩器動(dòng)圈，力矩器定子和力矩器動(dòng)圈構(gòu)成力矩器，信號傳 感器定子固定在殼體上并連接傳感器激磁，當(dāng)有加速度輸入時(shí)，信號傳感器敏 感擺組件的位移并轉(zhuǎn)化為電信號，電信號由信號傳感器動(dòng)圈輸出至伺服放大器， 伺服放大器將電信號放大、校正后反饋至力矩器動(dòng)圈并由力矩器產(chǎn)生反饋力矩， 該反饋力矩使擺組件恢復(fù)到平衡位置。

所述箱體中安裝有鋰電池，鋰電池由電源轉(zhuǎn)換電路為其充電，當(dāng)箱體無外 接電源時(shí)由鋰電池為雙軸水平儀、二位置轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、金屬撓性擺式加速度計(jì)、 溫控電路供電。

所述箱體外安裝有調(diào)平支架，該調(diào)平支架由安裝板和三個(gè)可調(diào)錐形支撐腿 組成。

所述的撓性桿通體為柱形，中間對稱位置加工成撓曲圓弧形狀。所述的三 角形擺片為平面等腰三角形形狀，三角形擺片中心位置留有通孔用于安裝力矩 器動(dòng)圈，三角形擺片的頂端安裝信號傳感器動(dòng)圈，兩個(gè)底角位置各連接一個(gè)撓 性桿。所述的三角形擺片在中心線兩側(cè)對稱位置至少留有1對通孔。

所述的箱體由內(nèi)殼體和外殼體組成，內(nèi)殼體與外殼體之間填裝柔性隔熱材 料，所述柔性隔熱材料為太空棉。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是：