[發(fā)明專利]一種超導磁懸浮重力信號測量裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210623764.0
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN114859431A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 王浩;王秋良;胡新寧;崔春艷;牛飛飛
• 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;G01V7/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發(fā)明公開了一種超導磁懸浮重力信號測量裝置，涉及超導磁懸浮技術領域。裝置包括：懸浮超導體、徑向支承管、徑向線圈束、軸向線圈組和位移檢測機構，其中，懸浮超導體包括管狀結構和中空的盤狀結構，管狀結構穿過盤狀結構的空心部分；徑向支承管位于管狀結構的內部，且貫穿管狀結構；徑向線圈束位于徑向支承管的內部，且貫穿徑向支承管；軸向線圈組環(huán)繞在管狀結構的外側，且位于盤狀結構的軸向下側；位移檢測機構位于盤狀結構的外側，用于檢測懸浮超導體在軸向方向上的位移量；位移量用于計算懸浮超導體所處區(qū)域的重力信號的變化量。本發(fā)明提供的超導磁懸浮重力信號測量裝置能夠實現控制徑向支承的對稱性和均勻性，提高重力信號測量精度。

技術領域

本發(fā)明涉及超導磁懸浮技術領域，特別是涉及一種超導磁懸浮重力信號測量裝置。

背景技術

基于超導體的特殊性質發(fā)展形成的超導磁懸浮技術在一些精密測量領域具有特殊優(yōu)勢，其中的一個重要應用方向是利用超導磁懸浮技術進行精密重力信號測量。由于存在機械蠕變、溫漂等難以克服的問題，常規(guī)的機械彈簧式或石英式重力測量裝置在進行重力測量時存在較大漂移。依托超導體的邁斯那效應、零電阻效應和超低溫條件，通過合理設計電磁結構可以形成極穩(wěn)定的超導磁懸浮力，利用其進行重力測量時漂移極低，這對于監(jiān)測長周期微弱重力變化信號具有重要意義。

懸浮超導體的軸向方向沿重力方向，是超導重力測量儀器的重力信號敏感方向。懸浮超導體的水平方向不是重力信號敏感方向，但是為了保證懸浮超導體的整體懸浮穩(wěn)定性，適應更大測量范圍和動態(tài)測量環(huán)境，需要在水平方向上對懸浮超導體施加一定剛度，從而抵抗水平方向的外部干擾力沖擊。水平方向上施加的剛度越大，抵抗外部干擾力沖擊的能力就越強。與此同時，要保證水平剛度施加的對稱性，如果對稱性不好，就會在軸向測量方向上引入干擾分量，在這種情況下，水平剛度越大反而會帶來越大的干擾誤差。因此，在設計懸浮超導體水平方向的支承剛度時，要綜合考慮施加力的對稱性和施加力的大小，其中保證徑向支承的對稱性和均勻性是基礎。

發(fā)明專利CN105738963用兩個超導線圈將超導球懸浮在設計好的微弱磁力梯度場中，通過檢測超導球位移變化來測量重力變化信號，并通過在水平方向上施加靜電力來增加支承剛度使得裝置的測量適應范圍和環(huán)境條件擴大，這在一定程度上增大系統(tǒng)的結構復雜度和成本。發(fā)明專利CN108918913設計了“H”形筒狀超導檢驗質量，在筒狀超導檢驗質量的外側周向方向均勻對稱布設多組超導線圈，通過這些超導線圈對檢驗質量外筒壁對稱施力，從而提供水平方向的支承剛度。但這要求多組超導線圈在制作的過程中要具有極高加工一致性，此外在水平超導線圈沿超導檢驗質量周向裝配的過程，也要保證裝配的高度對稱性，這使得加工難度和成本較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種超導磁懸浮重力信號測量裝置，以實現控制徑向支承的對稱性和均勻性，提高重力信號測量精度。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種超導磁懸浮重力信號測量裝置，所述裝置包括：

懸浮超導體，包括管狀結構和中空的盤狀結構；所述管狀結構穿過所述盤狀結構的空心部分；

徑向支承管，位于所述管狀結構的內部，沿所述管狀結構的軸向分布，且貫穿所述管狀結構；

徑向線圈束，位于所述徑向支承管的內部，沿所述徑向支承管的軸向分布，且貫穿所述徑向支承管，用于為所述懸浮超導體提供徑向支承剛度；

軸向線圈組，位于所述盤狀結構的軸向下側，且環(huán)繞在所述管狀結構的外側，用于為所述懸浮超導體提供軸向支承剛度；

位移檢測機構，位于所述盤狀結構的外側，且與所述盤狀結構之間具有空隙，用于檢測所述懸浮超導體在軸向方向上的位移量；所述位移量用于計算所述懸浮超導體所處區(qū)域的重力信號的變化量。

可選地，所述位移檢測機構包括：