基于三角法的绝对重力仪落体姿态测量系统的设计

针对绝对重力仪落体偏摆干扰测量结果的问题,提出一种测量落体姿态的办法。该办法采用单点激光三角测距的原理分析光路参数之间的关系,根据参数值进行元器件选择和结构安装。结果表明在短距离测量时(1~10 mm),距离分辨率能达到微米级别。     

FG5绝对重力仪

介绍了ＦＧ５型绝对重力仪的发展历史和一些技术特点，并报道了ＦＧ５／１１２型绝对重力仪在我国的观测结果。     

绝对重力仪测量有效高度确定

在重力梯度已知的情况下,认为按照四阶模型得到的重力值为起始高度z=0处的重力值。在被测点重力梯度未知的情况下,推导了一组简单公式用于计算绝对重力仪测量有效高度,该公式适用于初始位置以及初始速度均不为0的情况。用该方法得到的有效高度将计算的100个重力值归算到起始点,精度在1 μGal以内。     

基于Hilbert变换处理绝对重力仪测量数据

基于Hilbert变换相位平移原理,提取干涉条纹信号采样点瞬时相位,得到采样点位移信息。结合采样频率提取时间信息,利用最小二乘法重建自由落体轨迹,最终解算出重力加速度g值。为提高测量精度,使用零相移低通滤波器去除信号高频噪声,使用多项式拟合法去除信号线性干扰,通过加窗口选取拟合数据抑制吉伯斯现象。仿真结果表明,该方法能使g值误差在10-2 μGal以下,实验结果所得g值平均误差为0.12 μGal。     

自由落体式绝对重力仪测量数据处理方法研究

通过处理FG5和A10型绝对重力仪实测数据,探索g7软件的内部算法。若采用软件手册提供的观测方程和算法,A10测量数据的解算结果与软件处理结果的差值在3 μGal以内,而FG5相差较大。在对观测方程和时间观测量进行改正以后,得到的FG5测量数据解算结果与g7软件处理结果的差值在－0.1~0.1 μGal之间。由此认为,改正后的模型和算法与g7软件所采用的解算模型和算法基本一致。     

TDC502时间测量在绝对重力仪中的应用

阐述了绝对重力仪对自由落体下落距离和相对应的时间测量的原理和方法,利用高精度时间测量芯片TDC502提高绝对重力仪的时间测量精度,并结合FPGA的大规模数字集成设计,提高了重力仪系统的测量精度。     

绝对重力仪的自由落体凸轮驱动器设计与仿真

提出一种适合绝对重力仪的凸轮驱动器设计方法,研究了具体运动过程,基于自由落体运动得到凸轮驱动器的运动曲线,并采用SolidWorks进行仿真验证。结果表明,该设计方法可以解决绝对重力仪的自由落体凸轮驱动器设计实现问题。     

绝对重力仪中几种隔振系统的对比测试

介绍目前绝对重力仪中几种常用的隔振系统及其研究进展,并利用FG5-112绝对重力仪中的Super Spring以及现有的几种隔振系统,在相同的环境下进行对比测试。通过对测试结果的分析,给出各种隔振系统的隔振效果。该项工作的开展为下步自主研制隔振系统、提高隔振性能积累经验。     

NIM稳频激光器在FG5-112绝对重力仪上的测试分析

利用中国计量科学研究院（NIM）研制的碘稳频He-Ne激光器替换FG5中使用的Winters Model 100碘稳频He-Ne激光器,并进行对比观测实验。实验表明,NIM的碘稳频He-Ne激光器能使FG5绝对重力仪正常工作,完全能够替代Winters Model 100碘稳频He-Ne激光器。     

高精度绝对重力仪中激光干涉仪分束比的设计与实现

激光干涉仪是高精度绝对重力仪的重要组成部分,其中激光光束的分束比直接决定干涉信号的强度,影响测量精度。对激光干涉仪的分束比进行设计和仿真,并在实际应用中获得预期效果。     

绝对重力仪激光器光纤对准调节方法概述

绝对重力仪激光器光纤由于应力变化、形状改变、震动或耦合器维护等原因破坏了输出激光的偏振态,使其在光纤内的传输变得非常不稳定,导致光纤输出激光的消光比值小于100,无法满足绝对重力观测条件。针对该问题,介绍了光纤对准调节的方法,通过设计消光比检测装置检验消光比值是否大于100。对#181和#250两台WEO100型He-Ne激光器的光纤进行对准调节实验,并通过消光比检测装置实测,两台激光器输出的光束消光比值满足绝对重力测量的条件,表明该对准调节方法科学有效。     

复外差法处理绝对重力仪数字干涉信号

使用复外差方法分析绝对重力仪中自由下落过程产生的激光干涉信号。对采样的扫频信号进行一系列复外差处理,迭代地缩窄其频带至接近零频的位置,估算落体初始速度及加速度,并用非线性拟合得到重力加速度值g。仿真结果表明,该方法的拟合精度可达10^－3 μGal,满足精确测量要求。     

绝对重力仪双采样过零检测中量化噪声的影响分析

利用高速采集系统完整记录绝对重力仪棱镜自由下落的干涉条纹波形,能够获取更多的重力信息。详细讨论了干涉条纹电压信号幅值与ADC相关参数,如等效位数、参考电压、采样频率等对重力测量的影响。结果表明,通过参数优化设计可以将ADC量化的影响限制在0.01 μGal。     

抗差估计在自由落体式绝对重力仪中的应用

针对自由落体式绝对重力仪中的异常数据,提出抗差参数估计的数据处理方法。对比分析传统最小二乘拟合与抗差最小二乘拟合计算的重力值,结果表明,抗差参数估计通过合理调整权重因子抑制了异常数据的影响,提高了重力测量精度。     

A10绝对重力仪稳频激光器对重力测量结果的影响

简要介绍ML-1型稳频激光器的红、蓝光工作模式，对其单光、双光测量结果进行实验，并与FG5X型绝对重力仪的观测结果进行对比。结果表明，ML-1型激光器红、蓝光工作模式可有效减小稳频激光器温度及时间的漂移对绝对重力观测的影响，红蓝分离值的大小表征了激光器漂移的程度，若红蓝分离值较大，表明稳频激光器存在较大漂移，需进行标定校准。     

Lacoste重力仪的周期误差

重力仪的周期误差是精密重力测量的一个误差源。本文阐述由于齿轮组合所产生的周期误差,给出全部可能存在的周期数。以G584仪器为例,发现除已被普遍采用的1、7.33、73.33、220周期数外,尚存在22周期数。用大量程静电反馈装置进行测量,验证22周期数的周期误差幅值为4.33×10~(-6)m/S~2。同时讨论了为标定该项误差增强现有基线的必要性。