[发明专利]一种斜杆悬挂式重力梯度仪

摘要

本发明公开了一种斜杆悬挂式重力梯度仪，包括探头、上检验质量、上斜杆、横杆、下斜杆、簧片、转台、电容位移传感模块、静电反馈模块和模数转换电路；簧片与横杆的中部刚性连接，上斜杆的一端与横杆的一端刚性连接；下斜杆的一端与横杆的另一端刚性连接；上斜杆的另一端连接上检验质量；下斜杆的另一端连接探头中的下检验质量；上斜杆与下斜杆平行设置，探头的控制端连接至静电反馈模块的输出端。本发明只需要一台仪器即可完成重力梯度变化的测量，斜杆整体呈中心对称结构，对地面振动不敏感，且上斜杆、下斜杆、下检验质量与极板相对的两面、上检验质量对应的两面、左极板、右极板相互平行，提高了机械灵敏度；通过改变斜杆与横杆所呈角度，可以分别测量重力梯度的对角线张量和全张量。

主权项

1.一种斜杆悬挂式重力梯度仪，其特征在于，包括：设置于外框架(1)内的探头(11)、上检验质量(12)、上斜杆(13)、横杆(14)、下斜杆(15)和簧片(16)，设置在所述外框架(1)的底部且用于带动外框架(1)内的装置旋转的转台(2)，其输入端与所述探头(11)连接的电容位移传感模块(3)，其输入端与所述电容位移传感模块(3)的输出端连接的静电反馈模块(4)，以及其输入端与所述静电反馈模块(4)的输出端连接的模数转换电路(5)；所述簧片(16)与横杆(14)的中部刚性连接，所述上斜杆(13)的一端与所述横杆(14)的一端刚性连接；所述下斜杆(15)的一端与所述横杆(14)的另一端刚性连接；所述上斜杆(13)的另一端连接上检验质量(12)；所述下斜杆(15)的另一端连接所述探头(11)中的下检验质量(111)；所述上斜杆(13)与所述下斜杆(15)平行设置，所述探头(11)的控制端连接至所述静电反馈模块(4)的输出端；所述探头(11)包括：极板框架和位于所述极板框架中间的下检验质量(111)；所述极板框架包括：右极板(112)、左极板(113)、后极板(114)和前极板(115)；所述下检验质量(111)为正立方体结构，所述右极板(112)设置在所述下检验质量(111)的右侧，所述左极板(113)设置在所述下检验质量(111)的左侧，所述后极板(114)设置在所述下检验质量(111)的后侧，所述前极板(115)设置在所述下检验质量(111)的前侧；且由所述下检验质量(111)与所述左极板(113)构成平行板电容，所述下检验质量(111)与所述右极板(112)构成另一平行板电容，此两平行板电容的差值构成左右差分电容；由所述下检验质量(111)与所述前极板(115)构成平行板电容，所述下检验质量(111)与所述后极板(114)构成另一平行板电容，此两平行板电容的差值构成前后差分电容；通过电容位移传感模块采集电容差值，电容差值的大小反映了下检验质量(111)在极板框架中的位置；当所述上斜杆(13)与所述横杆(14)之间的角度在(0°，90°)的范围且不为45°时，可以测量全张量的重力梯度变化；当所述上斜杆(13)与所述横杆(14)之间的角度为45°时，可以测量对角线张量的重力梯度变化；工作时，当重力梯度发生变化时，所述横杆(14)发生倾斜以及绕竖直方向的扭转，下检验质量(111)相对于极板框架的位移发生变化并产生相应的电容差变化，电容位移传感模块(3)根据电容差变化获得所述下检验质量(111)相对于所述极板框架的位移偏离信号，所述静电反馈模块(4)根据偏离信号计算反馈电压，并将反馈电压输送到所述探头(11)的反馈控制端并控制所述下检验质量(111)到所述极板框架中心位置；所述转台(2)将所述外框架(1)绕竖直方向进行两次旋转，所述横杆(14)旋转前后分别对应的控制电压的组合与泊松方程联立，获得全张量重力梯度的变化量，即完成对全张量重力梯度的相对测量。