[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610065880.X
• 申請(qǐng)日: 2016-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105717553B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡體菁;錢學(xué)武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V13/00
• 分類號(hào): G01V13/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀重力梯度標(biāo)定方法，尤其涉及一種采用改變質(zhì)量體質(zhì)量的方法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀重力梯度標(biāo)定，屬精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高精度重力梯度測(cè)量對(duì)能源勘探、空間科學(xué)、地球科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展以及在慣性導(dǎo)航等方面具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。重力梯度測(cè)量相對(duì)于重力測(cè)量有明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸和埋藏深度等信息，重力梯度測(cè)量能夠提供更高的解析度，特別適合于探測(cè)和研究局部地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其細(xì)節(jié)。目前，國(guó)外正在進(jìn)行研究的具有應(yīng)用前景的重力梯度儀主要有旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀、超導(dǎo)重力梯度儀、冷原子重力梯度儀、衛(wèi)星重力梯度儀等，其中旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀技術(shù)最成熟，也是最早進(jìn)行商用的重力梯度儀，且已經(jīng)進(jìn)行了大量的勘探工作；國(guó)內(nèi)在上世紀(jì)末開(kāi)始注意到重力梯度儀的應(yīng)用前景，多個(gè)科研單位合作進(jìn)行了相關(guān)研究，并分支了多個(gè)不同測(cè)量原理的重力梯度儀研究方向，包括旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)式重力梯度儀、超導(dǎo)重力梯度儀、冷原子重力梯度儀、基于微機(jī)械(MEMS)結(jié)構(gòu)的重力梯度儀以及衛(wèi)星重力梯度儀等，其中旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀理論研究基本成熟，國(guó)內(nèi)科研院所已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了重力梯度儀樣機(jī)，由于敏感器性能、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、溫控性能等原因，重力梯度儀分辨率仍然較低。

重力梯度儀是一種高精密測(cè)量?jī)x器，制造一臺(tái)性能優(yōu)良的重力梯度儀非常困難，即使能夠制造重力梯度儀的企業(yè)也無(wú)法進(jìn)行批量生產(chǎn)，其重要原因之一是測(cè)量元件難于批量生產(chǎn)，而只能在大量樣品中篩選出少量合格敏感器件。為了能夠測(cè)量到更加精確的重力梯度，重力梯度儀在使用前需要對(duì)其進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定。目前，有關(guān)旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀的標(biāo)定方法并沒(méi)有相關(guān)專利或文獻(xiàn)公布或發(fā)表。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單、高效，實(shí)現(xiàn)方便，具有重要實(shí)用價(jià)值的旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀標(biāo)定方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀標(biāo)定方法，包括以下步驟：

1)對(duì)旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)重力梯度儀進(jìn)行重力梯度標(biāo)定前的操作，具體內(nèi)容有：

建立重力梯度儀坐標(biāo)系為東北天地理坐標(biāo)系，記為OXYZ，原點(diǎn)O為重力梯度儀旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)中心；初始時(shí)刻，設(shè)置圓盤(pán)上加速度計(jì)A₁的質(zhì)量中心位于X軸正方向上；

在重力梯度儀坐標(biāo)系的OXY平面上，設(shè)置4個(gè)與坐標(biāo)原點(diǎn)等距離的質(zhì)量體放置位置，位置1在X軸正方向上，位置2在Y軸正方向上，位置3在直線方程y＝x，位置4在直線方程y＝-x上；

2)在一個(gè)放置位置上放置一塊質(zhì)量體，對(duì)重力梯度儀輸出信號(hào)進(jìn)行重力梯度解調(diào)，得到重力梯度分量(Γ_yy-Γ_xx)_1,1；然后在上次放置質(zhì)量體數(shù)量的基礎(chǔ)上，逐次改變放置位置上質(zhì)量體的質(zhì)量，并對(duì)重力梯度儀輸出信號(hào)進(jìn)行重力梯度解調(diào)，其中每次放置的質(zhì)量體的質(zhì)量是上一次的兩倍；對(duì)每個(gè)放置位置按照上述操作，最終得到：

位置1的重力梯度分量(Γ_yy-Γ_xx)_1,1、(Γ_yy-Γ_xx)_1,2、(Γ_yy-Γ_xx)_1,4、……、(Γ_yy-Γ_xx)_1,2^n-1

位置2的重力梯度分量(Γ_yy-Γ_xx)_2,1、(Γ_yy-Γ_xx)_2,2、(Γ_yy-Γ_xx)_2,4、……、(Γ_yy-Γ_xx)_2,2^n-1；

位置3的重力梯度分量(Γ_xy)_3,1、(Γ_xy)_3,2、(Γ_xy)_3,4、……、(Γ_xy)_3,2^n-1；