[發明專利]一種雙自由落體的絕對重力測量光學系統和方法

有效

• 申請號: 201710357374.2
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107193050B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 郭有光;洪國強;黃雯迪;薛振海;高銘澤
• 申請（專利權）人: 北京奧地探測儀器有限公司;地質礦產部北京地質儀器廠;郭有光
• 主分類號: G01V7/04
• 分類號: G01V7/04
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛;郭麗英

1.一種雙自由落體的絕對重力測量光學系統，其特征在于，包括激光光源、落體機構、上真空室、下真空室和設置在上真空室和下真空室之間的干涉儀；

所述落體機構包括兩個完全相同、且相對應分別設置在上真空室和下真空室內的上落體棱鏡和下落體棱鏡；

所述干涉儀包括第一干涉系統、第二干涉系統和第三干涉系統；所述激光光源射入干涉儀后，經過第一干涉系統產生用于計算上落體棱鏡所在點的重力加速度值的第一干涉信號，經過第二干涉系統產生用于計算下落體棱鏡所在點的絕對重力加速度值的第二干涉信號，經過第三干涉系統產生用于計算上落體棱鏡所在點與下落體棱鏡所在點之間的重力加速度梯度值的第三干涉信號；

所述第一干涉系統包括第一分光鏡、第二分光鏡、第三分光鏡、第四分光鏡、第一反光鏡、第二反光鏡、參考棱鏡和第一光電接收器，各元件的位置關系滿足以下的光線傳輸路徑：激光光源發出一條激光，經過第一分光鏡后被分為兩束光，其中一束光經過第一反射鏡后入射第二分光鏡，光在第二分光鏡表面再次被分為兩束光，其中反射光經上真空室中上落體棱鏡和參考棱鏡反射后，再通過第二反光鏡和第四分光鏡的反射，最終與第一分光鏡的透射光交匯于第三分光鏡，形成干涉被第一光電接收器接收；

所述第二干涉系統包括第一分光鏡、第五分光鏡、第六分光鏡、第七分光鏡、第四反光鏡、參考棱鏡和第二光電接收器，各元件的位置關系滿足以下的光線傳輸路徑：經過所述第一分光鏡后被分為的兩束光中的另一束入射第六分光鏡，激光入射第六分光鏡后被分為兩路，一路直接透射到第七分光鏡上，另一路經過下落體棱鏡、參考棱鏡、第四反光鏡和第五分光鏡后與透射光形成干涉，被第二光電接收器接收；

所述第三干涉系統包括第五分光鏡和第三光電接收器，激光通過上真空室中上落體棱鏡和參考棱鏡反射的光和通過下真空室下落體棱鏡和參考棱鏡反射的光最后交匯于第五分光鏡，而在此分光鏡上形成的干涉條紋被第三光電傳感器接收；

所述干涉儀的參考棱鏡為一整體結構，包括上下兩個子棱鏡，且二者光心重合。

2.根據權利要求1所述的雙自由落體的絕對重力測量光學系統，其特征在于，所述上落體棱鏡和下落體棱鏡由同一套伺服電機控制系統驅動做自由落體運動。

3.根據權利要求1所述的雙自由落體的絕對重力測量光學系統，其特征在于，所述激光光源、各分光鏡、各反光鏡和參考棱鏡均采用剛性連接的方式固定。

4.一種雙自由落體的絕對重力測量光學測量方法，其特征在于，使用權利要求1-3任一所述的系統測量絕對重力加速度真值，絕對重力加速度真值按照如下公式計算：

其中：

g_ou是絕對重力加速度真值，g_cu是上落體棱鏡所在點的重力加速度值，g_cd是下落體棱鏡所在點的重力加速度值，g_η為上落體棱鏡所在點與下落體棱鏡所在點之間的重力加速度梯度值，以上各值根據相應的干涉信號得到。