[實(shí)用新型]一種預(yù)應(yīng)力式絕對(duì)重力儀落體棱鏡釋放裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220731657.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202995054U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛懷平;郝曉光;鐘敏;王勇;王飛;張為民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所
• 主分類號(hào): G01V7/02
• 分類號(hào): G01V7/02;G01V7/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及測(cè)量裝置，尤其是涉及一種自由落體式絕對(duì)重力儀落體棱鏡釋放裝置。?

背景技術(shù)

地球表面上任意一點(diǎn)的絕對(duì)重力值，是該點(diǎn)單位質(zhì)量的物體受到整個(gè)地球質(zhì)量的引力與地球自轉(zhuǎn)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力的合力，它等于該點(diǎn)的重力加速度值。絕對(duì)重力儀是用來(lái)直接測(cè)量重力加速度值的主要精密計(jì)量?jī)x器，在地球物理環(huán)境、地震、石油勘探、測(cè)量等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。常見(jiàn)絕對(duì)重力儀的基本原理是利用邁克爾遜激光干涉儀方法測(cè)量在高真空條件下物體（落體棱鏡）在垂直方向自由運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和距離,由邁克爾遜激光干涉儀原理可知，落體棱鏡下落距離等于1/2?nλ,其中n為激光干涉條紋數(shù)，λ為激光器波長(zhǎng)。對(duì)激光干涉條紋計(jì)數(shù)的同時(shí)測(cè)定落體下落時(shí)間，即可根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算重力值。落體棱鏡穩(wěn)定釋放裝置是影響其測(cè)量精度的重要方面。一中國(guó)實(shí)用新型專利（專利號(hào)ZL?200720086464.4）公布了一種自由落體式重力儀落體質(zhì)量下落裝置，該專利的方案是：自由落體式重力儀落體棱鏡由電磁閥通過(guò)彈性?shī)A頭夾住或釋放，其不足之處在于：電磁閥通過(guò)彈性?shī)A頭釋放落體棱鏡時(shí)落體棱鏡僅在重力的作用下釋放，釋放時(shí)間長(zhǎng)，釋放瞬間的摩擦力、電磁和靜電等干擾力作用在落體棱鏡上的時(shí)間長(zhǎng)，釋放平穩(wěn)性不好，對(duì)重力精密測(cè)量不利（專利號(hào)ZL?200720086464.4中所稱“落體質(zhì)量”本實(shí)用新型稱為“落體棱鏡”，“落體棱鏡”更易理解）。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本實(shí)用新型提供一種預(yù)應(yīng)力式絕對(duì)重力儀落體棱鏡釋放裝置,?該裝置能縮短落體棱鏡釋放時(shí)間，且釋放平穩(wěn)性好，釋放瞬間的摩擦力、電磁和靜電等干擾力對(duì)落體棱鏡的影響小，對(duì)重力精密測(cè)量有利。?

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種預(yù)應(yīng)力式絕對(duì)重力儀落體棱鏡釋放裝置，該裝置包含真空艙、電機(jī)、過(guò)真空傳動(dòng)器、蝸桿、蝸輪、電機(jī)導(dǎo)線、微電腦控制器、過(guò)真空導(dǎo)線、密封絕緣接線端子、螺母、螺桿、夾具導(dǎo)線、支架板、夾具、引導(dǎo)孔、引導(dǎo)頂針、落體罩、落體棱鏡、預(yù)應(yīng)力彈簧、棱鏡托盤、棱鏡托盤孔、上限位開(kāi)關(guān)、上舉托盤孔、上舉托盤、緩沖彈簧、上限位開(kāi)關(guān)導(dǎo)線、下限位開(kāi)關(guān)導(dǎo)線、導(dǎo)軌、下限位開(kāi)關(guān)、透視窗鏡、行程標(biāo)桿。導(dǎo)軌鉛垂直，支架板下表面水平，真空艙底部上表面水平，螺桿與導(dǎo)軌平行，行程標(biāo)桿與導(dǎo)軌平行。過(guò)真空導(dǎo)線將微電腦控制器與密封絕緣接線端子相連，電機(jī)導(dǎo)線將電機(jī)與微電腦控制器相連，電機(jī)與過(guò)真空傳動(dòng)器相連，過(guò)真空傳動(dòng)器外殼與真空艙相連，過(guò)真空傳動(dòng)器與蝸桿一端相連，蝸桿與蝸輪相齒合，蝸輪與螺桿相連，螺桿下端與真空艙底部滑動(dòng)連接，螺桿上端與支架板滑動(dòng)連接，螺桿與螺母滑動(dòng)連接，螺母與上舉托盤相連，上舉托盤中心有上舉托盤孔，上舉托盤與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接，上舉托盤與行程標(biāo)桿滑動(dòng)連接，緩沖彈簧下端與上舉托盤上表面相連，導(dǎo)軌下端與真空艙底部相連，導(dǎo)軌上端與支架板相連，行程標(biāo)桿下端與真空艙底部相連，行程標(biāo)桿上端與支架板相連，上限位開(kāi)關(guān)固定在行程標(biāo)桿上端，下限位開(kāi)關(guān)固定在行程標(biāo)桿下端，導(dǎo)軌穿過(guò)棱鏡托盤且與棱鏡托盤無(wú)接觸，棱鏡托盤中部有棱鏡托盤孔，棱鏡托盤位于緩沖彈簧上方，預(yù)應(yīng)力彈簧上端固定在導(dǎo)軌上方，預(yù)應(yīng)力彈簧位于棱鏡托盤上方，落體罩下沿與棱鏡托盤上表面連接，落體棱鏡放置在落體罩內(nèi)部，落體棱鏡高度小于落體罩內(nèi)部高度1-100mm，落體棱鏡光線入口向下，引導(dǎo)頂針與落體罩上表面中部相連，落體罩上表面與棱鏡托盤上表面平行，引導(dǎo)頂針與落體罩上表面相垂直，支架板上表面與夾具相連，夾具通過(guò)夾具導(dǎo)線與密封絕緣接線端子相連，支架板中部有引導(dǎo)孔，引導(dǎo)頂針與引導(dǎo)孔對(duì)中，引導(dǎo)頂針直徑小于引導(dǎo)孔直徑，引導(dǎo)頂針長(zhǎng)度能滿足落體罩上表面與支架板下表面接觸時(shí)引導(dǎo)頂針能通過(guò)引導(dǎo)孔被夾具夾持，密封絕緣接線端子外殼與真空艙相連，上限位開(kāi)關(guān)通過(guò)上限位開(kāi)關(guān)導(dǎo)線與密封絕緣接線端子相連，下限位開(kāi)關(guān)通過(guò)下限位開(kāi)關(guān)導(dǎo)線與密封絕緣接線端子相連，真空艙的底部中心有透視窗鏡。儀器不工作時(shí)上舉托盤位于真空艙下部并與下限位開(kāi)關(guān)相接觸，上舉托盤通過(guò)緩沖彈簧承接棱鏡托盤，此時(shí)落體罩、落體棱鏡和引導(dǎo)頂針也位于真空艙下部，儀器開(kāi)始工作時(shí)先由微電腦控制器通過(guò)電機(jī)導(dǎo)線啟動(dòng)電機(jī)工作，啟動(dòng)落體棱鏡上舉過(guò)程，電機(jī)經(jīng)過(guò)真空傳動(dòng)器帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸輪和螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母在螺桿上向上運(yùn)動(dòng)，螺母向上運(yùn)動(dòng)將帶動(dòng)上舉托盤、緩沖彈簧、棱鏡托盤、落體罩、落體棱鏡和引導(dǎo)頂針一起向上運(yùn)動(dòng)直到落體罩上表面與支架板下表面相接觸，落體罩上表面水平，與落體罩上表面平行的棱鏡托盤上表面也水平，放置在棱鏡托盤上表面的落體棱鏡也將水平，預(yù)應(yīng)力彈簧安裝位置設(shè)定在此時(shí)預(yù)應(yīng)力彈簧下端與棱鏡托盤上表面接觸，預(yù)應(yīng)力彈簧被壓縮，預(yù)應(yīng)力彈簧對(duì)棱鏡托盤產(chǎn)生下推預(yù)應(yīng)力，此時(shí)引導(dǎo)頂針將通過(guò)支架板中部的引導(dǎo)孔到達(dá)夾具的夾口位置，同時(shí)上限位開(kāi)關(guān)產(chǎn)生動(dòng)作，并將動(dòng)作信號(hào)由上限位開(kāi)關(guān)導(dǎo)線經(jīng)密封絕緣接線端子和過(guò)真空導(dǎo)線傳遞給微電腦控制器，微電腦控制器得到上限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)后，停止電機(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，微電腦控制器通過(guò)過(guò)真空導(dǎo)線、密封絕緣接線端子和夾具導(dǎo)線控制夾具夾緊引導(dǎo)頂針，完成落體棱鏡上舉過(guò)程。然后微電腦控制器通過(guò)電機(jī)導(dǎo)線控制電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)經(jīng)過(guò)真空傳動(dòng)器帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸輪和螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母在螺桿上向下運(yùn)動(dòng)，螺母向下運(yùn)動(dòng)將帶動(dòng)上舉托盤、緩沖彈簧向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，由于引導(dǎo)頂針被夾具夾持住，與頂針相連的落體罩、棱鏡托盤和落體罩內(nèi)的落體棱鏡被懸掛在了真空艙上部，當(dāng)上舉托盤運(yùn)動(dòng)到下限位開(kāi)關(guān)的位置后引起下限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，下限位開(kāi)關(guān)通過(guò)下限位開(kāi)關(guān)導(dǎo)線、密封絕緣接線端子和過(guò)真空導(dǎo)線將上舉托盤已經(jīng)下落到真空艙下部的信號(hào)通知給微電腦控制器，微電腦控制器得到下限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)后，停止電機(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)完成上舉托盤回撤過(guò)程。?等待0-600秒讓儀器靜止穩(wěn)定后，微電腦控制器通過(guò)過(guò)真空導(dǎo)線、密封絕緣接線端子和夾具導(dǎo)線控制夾具瞬間松開(kāi)引導(dǎo)頂針，此時(shí)，由于重力及預(yù)應(yīng)力彈簧的預(yù)應(yīng)力作用，棱鏡托盤、落體罩和引導(dǎo)頂針連成的整體將向下做加速度大于重力加速度的加速運(yùn)動(dòng)，而由于落體棱鏡只受到重力作用，落體棱鏡將向下做加速度等于重力加速度的加速運(yùn)動(dòng)，棱鏡托盤和落體棱鏡的初始速度都等于，下降運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后，棱鏡托盤的速度將大于落體棱鏡的速度，棱鏡托盤和落體棱鏡將分離，落體棱鏡在真空中自由下落。當(dāng)棱鏡托盤上表面和預(yù)應(yīng)力彈簧下端分離后，棱鏡托盤、落體罩和引導(dǎo)頂針連成的整體也向下做加速度等于重力加速度的加速運(yùn)動(dòng)，但此時(shí)棱鏡托盤的下降速度已經(jīng)大于落體棱鏡的下降速度，棱鏡托盤不會(huì)阻礙落體棱鏡自由下落。當(dāng)棱鏡托盤運(yùn)動(dòng)到真空艙下部后，將與緩沖彈簧上端接觸，緩沖彈簧將起到緩沖與承接當(dāng)棱鏡托盤作用，此時(shí)落體棱鏡自由下落過(guò)程結(jié)束，一次測(cè)量運(yùn)動(dòng)完成。激光通過(guò)透視窗鏡、上舉托盤孔和棱鏡托盤孔照射到落體棱鏡上，并經(jīng)落體棱鏡反射后從棱鏡托盤孔、上舉托盤孔和透視窗鏡透射出來(lái)供采集。過(guò)真空傳動(dòng)器可采用磁流體過(guò)真空部件或磁傳動(dòng)部件，夾具可采用電致伸縮陶瓷作為動(dòng)力部件，電致伸縮陶瓷動(dòng)作快，放氣效應(yīng)小，能在真空條件下使用。?