[实用新型]轴对称弹性系统及重力仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及地学领域，具体而言，涉及轴对称弹性系统及重力仪。

背景技术

地球重力加速度是地球物理学中最基本也是最重要的一个物理量，而由重力加速度所反映的地球重力场也自然成为地球本身及其周围一个最重要的物理场。研究如何精确重力场信息的重力测量技术则一直是地学领域的前言科学问题。传统的地面重力测量受限于测量地形及低效率，而卫星重力测量存在分辨率低等技术缺陷，难以获得深入应用。而海空重力测量可在运动载体上，在偏远、地形条件复杂等特殊区域快速、经济的获取高精度、大面积、高分辨率的重力场数据，测量成本低、测量方式极为灵活，顺应仪器发展及应用需求的未来趋势。

目前国外有代表性的海空重力仪有美国LaCoste&Romberg公司的Air-Sea Gravity System型，德国的KSS系列，以及俄罗斯莫斯科重力技术公司的GT系列，国内保持发展的有中科院测地所的CHZ型海洋重力仪。上述产品中Air-Sea Gravity System型重力仪弹性系统采用具有位移放大作用的斜拉弹簧秤结构，机械结构复杂价格高昂、有一定的交差耦合效应，GT系列则是采用加速度计作为重力传感器，测量原理简单，但是计算复杂、数据处理繁琐且测量精度对加速度计精度极为依赖，而KSS系列重力仪均是采用轴对称型原理悬挂竖直弹簧秤，可有效克服水平加速度及测量交差耦合效应影响，由于测量主弹簧是悬挂于较长的管状检测质量内孔中，检测质量需要在竖直方向的上中下三个平面内用五根拉丝和两根绷簧严格约束其运动状态，增加了装配难度和机械装配误差，限制了仪器精度的提高，同时倒摆弹簧秤结构(测微系统在弹簧上悬挂端)降低了探头的机械稳定性，其电磁力反馈方案也限制了仪器分辨率的提高。此外，竖直弹簧秤结构及类轴对称型定位特点也成功的用于CHZ海洋重力仪，其动态精度可达到1mGal，但其管状质量摆结构及约束方式与KSS类似，同时电磁力反馈技术方案有较大的动态范围，限制了仪器分辨率的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种轴对称弹性系统，其具有长周期、高稳定性、装配难度低、克服非线性扰动的优点，并且可满足大范围、高效率、长期稳定的重力加速度测量需求。

本实用新型的另一目的在于提供一种重力仪，其具有长周期、高稳定性、装配难度低、克服非线性扰动的优点，并且可满足大范围、高效率、长期稳定的重力加速度测量需求。

本实用新型提供一种技术方案：

一种轴对称弹性系统，包括第一壳体、调摆系统、测量组件和阻尼反馈单元，所述第一壳体内部具有第一容置空间，所述测量组件和所述阻尼反馈单元均设置于所述第一容置空间内部，所述调摆系统设置于所述第一壳体的端部并伸入于所述第一容置空间。并且所述测量组件包括零长弹簧、测微单元和重块，所述零长弹簧的一端连接于所述调摆系统，所述重块连接于所述零长弹簧的另一端，所述测微单元与所述重块连接，所述测微单元用于检测所述重块的位移量。所述阻尼反馈单元包括反馈线圈、阻尼线圈和磁体，所述磁体固定连接于所述第一壳体远离所述调摆系统的一端，并且所述磁体靠近所述调摆系统的一侧开设有正对于所述调摆系统的凹槽，所述重块伸入所述凹槽，所述反馈线圈和所述阻尼线圈均绕设于所述重块，并且所述反馈线圈和所述阻尼线圈均位于所述凹槽内部，所述反馈线圈用于通入电流以检测所述重块的位置，所述阻尼线圈用于通入电流以向所述重块提供远离所述凹槽周壁的力。

进一步地，所述测微单元包括电容动片、第一电容定片和第二电容定片，所述电容动片固定连接于所述重块，所述第一电容定片和所述第二电容定片均固定连接于所述第一壳体，所述电容动片设置于所述第一电容定片和所述第二电容定片之间，所述电容动片分别与所述第一电容定片和所述第二电容定片形成第一电容和第二电容，并且所述电容动片、所述第一电容定片和所述第二电容定片两两平行。

进一步地，所述电容动片与所述第一电容定片之间的距离和所述电容动片与所述第二电容定片之间的距离相等。

进一步地，所述测量组件还包括6n个拉丝，其中n为正整数，6n个所述拉丝的一端均匀的分布于所述重块的圆周方向，6n个所述拉丝的另一端均匀分布于所述第一容置空间的内周壁，并且6n个所述拉丝位于同一平面内。

进一步地，所述调摆系统包括驱动组件和升降结构，所述驱动组件固定连接于所述第一壳体，所述升降结构与所述零长弹簧连接，所述驱动组件与所述升降结构连接并且所述驱动组件能用于驱动所述升降结构沿所述零长弹簧的延伸方向移动。