[發明專利]絕對重力測量系統、測量方法及自由落體下落方法

有效

• 申請號: 201110224531.5
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102323624A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 王力軍;胡華;伍康
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01V7/14
• 分類號: G01V7/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

1.一種絕對重力測量系統，該系統包括：

自由落體裝置，用于實現下落物體的自由落體運動；

激光干涉測量裝置，用于測量下落物體作自由落體運動的位移；

隔振平臺，設置在所述激光干涉測量裝置和地之間，用于隔離地面振動對所述測量的影響；

其中，所述自由落體裝置還包括真空腔以及設置在真空腔內的下述部件：

載物臺，用于承載下落物體；

機械運動裝置，用于帶動載物臺上升或自由落體；

保持構件，用于在載物臺下落之前將載物臺及其上的下落物體保持固定；

下拉構件，其連接在載物臺和機械運動裝置的底端之間，當下落物體下落時，下拉構件向載物臺施加向下的拉力，從而使下落物體保持自由落體運動。

2.根據權利要求1所述的系統，所述下拉構件的底端固定在機械運動裝置的底座或真空腔的底座上。

3.根據權利要求1所述的系統，所述下拉構件為彈簧，并且該彈簧的頂端通過一連接板固定到載物臺的上部位置。

4.根據權利要求3所述的系統，在機械運動裝置的底座和頂座之間沿豎直方向設置有穿過所述彈簧的導柱，以限制彈簧在豎直方向作伸縮運動。

5.根據權利要求1所述的系統，所述保持構件為可轉動的掛鉤，當載物臺向上運動經過掛鉤時，掛鉤使載物臺固定；當撥動掛鉤轉動時，掛鉤與載物臺分開，從而使載物臺下落。

6.根據權利要求1所述的系統，所述機械運動裝置還包括底部轉輪和頂部轉輪，以及纏繞在底部轉輪和頂部轉輪上的柔性鋼絲；其中，一個轉輪在馬達的帶動下順時針和逆時針轉動，該轉輪同時帶動另一個轉輪和柔性鋼絲運動，從而使載物臺在柔性鋼絲的帶動下運動。

7.根據權利要求6所述的系統，在所述柔性鋼絲上還固定有第一連接件和第二連接件，當所述底部轉輪沿著某一方向轉動時，所述第一連接件與載物臺接觸，將載物臺運送到真空腔的頂部；當所述底部轉輪沿著相反方向轉動時，所述第二連接件與保持構件接觸，撥動該保持構件以釋放載物臺。

8.根據權利要求1所述的系統，所述機械運動裝置還包括沿豎直方向設置的直線導軌，所述載物臺沿著該直線導軌作直線運動。

9.根據權利要求1所述的系統，在下落物體內安裝有回射棱鏡(6)，用于將來自激光干涉測量裝置的測量激光反射回去。

10.根據權利要求9所述的系統，在所述隔振平臺中懸掛有一參考回射棱鏡(7)，用于將所述下落物體的回射棱鏡(6)反射的測量激光反射到激光干涉測量裝置內。

11.根據權利要求10所述的系統，所述激光干涉測量裝置包括：

第一分光鏡(24)，其將入射激光的一部分反射后沿水平方向傳輸到達第二分光鏡以作為參考光束，將入射激光的另一部分沿豎直方向傳輸到下落物體內的回射棱鏡以作為測量光束；

第二分光鏡(25)，用于將來自第一分光鏡的參考光束和來自隔振平臺內的參考回射棱鏡的測量光束進行合光，并將合光后的激光的一部分傳輸到光電探測器；

光電探測器(27)，用于將來自第二分光鏡的合光后的激光的一部分轉換為電信號，輸出給信號采集與處理裝置以計算下落物體的重力加速度。

12.根據權利要求11所述的系統，所述激光干涉測量裝置還包括一設置在第二分光鏡和光電探測器之間的聚焦透鏡(26)。

13.根據權利要求11所述的系統，所述激光干涉測量裝置還設置有光束豎直方向調節單元，該光束豎直方向調節單元包括：

水平液面(31)，設置在與回射棱鏡(6)對應的位置，用于將回射棱鏡(6)反射的測量光束反射到第一分光鏡(24)；

校準回射棱鏡(30)，用于將來自第二分光鏡的激光沿原路反射到第二分光鏡。

14.根據權利要求13所述的系統，所述第二分光鏡(25)將來自第一分光鏡的激光光束的一部分傳輸到校準回射棱鏡。

15.根據權利要求14所述的系統，所述激光干涉測量裝置還包括設置在第二分光鏡和校準回射棱鏡之間的光闌(29)，當光闌(29)關閉時激光被擋住，當光闌(29)打開時激光傳輸到校準回射棱鏡(30)。