[發明專利]一種重力加速度測量裝置

有效

• 申請號: 201610119646.0
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105738963B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 王秋良;胡新寧;王暉;戴銀明;嚴陸光
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種重力加速度測量裝置，其特征在于：所述的裝置包括制冷機(1)、制冷機支承架(2)、低溫容器(3)、減震波紋管(4)、防輻射屏(5)、超導屏蔽層(6)、氦氣腔(7)、本體骨架(8)、上超導懸浮線圈(9)、下超導懸浮線圈(10)、懸浮球腔(11)、超導球(12)、上電極(13)、下電極(14)，以及赤道電極(15)；

所述的制冷機(1)坐落在制冷機支承架(2)上面，制冷機支承架(2)放置在水平地面上，制冷機支承架(2)的三條腿上安裝有水平測量傳感器；制冷機(1)與低溫容器(3)通過減震波紋管(4)密封連接；制冷機(1)的一級冷頭與防輻射屏(5)無接觸，通過氦氣使制冷機(1)的一級冷頭與防輻射屏(5)進行熱交換；制冷機(1)的二級冷頭和懸浮球腔(11)無接觸，制冷機(1)的二級冷頭布置在氦氣腔(7)內，二級冷頭上帶有冷凝器進行氦氣液化；

圓筒形狀的防輻射屏(5)通過拉桿固定在所述的低溫容器(3)內；防輻射屏(5)內布置有圓筒形狀的超導屏蔽層(6)，超導屏蔽層(6)內布置有本體骨架(8)，本體骨架(8)內部裝有懸浮球腔(11)，所述的本體骨架(8)為圓柱形結構，布置在氦氣腔(7)底部；氦氣腔(7)位于超導屏蔽層(6)內；超導屏蔽層(6)、本體骨架(8)、氦氣腔(7)和防輻射屏(5)同軸布置；

所述的上超導懸浮線圈(9)和下超導懸浮線圈(10)分別布置在本體骨架(8)的中端和下端；

所述的懸浮球腔(11)是由上電極(13)、下電極(14)和赤道電極(15)共同組成的球形空腔，內部裝有超導球(12)；

所述的上電極(13)位于超導球(12)的頂部，赤道電極(15)位于超導球(12)赤道一周的外側，下電極(14)位于超導球(12)的底部；

所述的超導屏蔽層采用YBCO金屬化合物超導材料制造；

所述的超導球(12)為空心薄壁球，頂部有通氣小孔，超導球(12)薄壁的內層為石英材料制作，超導球(12)外球面鍍有金屬鈮層；氦氣通過超導球(12)頂部的通氣小孔進出超導球(12)內部，所述通氣小孔的氦氣體積比超導球(12)球體體積小12-18倍，以降低氦氣壓力變化對超導球(12)的懸浮力的影響；

所述的赤道電極(15)為環形，沿其圓周等分為四部分，分別為赤道電極一(16)、赤道電極二(17)、赤道電極三(18)和赤道電極四(19)；上電極(13)與赤道電極(15)之間，下電極(14)與赤道電極(15)之間，組成赤道電極(15)的各個電極之間均有環氧樹脂(20)進行絕緣隔離；

所述的超導球(12)在重力方向上的調節由上電極(13)和下電極(14)共同完成，當超導球(12)離開中心位置向上偏移后，增大下電極(14)反饋電壓，即增大調節懸浮力F，

式中，ε₀為介電常數，S表示電極面積，V₀表示超導轉子在中心位置的支承電壓，ΔV表示反饋電壓，d₀表示上電極(13)和下電極(14)之間距離的中心位置，x表示超導球(12)變化的微位移，使超導球(12)回到中心位置；

當超導球(12)離開中心位置向下偏移后，增大上電極反饋電壓，即增大調節懸浮力F，使超導球(12)回到中心位置；所述的超導球(12)在水平方向上的調節由赤道電極一(16)、赤道電極二(17)、赤道電極三(18)、赤道電極四(19)共同完成，增大赤道電極一(16)的反饋電壓使超導球(12)向x軸正方向移動，增大赤道電極三(18)的反饋電壓使超導球(12)向x軸負方向移動，增大赤道電極二(17)的反饋電壓使超導球(12)向y軸正方向移動，增大赤道電極四(19)的反饋電壓使超導球(12)向y軸負方向移動；

所述的重力測量裝置移動時，同時增加赤道電極一(16)、赤道電極二(17)、赤道電極三(18)和赤道電極四(19)的支承電壓，使得超導球(12)水平方向上的支承剛度同時增加，并且增加赤道電極一(16)和赤道電極三(18)的支承電壓，使超導球(12)在x軸上的支承剛度增加，增加赤道電極二(17)和赤道電極四(19)的支承電壓使超導球(12)在y軸上的支承剛度增加；

所述的超導球(12)在重力方向上的微位移由第一電容電橋電路測量獲得；超導球(12)的引線與第一電容電橋電路地電位連接；上電極(13)的引出電線、赤道電極的引出電線和下電極(14)的引出電線與第一電容電橋電路連接；此時，赤道電極作為一個整體電極使用；

所述的超導球(12)在水平方向的微位移由第二電容電橋電路測量獲得；超導球(12)的引線與第二電容電橋電路地電位連接；赤道電極一(16)的引出電線、赤道電極二(17)的引出電線、赤道電極三(18)的引出電線和赤道電極四(19)的引出電線與第二電容電橋測量電路連接。