基于光力悬浮的全张量重力梯度测量方法及重力梯度仪技术

本发明专利技术公开了一种基于光力悬浮的全张量重力梯度测量方法及重力梯度仪。所述方法采用三个微球光力悬浮三轴敏感单元分别置于立体空间的三点，不共线，通过微球光力悬浮三轴敏感单元分别测得三点处的重力加速度，然后利用差分原理得到重力梯度全部张量。所述的微球光力悬浮三轴敏感单元包括敏感微球悬浮模块、敏感微球位移探测模块，其中敏感微球悬浮模块利用光力效应实现敏感微球的悬浮，敏感微球位移探测模块利用光强平衡探测原理实现敏感微球的三轴位移探测，再利用光力悬浮单元的刚度解算出三轴重力加速度。本发明专利技术可以同时实现重力梯度全张量的高灵敏度测量，同时有效减小全张量重力梯度仪的集成难度。

【技术实现步骤摘要】
基于光力悬浮的全张量重力梯度测量方法及重力梯度仪
本专利技术涉及测试装置，尤其涉及一种基于光力悬浮的全张量重力梯度测量方法及重力梯度仪。
技术介绍
重力场是反映地球内部物质结构及其变迁的地球物理基本场，重力梯度表征的是单位距离内重力加速度沿一定方向的变化率，单位为s-2(常用单位为E，1E＝10-9s-2)，它反映了地球内部密度变化引起的重力异常，具有比重力测量更高一级的分辨率，且更适用于运动平台。基于这些优势，重力梯度测量在大地测量、资源勘探、重力导航等领域都具有极其重要的应用。重力梯度为重力加速度向量在笛卡尔坐标系x,y,z三个方向上的导数，这些导数组成了重力梯度张量矩阵，如式(1)所示：重力梯度张量矩阵T是对称矩阵，满足Txy＝Tyx,Tyz＝Tzy,Tzx＝Txz，且三沿轴重力梯度满足Txx+Tyy+Tzz＝0，因此重力梯度只有5个独立分量。全张量重力梯度仪是能同时测量全部5个独立重力梯度张量的仪器，其研究深受国内外科研人员重视。目前，国际上成熟的全张量重力梯度仪为旋转加速度计重力梯度仪，其基本原理如附图1所示，4个加速度计对称分布在圆盘上，加速度计的敏感方向沿圆盘的切线方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光力悬浮的全张量重力梯度测量方法，其特征在于采用三个微球光力悬浮三轴敏感单元分别置于立体空间的三点，不共线，通过微球光力悬浮三轴敏感单元分别测得三点处的重力加速度，然后利用差分原理得到重力梯度全部张量。

【技术特征摘要】
1.一种基于光力悬浮的全张量重力梯度测量方法，其特征在于采用三个微球光力悬浮三轴敏感单元分别置于立体空间的三点，不共线，通过微球光力悬浮三轴敏感单元分别测得三点处的重力加速度，然后利用差分原理得到重力梯度全部张量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用三个结构相同的微球光力悬浮三轴敏感单元，空间坐标分别为X轴上的(d，0，0)、Y轴上的(0，d，0)、Z轴上的(0，0，d)；通过微球光力悬浮三轴敏感单元测得(d，0，0)处的重力加速度(g1x,g1y,g1z)，测得(0，d，0)处的重力加速度(g2x,g2y,g2z)，测得(0，0，d)处的重力加速度(g3x,g3y,g3z)，利用差分原理求得相应方向的重力梯度，其计算公式为：其中，Txx为gx沿x轴方向的变化率，Tyy为gy沿y轴方向的变化率，Tzz为gz沿z轴方向的变化率；Txy为gy沿x轴方向的变化率，Tyx为gx沿y轴方向的变化率，Txz为gz沿x轴方向的变化率，Tzx为gx沿x轴方向的变化率，Tyz为gz沿y轴方向的变化率，Tzy为gy沿z轴方向的变化率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微球光力悬浮三轴敏感单元包括敏感微球悬浮模块、敏感微球位移探测模块，其中敏感微球悬浮模块利用光力效应实现敏感微球的悬浮，敏感微球位移探测模块利用光强平衡探测原理实现敏感微球的三轴位移探测，再利用光力悬浮单元的刚度解算出三轴重力加速度。4.一种采用根据权利要求1所述的方法的基于光力悬浮的全张量重力梯度仪，其特征在于，包括三个结构相同的微球光力悬浮三轴敏感单元，空间坐标分别为X轴上的(d，0，0)、Y轴上的(0，d，0)、Z轴上的(0，0，d)；其中置于Z轴上的(0，0，d)的所述的微球光力悬浮三轴敏感单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞斌，黄腾超，胡慧珠，舒晓武，刘承，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33