[發明專利]一種旋轉加速度計重力梯度儀線運動誤差補償裝置及方法

有效

• 申請號: 201810985816.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109212619B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 蔡體菁;喻名彪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00;G01V13/00
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 柏尚春

本發明公開一種旋轉加速度計重力梯度儀線運動誤差補償裝置及方法，該裝置包括線運動檢測模塊，實時檢測重力梯度儀的加速度；參考信號產生模塊，實時產生正交幅度調制載波；線運動誤差傳遞系數處理模塊，根據反饋的補償后的重力梯度儀信號，實時微調線運動誤差傳遞系數；線運動誤差補償信號產生模塊，根據輸入的重力梯度儀加速度信號，正交幅度調制載波，線運動誤差傳遞系數，產生線運動誤差補償信號；自梯度補償信號產生模塊，根據重力梯度儀的姿態，產生自梯度補償信號。該方法在重力梯度儀信號解調前進行補償，既能補償重力梯度儀線運動誤差、自梯度，同時能夠解決重力梯度儀自梯度及線運動誤差引起的過電壓電路飽和、過電壓電路損壞問題。

技術領域

本發明涉及一種旋轉加速度計重力梯度儀線運動誤差補償裝置及方法，屬于精密測量技術領域。

背景技術

動基座重力梯度勘探是一種低成本、高效率的重力梯度勘探方法；是目前世界上最先進的重力場勘探方式。重力梯度數據廣泛應用于地質分析、重力場建模、高精度導航、資源勘探等。重力梯度儀具有極其重要的國防、民用價值。目前國內外在研的重力梯度儀主要有冷原子重力梯度儀、超導重力梯度儀、MEMS重力梯度儀等。國外已經投入商業應用的重力梯度儀主要有旋轉加速度計重力梯度儀及旋轉超導加速度計重力梯度儀。我國的重力梯度儀樣機正處于研制中。

在動基座重力梯度勘探時，由于重力梯度儀內部的加速度計存在安裝誤差、加速度計一階、高階標度系數不匹配、電路增益不匹配等，導致重力梯度儀的加速度，角速度，角加速度傳遞到重力梯度儀的輸出，造成測量誤差。同時重力梯度儀線運動、自梯度、角運動會引起重力梯度儀前端信號調理電路過電壓飽和或損壞。本發明提供一種能夠實時補償重力梯度儀線運動誤差、自梯度的裝置及方法，目前沒有關于重力梯度儀線運動誤差、自梯度實時補償裝置及技術的沒有公開的報道。

發明內容

技術問題：本發明提供一種能夠補償重力梯度儀線運動引起的測量誤差的旋轉加速度計重力梯度儀線運動誤差補償裝置，既能抑制溫度、電磁場等環境因素對重力梯度儀的線運動誤差傳遞系數的影響，同時還能避免重力梯度儀加速度引起的重力梯度儀前端信號調理電路過電壓飽和和過電壓損壞。本發明同時提供了一種實現上述效果、解決上述問題的旋轉加速度計重力梯度儀線運動誤差補償方法。

技術方案：本發明的旋轉加速度計重力梯度儀線運動誤差補償裝置，包括：

用于檢測重力梯度儀加速度的線運動檢測模塊；

用于產生正交幅度調制載波的參考信號產生模塊；

用于根據反饋的補償后的重力梯度儀信號實時微調線運動誤差傳遞系數的線運動誤差傳遞系數處理模塊；

用于根據重力梯度儀加速度信號、正交幅度調制載波、線運動誤差傳遞系數產生線運動誤差補償信號的線運動誤差補償信號產生模塊；

用于根據重力梯度儀的姿態產生自梯度補償信號的自梯度補償信號產生模塊；

用于根據線運動誤差補償信號、自梯度補償信號對含有線運動誤差、自梯度的重力梯度儀信號進行補償的補償運算模塊；

所述線運動檢測模塊的輸出連接到線運動誤差補償信號產生模塊的輸入；所述參考信號產生模塊的輸出連接到線運動誤差補償信號產生模塊、自梯度補償信號產生模塊的輸入；所述線運動誤差傳遞系數處理模塊的輸入連接到補償運算模塊的輸出，所述線運動誤差傳遞系數處理模塊的輸出連接到線運動誤差補償信號產生模塊的輸入；所述線運動誤差補償信號產生模塊、自梯度補償信號產生模塊的輸出連接到補償運算模塊的輸入。

進一步的，本發明裝置中，所述線運動檢測模塊包括加速度計和低通濾波器，所述加速度計安裝在重力梯度儀測量坐標系的x軸，y軸,z軸，測量重力梯度儀測量坐標系的加速度a_x,a_y,a_z；所述低通濾波器則濾除加速度信號中的高頻噪聲。