[发明专利]一种创建局部近似匀值引力梯度张量激励的方法有效

专利信息
申请号: 201710317828.3 申请日: 2017-05-08
公开(公告)号: CN107272084B 公开(公告)日: 2019-02-12
发明(设计)人: 李城锁;李达;王伟;高巍;毋兴涛 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七〇七研究所
主分类号: G01V13/00 分类号: G01V13/00
代理公司: 天津盛理知识产权代理有限公司 12209 代理人: 王利文
地址: 300131 天*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 创建 局部 近似 引力 梯度 张量 激励 方法
【说明书】:

发明涉及一种创建局部近似匀值引力梯度张量激励的方法,其技术特点是包括以下步骤:构建高张量局部近似匀值引力梯度张量激励装置;根据所需梯度激励幅值,设置高张量近似匀值引力梯度张量激励的量程、激励步长和测量尺度范围,计算引力梯度激励模型下的空间梯度张量,从而形成量程可控、局部近似匀值的高张量引力梯度激励。本发明通过设计合理,在重力梯度敏感器测量尺度范围内利用匀值引力梯度张量激励对仪器输出进行标定,形成量程可控、局部近似匀值等特性的高张量引力梯度激励,解决了现有重力梯度敏感器标定方法不具备水平重力梯度测量原理中所展现的匀值梯度场特性的问题。

技术领域

本发明属于重力梯度仪技术领域,尤其是一种创建局部近似匀值引力梯度张量激励的方法。

背景技术

重力梯度仪是敏感重力场变化趋势的专用设备,为了实现对重力场变化定量测量的准确性,就必须对重力梯度仪的输出结果进行有效精确的标定。而实现精确标定最有效的方法就是营造匀值、可控的重力梯度场激励,但限于现有旋转加速度计式重力梯度仪的元件水平以及原理方案制约,要想实现对水平局部张量重力梯度仪的有效标定(理论分辨率几十E),必须创建具备高张量激励且在一定空间尺度内呈现近似匀值特性的质量引力梯度场,以解决对于设备的标定需求。

现阶段定量标定方法主要采用二倍频分辨率等效质量引力梯度张量激励法,即根据万有引力定律,计算出随重力梯度敏感器旋转调制频率相对应各采样点的激励质量引力加速度沿各重梯加速度计敏感轴的有效分量,然后对理论计算得到的一系列数据进行旋转调制频率二倍频处的数据提取,同时对真实激励下测量得到的各采样点输出电信号进行旋转调制频率二倍频处的解调与滤波处理,最后将处理后的输出信号与计算得到的理论有效加速度信息进行比例运算,从而得到重梯加速度计在调整二倍频处的有效分辨率,间接实现了与该分辨能力等效的匀值引力梯度激励标定。但上述标定方法并没有真正营造出符合水平张量重力梯度测量原理中描述的匀值梯度场激励,只体现了集成重力梯度敏感器所用的重梯加速度计具备敏感等效匀值重力梯度激励的测量分辨能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种创建局部近似匀值引力梯度张量激励的方法,解决现有重力梯度敏感器标定方法不具备水平重力梯度测量原理中所展现的匀值梯度场特性的问题。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的:

一种创建局部近似匀值引力梯度张量激励的方法,包括以下步骤:

步骤1、构建高张量局部近似匀值引力梯度张量激励装置;

步骤2、设置高张量近似匀值引力梯度张量激励的量程、激励步长和测量尺度范围,计算引力梯度激励模型下的空间梯度张量,从而形成量程可控、局部近似匀值的高张量引力梯度激励;

所述高张量局部近似匀值引力梯度张量激励装置包括直线运动滑轨、由质量激励单元构成的线型引力质量体和重力梯度敏感器,重力梯度敏感器设置在两个线型引力质量体的中心位置且两个线型引力质量体安装在直线运动滑轨上,两个线型引力质量体的质量中心平面与重力梯度敏感器的旋转中心平面重合;

所述步骤2计算引力梯度激励模型下的空间梯度张量的公式为:

式中,G为万有引力常数;ρ为线型引力质量体质量密度;ξi和ξi'分别为两侧对称线型引力质量体8个顶点的x轴坐标值;ηi和ηi'分别为两侧对称线型引力质量体8个顶点的y轴坐标值;γi和γi'分别为两侧对称线型引力质量体8个顶点的z轴坐标值;x,y,z为直角坐标系中任意观测点的坐标;为两侧对称线型引力质量体任意顶点与任意观测点间的距离;为方向系数。

所述线型引力质量体由钨钼铜合金组成。

所述测量尺度范围为重力梯度敏感器周围的方形区域。

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