[发明专利]重力梯度仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种重力梯度仪，并且尤其是(但不限于)涉及一种航空用重力梯度仪。本发明具有用于测量重力梯度张量的对角分量和非对角分量的特殊应用。

背景技术

重力仪在地质勘探中被广泛地使用，以测量地球重力场的一阶导数。由于将重力场的空间变化与运动体加速度的暂时波动区分开是比较困难的，因此尽管在开发能够测量地球重力场的一阶导数的重力仪方面已经取得了一些进展，然而这些测量通常只能对地上固定设备获得有效勘探的足够的精度。

重力梯度仪(与重力仪相区别)被用于测量重力场的二阶导数，并且其使用测量低至标准重力的10¹²分之一的重力之间的差值所需的传感器。

典型地，这种设备用于试图定位诸如包括铁矿和含烃地质构造的矿床之类的沉积物。

由本申请人的公司部分地拥有权利的国际公开WO90/07131公开了一种重力梯度仪。所述梯度仪包括常平架轴承装置，所述常平架轴承装置包括三个同心环，在该常平架轴承装置中安装有传感设备。所述传感设备通常包括两个分别位于屏蔽壳体中的、间隔开的杆，并且每个杆均安装在腹板轴承(web bearing)上。由于在这个申请中公开的仪器包括大量的部件，因此相对复杂并且相对较重，这对航空应用尤为不利。

发明内容

本发明提供一种重力梯度仪，其用于测量重力梯度张量的分量，所述重力梯度仪包括：

传感器，用于测量重力梯度张量的分量；

安装架，用于支撑所述传感器，所述安装架包括：

第一安装件，具有基底和第一安装外周壁，该外周壁具有多个切除部，该第一安装件被安装以围绕第一轴线旋转；

第二安装件，用于匹配第一安装件，该第二安装件具有外周壁；和

连接器，其从所述外周壁向外延伸，并且穿过第一安装件中的各个切除部，以便安装第二安装件，并且由此第一安装件围绕第二轴线和第三轴线旋转；以及

其中所述连接器用于在杜瓦瓶中连接第一安装件和第二安装件，以对梯度仪进行低温操作。

根据本发明该方面的安装形式避免了在现有技术设计中使用的常平架环的大部分重量。因此，根据本发明该方面制造的梯度仪与之前的设计相比具有显著减少的重量。

优选地，第一轴线、第二轴线和第三轴线是正交的z、x和y轴线。

优选地，所述连接器包括径向延伸的凸耳。

在一个实施例中，凸耳与第二安装件成一体。

在另一实施例中，凸耳与第二安装件分离，并连结到第二安装件。

优选地，传感器为第一杆和与该第一杆横交的第二杆，并且第二安装件具有第一部件、第二部件和第三部件。

在本发明的优选实施例中，第一杆连接至第一安装件，并且第二杆连接至第一安装件。

最优选地，第一杆和第二杆彼此正交地设置。

优选地，第一安装件具有第一弯曲腹板(flexure web)，用于安装第一安装件，以围绕z轴线旋转。

优选地，第一弯曲腹板将第一安装件分成主安装部分和副安装部分，传感器被连接至所述主安装部分和副安装部分中的一个上，使得主安装部分能够围绕第一弯曲腹板相对于副安装部分枢转，从而第一安装件和第二安装件枢转地连结，以围绕第一轴线枢转地运动。

优选地，第二安装件为筒形，并且第一割线(cut)形成在该安装件的筒壁中，以形成具有两个彼此对角的腹板部的第二弯曲腹板，并且第三弯曲腹板由壁中的第二割线形成，并且由两个彼此对角的腹板部形成，所述第一割线将第一部件和第二部件分离，并且所述第二割线将第二部件和第三部件分离。

优选地，第一部件具有安装凸耳，所述凸耳用于将安装架安装在杜瓦瓶中，以对梯度仪进行低温操作。

优选地，第一杆位于固定至第一安装件的第一壳体中，该杆通过第四弯曲腹板连接至第一壳体，以响应重力梯度而相对于第一壳体运动。

优选地，第二杆位于固定至第一安装件的第二壳体中，并且通过第五弯曲腹板连接至该壳体，以使第二杆能够响应重力梯度而相对于该壳体运动。

优选地，第一杆和第二杆具有关联的转换器，所述转换器用于输出指示响应重力梯度的杆的运动的信号。

优选地，第一壳体和第一杆为整体式结构，并且第二壳体和第二杆为整体式结构。

优选地，第二安装件为整体式结构。

在本发明的优选实施例中，提供致动器，用于围绕三个正交的轴线移动安装件，以便在梯度仪的使用期间稳定传感器的朝向。

优选地，致动器由计算机控制。

优选地，提供线性加速度计和角加速度计。

附图说明