專利名稱：一種基于兩點(diǎn)固定差分測(cè)量的單擺絕對(duì)重力儀的制作方法
一種基于兩點(diǎn)固定差分測(cè)量的單擺絕對(duì)重力儀技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于重力加速度測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于兩點(diǎn)固定差分測(cè)量的單擺絕對(duì)重力儀。
背景技術(shù)：
重力加速度是一個(gè)重要的物理常數(shù)，準(zhǔn)確測(cè)量重力加速度在地球科學(xué)、基礎(chǔ)物理、 工程應(yīng)用等領(lǐng)域都具有重要意義。重力的測(cè)量分為重力加速度測(cè)量和重力梯度測(cè)量，其中重力加速度測(cè)量可分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量，對(duì)應(yīng)儀器分別稱之為絕對(duì)重力儀和相對(duì)重力儀。絕對(duì)重力儀是指測(cè)量重力加速度g的絕對(duì)大小，常用方法為擺法(包括單擺法和卡特?cái)[法)和落體法。
落體法測(cè)量絕對(duì)重力的基本原理是根據(jù)落體在某一時(shí)間內(nèi)下落的距離來得到重力加速度g的絕對(duì)大小。用該方法設(shè)計(jì)的儀器精度較高，但結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜。
單擺法測(cè)量絕對(duì)重力的基本原理是根據(jù)測(cè)出的單擺擺長(zhǎng)I和固有周期T來得到重力加速度g的絕對(duì)大小。利用該原理測(cè)量重力加速度時(shí)，由于受懸點(diǎn)、檢驗(yàn)質(zhì)量質(zhì)心難以確定等因素的影響，擺長(zhǎng)I的絕對(duì)直接測(cè)定受到了懸掛較為困難的影響，使得g值測(cè)量精度低，測(cè)量精度只能在IOOmGal水平。
卡特?cái)[法測(cè)量絕對(duì)重力的基本原理是通過兩刀口分別懸掛復(fù)擺，調(diào)節(jié)刀口位置使得兩次擺動(dòng)周期相同，測(cè)量?jī)傻犊诰嚯xI及周期T得到重力加速度g的絕對(duì)大小。利用該方法測(cè)量重力加速度，精度可達(dá)到IOmGal,但是周期相同的兩刀口位置難以精確確定，且操作比較麻煩。
在單擺法和卡特?cái)[法的基礎(chǔ)上，人們總結(jié)出利用兩次不同擺長(zhǎng)周期比較測(cè)量來測(cè)量重力加速度g的方法，其基本原理是對(duì)同一單擺系統(tǒng)，擺長(zhǎng)為I1時(shí)單擺運(yùn)動(dòng)周期為 T1 =2π涵，擺長(zhǎng)為I2時(shí)單擺運(yùn)動(dòng)周期為Γ2 =21·^/^。利用該方法測(cè)量重力加速度時(shí)，只需測(cè)出兩次擺長(zhǎng)之差I(lǐng) = I1-12 (這里默認(rèn)I1比I2長(zhǎng))、兩次擺動(dòng)周期！\、T2即可得到重力加速度g值的大小。此時(shí)重力加速度g的具體計(jì)算表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種基于兩點(diǎn)固定差分測(cè)量的單擺絕對(duì)重力儀，其特征在于，包括真空腔、金屬絲、檢驗(yàn)質(zhì)量、兩對(duì)刀口夾具、兩對(duì)水平位移調(diào)節(jié)裝置、位移傳感器、起振器和兩個(gè)長(zhǎng)度基準(zhǔn)塊； 所述檢驗(yàn)質(zhì)量通過所述金屬絲懸掛在所述真空腔中，兩對(duì)刀口夾具分別經(jīng)其連接桿的一端固定在所述真空腔的內(nèi)壁，所述連接桿的另一端連接水平位移調(diào)節(jié)裝置；通過兩對(duì)刀口夾具分別夾緊所述金屬絲并通過位移調(diào)節(jié)裝置移動(dòng)所述刀口夾具實(shí)現(xiàn)固定第一懸點(diǎn)和第二懸點(diǎn)； 兩個(gè)長(zhǎng)度基準(zhǔn)塊位于一對(duì)刀口夾具與另一對(duì)刀口夾具之間并附著于所述真空腔的內(nèi)壁，用于校準(zhǔn)兩對(duì)刀口夾具之間的垂直距離； 位移傳感器位于所述檢驗(yàn)質(zhì)量的側(cè)方，用于檢測(cè)檢驗(yàn)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)的位移； 起振器位于真空腔的底部，用于使所述檢驗(yàn)質(zhì)量左右擺動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的單擺絕對(duì)重力儀，其特征在于，所述檢驗(yàn)質(zhì)量為金屬質(zhì)量塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的單擺絕對(duì)重力儀，其特征在于，所述檢驗(yàn)質(zhì)量的形狀為立方體或者圓柱體。
4.如權(quán)利要求1所述的單擺絕對(duì)重力儀，其特征在于，所述位移傳感器為電容位移傳感器或光電傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于兩點(diǎn)固定差分測(cè)量的單擺絕對(duì)重力儀，包括真空腔、金屬絲、檢驗(yàn)質(zhì)量、兩對(duì)刀口夾具、兩對(duì)水平位移調(diào)節(jié)裝置、位移傳感器、起振器和兩個(gè)長(zhǎng)度基準(zhǔn)塊；通過兩對(duì)刀口夾具分別夾緊金屬絲并通過位移調(diào)節(jié)裝置移動(dòng)刀口夾具實(shí)現(xiàn)固定第一懸點(diǎn)和第二懸點(diǎn)；長(zhǎng)度基準(zhǔn)塊用于校準(zhǔn)兩對(duì)刀口夾具之間的垂直距離；位移傳感器用于檢測(cè)檢驗(yàn)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)的位移。本發(fā)明根據(jù)兩個(gè)不同高度懸點(diǎn)固定測(cè)量的思想通過兩對(duì)刀口夾具分別將不同高度懸點(diǎn)固定，避免了直接測(cè)量絕對(duì)擺長(zhǎng)的難題，相對(duì)擺長(zhǎng)的直接測(cè)定較易實(shí)現(xiàn)，且有效降低了外界環(huán)境及懸掛點(diǎn)不確定對(duì)擺長(zhǎng)的影響，相對(duì)擺長(zhǎng)精度測(cè)量可到10-7m，從而提高了單擺測(cè)g值的精度，達(dá)到mGal水平。
文檔編號(hào)G01V7/12GK103018784SQ20121049177
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者周澤兵, 羅俊, 謝彰丹, 白彥崢 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)