[發明專利]一種可移動的重力測量實驗室

有效

• 申請號: 202011392806.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112698415B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 潘龍勝;俞佳俊;郭彬;李凱;楊秋海
• 申請（專利權）人: 杭州微伽量子科技有限公司
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00;G01D21/02
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 李久林

本發明公開了一種可移動的重力測量實驗室，包括實驗室廂體，所述實驗室廂體包括底部壁、頂部壁和四周側壁，底部壁、頂部壁和四周側壁圍成一個封閉的內部空間，至少一個側壁上開有一扇門，所述實驗室廂體內設有用于安裝絕對重力儀的隔振平臺，所述隔振平臺包括用于安裝絕對重力儀探頭的第一隔振平臺、用于安裝絕對重力儀的主控裝置的第二隔振平臺和用于安裝絕對重力儀的光控裝置的第三隔振平臺；本技術方案能有效的控制溫度濕度，給重力儀野外測量提供有力的支持，可以讓重力儀在惡劣的天氣環境下也能運行使用不受影響。

技術領域

本發明涉及可移動實驗室技術領域，尤其涉及一種可移動的重力測量實驗室。

背景技術

高精度重力測量儀器可以用于油氣普查、礦產資源勘探、地質調查、環境監測、地球物理等領域，應用前景非常廣闊。根據測量方式不同，重力測量可分為絕對重力測量和相對重力測量。絕對重力測量是測定地球重力場中特定位置的絕對重力值，相對重力測量是測定地球重力場中特定兩點的重力差值。絕對重力測量一般采用動力法。主要利用兩種方法:一種是觀測自由落體的運動，這是G.伽利略在1590年進行世界上第一次重力測量時所用的方法。第二種是觀測擺的運動，這是荷蘭物理學家C.惠更斯在1673年提出的。目前常用的絕對重力儀的基本原理就是觀測自由落體的運動，自由落體質量體為一個光學棱鏡，利用穩定的氦氨激光束的波長作為邁克爾遜(michelson)干涉儀的光學尺，直接測量空間距離；時間標準是采用高穩定的石英振蕩器與天文臺原子頻率指標對比。根據質量體下落的距離和時間，從而得出測量點的絕對重力加速度。

量子絕對重力儀是一種新型的高精度絕對重力測量儀器，它利用微觀的原子作為測試質量，基于冷原子物質波干涉的方法實現精密的重力加速度測量。冷原子作為一團獨特的量子物質，利用它可以實現類似與光波干涉的原子物質波干涉，通過激光脈沖實現原子波包的分束、偏轉、合束，從而實現原子干涉條紋，重力加速度會改變微觀原子的下落路徑，因此改變干涉條紋的相位。通過提取原子干涉條紋的相位，得到重力加速度的信息。量絕對重力儀一般由探頭系統、光路系統、電控系統三部分組成。量子重力儀的冷原子物質波干涉要求在超高真空下進行，防止背景氣體的碰撞影響測量結果，一般要求達到10-7～10-8Pa(帕斯卡)，這時碰撞相對就比較弱了。

如公開號為CN106959473A的中國專利文獻公開了一種可移動冷原子絕對重力加速度傳感器，屬于絕對重力加速度精密測量領域。所述傳感器由真空單元、光路單元、磁屏蔽單元、被動隔振平臺、加速度計和傾斜計等組成。其中，真空單元主要基于玻璃材料粘接而成，其與光路單元直接在自由空間對接；所述磁屏蔽單元用于減小外界磁場對絕對重力測量的影響；所述被動隔振平臺用于壓制地面振動噪聲的干擾；另外，所述加速度計和傾斜計主要用于隨機振動的主動補償和垂線的獲取，輔助于絕對重力測量。該專利文獻的特征在于，所述真空單元通光自由度高、體積小、重量輕，其直接與光路單元對接使測量系統緊湊、穩定、環境適應性強；該專利主要解決冷原子絕對重力儀小型化、輕量化、可移動等關鍵技術問題。

由上可知，絕對重力儀是一種精密、貴重的儀器，包含了超高真空系統、高精密光學系統和電學系統，并且還需要慣性穩定平臺(一般體積大于重力儀探頭本身)，結構復雜，而且對使用和運輸環境有著嚴格的要求；以往的情況下為了保證不損壞各個系統，需要分批次運輸，而且車上的隔振系統并不合理，即使是在關機狀態下，對系統的損害也很大，特別是超高真空系統與光學系統以及慣性穩定平臺，受到的影響比較嚴重；

重力儀野外測量環境惡劣，而重力儀無法露天在這種環境下使用，滿足不了重力儀所需要達到的溫度與濕度，而且測量需要得到GPS定位信號和氣壓的數據，之前一般都是單獨采集氣壓數據與GPS定位信號，這樣的情況下導致采集數據比較麻煩，給后期數據處理造成了困難；

因此重力儀需要一個符合運輸條件，適應惡劣環境，能隔絕各種干擾，能方便有效的提供GPS定位信號和氣壓數據的可移動實驗室。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種符合運輸條件，適應惡劣環境的可移動的重力測量實驗室。