[发明专利]绝对重力仪落体误差测量装置

权利要求书

1.一种落体光心质心测量装置，包括机壳和扭转测试单元，所述机壳内部设置有落体扭摆机构，其特征在于，所述机壳为真空腔体，所述扭转测试单元包括正交干涉仪和光电自准直仪；所述真空腔体侧壁设置有供扭转测试单元光线进出的窗口；所述光电自准直仪的窗口设置在与落体表面反射镜对应的位置；所述正交干涉仪的窗口设置在所述真空腔体内壁上与所述落体内的角锥棱镜对应的位置，通过光路将所述正交干涉仪发射的激光分为至少两路相差180°的反射信号，输出至正交干涉仪；光电自准直仪输出所述落体的扭摆数据。

2.如权利要求1所述的落体光心质心测量装置，其特征在于，所述落体扭摆机构包括真空导引、阻尼系统吊丝、阻尼系统、落体吊丝和落体；所述真空导引设置在所述真空腔体的项部；所述阻尼系统吊丝的上端连接真空导引的底端，下端连接所述阻尼系统的活动部上端；所述落体吊丝的上端连接阻尼系统的活动部下端；下端连接所述落体的顶端；阻尼系统的固定部通过支架与真空腔体内壁固定连接；阻尼系统吊丝为钨丝；所述落体吊丝为石英丝。

3.如权利要求2所述的落体光心质心测量装置，其特征在于，所述壳体内还设置有控制所述落体扭转幅度的扭幅控制单元；所述扭幅控制单元的电磁线圈以静止位置时所述落体中心轴所在竖直面对称设置。

4.如权利要求1所述的落体光心质心测量装置，其特征在于，所述正交干涉仪的光路为四路信号单频激光干涉光路。

5.如权利要求1所述的落体光心质心测量装置，其特征在于，所述阻尼系统的固定部采用电磁铁作为阻尼磁体。

6.如权利要求1所述的落体光心质心测量装置，其特征在于，所述光电自准直仪的反射镜设置在螺母调节钮的顶端面上。

7.如权利要求1所述的落体光心质心测量装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过所述落体扭摆机构激励落体产生大于指定角度的扭摆；

2)通过所述扭转测试单元获得所述落体的扭摆数据；

3)所述落体的扭摆角度降至所述指定角度，通过所述光电自准直仪记录落体的扭转角度；同时，通过所述正交干涉仪记录落体的位移；

4)正交干涉仪记录落体的位移信号经过傅里叶变换得到的幅频谱，提取它的基频峰值A₁；落体扭转角度信号经过傅里叶变换得到的幅频谱，提取它的基频峰值B₁；计算得到角锥棱镜的光心与落体质心沿X轴方向的偏移量δ_x，公式如下：

5)将所述光电自准直仪记录落体的扭转角度波形进行拟合得到θ₀、ω及β，通过修正函数公式(7)修正落体扭转角度与其他参数的关系；

θ₀为扭转初始角度，β为阻尼系数，ω为扭转角频率，t为时间；

6)将公式(7)做傅里叶变换后得到的频谱图，提取其二倍频的峰值B₂代入公式(8)的计算；获得角锥棱镜的光心与落体质心沿Y轴方向的偏移量δ_y：

其中的A₂为正交干涉仪测得位移信号的二倍频幅值，B₂为修正函数曲线经过傅里叶变换得到的二倍频峰值；

7)计算公式(4)：

d_y为角锥棱镜的光心沿Y轴方向上的位移。

8.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤2)中，通过所述扭幅控制单元将所述落体的扭摆角度降至所述指定角度；所述指定角度为1.6°～2.4°。

9.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述阻尼系统的固定部采用电磁铁作为阻尼磁体；当落体的单摆运动以及晃动小于0.1°时，所述电磁铁断电。