[發明專利]絕對重力測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201710388867.2
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107121708B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 王力軍;伍康;要佳敏;李哲
• 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: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 劉誠

1.一種絕對重力測量系統，包括：

自由落體裝置，用于實現落體的自由落體運動；

激光干涉測量裝置，用于跟蹤所述落體作自由落體運動以獲取激光干涉條紋信號；

隔振平臺，設置在所述自由落體裝置與所述激光干涉測量裝置之間，用于隔離地面震動對所述測量的影響，其特征在于：

所述自由落體裝置包括殼體、設置在所述殼體內的真空倉、以及與所述真空倉傳動連接的動力裝置，所述動力裝置用于控制所述真空倉在豎直方向的運動，所述落體設置于所述真空倉內，所述真空倉底部設置有真空倉觀察窗用于觀測所述落體的自由落體運動；

所述絕對重力測量系統進一步包括設置在所述殼體內的真空倉位移測量裝置，所述真空倉位移測量裝置包括設置于所述殼體內部的光柵尺，以及固定安裝在所述真空倉外殼的讀數頭；

所述絕對重力測量系統進一步包括空氣折射率測量裝置，用于測量所述殼體內部的空氣折射率。

2.如權利要求1所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述自由落體裝置包括設置于所述殼體內部的支撐框架，所述支撐框架包括豎直設置的直線導軌；

所述真空倉滑動安裝于所述直線導軌，在所述動力裝置的驅動下沿所述直線導軌移動；

所述光柵尺安裝于所述支撐框架，且與所述直線導軌平行間隔設置從而使得所述光柵尺與所述讀數頭相對設置。

3.如權利要求1所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述真空倉內壁固定設置有支撐結構，用于支撐所述落體。

4.如權利要求1所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述真空倉為焊接密封，所述真空倉內的真空度為10^-6Pa至10^-4Pa。

5.如權利要求4所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述真空倉內設置有空氣吸收劑。

6.如權利要求1所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述落體內設置有第一反射棱鏡，用于反射所述激光干涉測量裝置發出的測量激光；

所述隔振平臺內設置有第二反射棱鏡，用于反射所述第一反射棱鏡反射的所述測量激光。

7.如權利要求6所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述激光干涉測量裝置包括：

第一分光元件，用于將準直激光分成相互垂直的測試激光和參考激光，所述測試激光傳輸至所述第一反射棱鏡，并經過所述第一反射棱鏡反射至所述第二反射棱鏡；

第二分光鏡，用于將穿過所述第二分光鏡的所述參考激光，和經由所述第二反射棱鏡反射至所述第二分光鏡的所述測試激光進行光合；

光電探測器，用于將經由所述第二分光鏡光合的所述測量激光與所述參考激光形成的干涉條紋轉換成模擬信號。

8.如權利要求1所述的絕對重力測量系統，其特征在于，所述空氣折射率測量裝置包括設置于所述殼體內部的傳感器，所述傳感器用于感測所述殼體內部的溫度、氣壓和濕度。

9.如權利要求8所述的絕對重力測量系統，其特征在于，還包括：

數字信號處理器，所述數字信號處理器與所述動力裝置和所述傳感器電連接，用于控制所述動力裝置，并通過所述傳感器采集所述殼體內部的溫度、氣壓和濕度；

與所述數字信號處理器連接的計算機，用于通過所述數字信號處理器給所述動力裝置發送指令從而控制所述動力裝置，并且根據所述數字信號處理器傳回的所述殼體內部的溫度、氣壓和濕度計算所述殼體內部的空氣折射率；

與所述真空倉位移測量裝置、所述激光干涉測量裝置和所述計算機連接的數據采集卡，所述計算機通過所述數據采集卡獲取所述激光干涉測量裝置發出的激光干涉條紋信號和所述真空倉位移測量裝置發出的真空倉位移信號；以及

與所述數據采集卡連接的原子鐘，所述原子鐘為所述數據采集卡提供標準的時鐘參考信號。

10.一種采用如權利要求1-9任一項所述的絕對重力測量系統的絕對重力測量方法，包括：

通過所述動力裝置控制所述真空倉由所述殼體頂部豎直向下運動，從而使得所述落體做自由落體運動；

通過所述激光干涉測量裝置跟蹤所述落體做自由落體運動以獲取激光干涉條紋信號；

通過所述真空倉位移測量裝置測得所述真空倉下落時的真空倉位移信號；

通過所述空氣折射率測量裝置測得所述殼體內部的空氣折射率；以及

根據所述激光干涉條紋信號、所述真空倉位移信號和所述空氣折射率計算絕對重力加速度。