[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，用于提供围绕三个基本上正交的轴线的旋转，并且用于支撑所述传感器，所述安装架包括：

(a)第一安装件；

(b)第二安装件；

(c)第一弯曲腹板(flexure web)，用于枢转地连结所述第一安装件和所述第二安装件，以使其围绕第一轴线枢转地运动；

(d)所述第二安装件具有第一部件、第二部件和第三部件，所述第一部件通过第二弯曲腹板连接至第二部件，以将第一部件枢转地连结至第二部件，以围绕与第一轴线正交的第二轴线枢转地运动；以及

(e)所述第三部件通过第三弯曲腹板连结至第二部件，以将第三部件枢转地连结至第二部件，以围绕与第一轴线和第二轴线正交的第三轴线枢转地运动。

由于安装架利用弯曲腹板来实现围绕三个轴线的运动，因此组成安装架所需的部件的数量能够显著地降低，并且实际上减少至两个部件，从而降低了梯度仪的复杂性以及梯度仪的重量。

在优选的实施例中，传感器包括第一质量体和第二质量体。

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，第二安装件连接至所述主安装部分和副安装部分中的另一个上。

优选地，传感器连接至主安装部分，并且所述第二安装件连接至副安装部分。

在本发明的一个实施例中，第一质量体包括第一杆，并且第二质量体包括第二杆。

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

优选地，第一杆和第二杆彼此横交地设置。更优选地，第一杆和第二杆彼此正交地设置。

优选地，第一杆位于固定至第一安装件的第一壳体中，第一杆通过第四弯曲腹板连接至第一壳体部，以响应重力场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第二壳体，以使第二杆能够响应重力场而相对于第二壳体运动。

优选地，第一壳体和第二壳体连结至第一安装件的主部分，并且第二安装件连接至第一安装件的副部分。

优选地，第四弯曲腹板和第五弯曲腹板具有公共的旋转轴线。

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(monolithic)结构，并且所述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。

优选地，第二弯曲腹板通过在第二安装件上构造第一割线(cut)以分离第一部件和第二部件而形成，所述割线延伸穿过第二安装件的除了限定第二弯曲腹板的部分之外的部分。

优选地，第三弯曲腹板由在第二安装件中的、分离第二部件和第三部件的第二割线而形成，所述第二割线自始至终延伸穿过第二安装件的除了限定第三弯曲腹板的部分之外的部分。