一種抗干擾的單軸重力梯度儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及重力梯度儀，用于對(duì)地球外部空間重力場(chǎng)的深入研究。
【背景技術(shù)】
[0002] 重力梯度測(cè)量與重力測(cè)量相比，重力梯度測(cè)量不僅可以測(cè)量重力位的一階導(dǎo)數(shù)及 其分量，還可以測(cè)量重力位的二階導(dǎo)數(shù)，即重力梯度張量的各個(gè)分量，因此重力梯度的異常 能夠反映出異常體的細(xì)節(jié)，即重力梯度測(cè)量的分辨率要高于重力測(cè)量的分辨率。正是因?yàn)?重力梯度測(cè)量的諸多優(yōu)點(diǎn)，綜合利用各梯度張量分量信息有利于提高地質(zhì)解釋的準(zhǔn)確性和 描述地球動(dòng)力學(xué)特性的有效性。
[0003]由于直接受制于傳感器的精度水平和制造工藝，重力儀測(cè)量精度和分辨率的提升 空間很小。重力梯度儀的空間分辨率能達(dá)到重力儀空間分辨率的幾十倍甚至更高，突破了 重力儀的分辨率瓶頸，彌補(bǔ)了地球重力場(chǎng)模型中缺少的中高頻信息，對(duì)于描述和刻畫地球 重力場(chǎng)具有重要意義。
[0004] 重力梯度儀可用于對(duì)地球外部空間重力場(chǎng)的深入研究，并可用于修改或修正地球 重力場(chǎng)的模型。確定地球形狀、精確求定地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程基準(zhǔn)。同時(shí)，重力梯度儀 也可用于直接測(cè)量地球重力場(chǎng)的梯度變化，繪制測(cè)量地區(qū)的重力梯度張量數(shù)據(jù)圖，還可用 于在大范圍內(nèi)分析測(cè)量地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，尋找礦藏、油氣田，也可用于輔助導(dǎo)航的地形匹 配等。然而傳統(tǒng)的重力梯度儀中的質(zhì)量塊為啞鈴狀，在使用重力梯度儀時(shí)，各個(gè)方向的重力 場(chǎng)都會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，并且測(cè)量精度低、空間分辨率較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了解決重力梯度儀空間分辨率小、抗干擾性差和精度低的問(wèn)題，提供 一種抗干擾的單軸重力梯度儀。
[0006] 一種抗干擾的單軸重力梯度儀，它包括敏感元件組、四個(gè)梯度感應(yīng)器、敏感元件基 座、下殼體、上殼體、真空閥門、多根高溫導(dǎo)線、電路調(diào)理盒和電連接器；
[0007] 所述上殼體的下端與下殼體的上表面緊密接觸，構(gòu)成密閉的空間；
[0008] 所述真空閥門固定在上殼體的側(cè)面；
[0009] 所述電連接器固定在下殼體的下表面；
[0010] 所述敏感元件基座位于上殼體與下殼體構(gòu)成的密閉空間內(nèi)部，并且固定在下殼體 的上表面；
[0011] 所述敏感元件組固定在敏感元件基座上；
[0012] 所述敏感元件組包括質(zhì)量塊、敏感元件機(jī)體外殼和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的彈性支架；
[0013] 質(zhì)量塊為長(zhǎng)方形薄板，所述長(zhǎng)方形薄板中心設(shè)有小長(zhǎng)方形切口，并且長(zhǎng)方形薄板 的長(zhǎng)度方向和寬度方向分別與小長(zhǎng)方形切口的長(zhǎng)度方向和寬度方向平行；敏感元件機(jī)體外 殼與質(zhì)量塊形狀相同，質(zhì)量塊位于敏感元件機(jī)體外殼內(nèi)部，且質(zhì)量塊與敏感元件機(jī)體外殼 位于同一平面內(nèi)，彈性支架為圓柱體；兩個(gè)彈性支架分別固定于質(zhì)量塊的頂部和底部，兩個(gè) 彈性支架中心線與質(zhì)量塊豎直方向的中心線重合，且兩個(gè)彈性支架均與敏感元件機(jī)體外殼 固定連接在一起，質(zhì)量塊能夠以彈性支架為軸做微角度旋轉(zhuǎn)；
[0014] 四個(gè)梯度感應(yīng)器分別位于質(zhì)量塊的四個(gè)角上，梯度感應(yīng)器用來(lái)測(cè)量質(zhì)量塊的感應(yīng) 電壓；每個(gè)梯度感應(yīng)器均通過(guò)高溫導(dǎo)線連接電連接器的正極；
[0015] 質(zhì)量塊通過(guò)高溫導(dǎo)線連接電連接器的負(fù)極；
[0016] 電路調(diào)理盒通過(guò)電連接器為重力梯度儀提供工作電源。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：質(zhì)量塊為長(zhǎng)方形薄板，以單軸的形式與敏感元件機(jī)體外殼 連接，實(shí)現(xiàn)了在同一平面兩個(gè)相反方向上重力梯度的準(zhǔn)確測(cè)量，減少了其他方向重力場(chǎng)對(duì) 測(cè)量的影響，降低了隨機(jī)噪聲，抗干擾能力強(qiáng)。即使受到很小的慣量，質(zhì)量塊也會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 具有非常高的靈敏度。測(cè)量精度和空間分辨率是傳統(tǒng)重力梯度儀的幾十倍，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單，靈敏度好、精度高等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為實(shí)施方式一所述的一種抗干擾的單軸重力梯度儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為敏感元件組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為質(zhì)量塊的主視圖；
[0021] 圖4為圖3的左視圖；
[0022] 圖5為圖3的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0023] 一：根據(jù)圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種抗干擾 的單軸重力梯度儀，它包括敏感元件組1、四個(gè)梯度感應(yīng)器3、敏感元件基座4、下殼體5、上 殼體6、真空閥門7、多根高溫導(dǎo)線8、電路調(diào)理盒10和電連接器9 ;
[0024] 所述上殼體6的下端與下殼體5的上表面緊密接觸，構(gòu)成密閉的空間；
[0025] 所述真空閥門7固定在上殼體6的側(cè)面；
[0026] 所述電連接器9固定在下殼體5的下表面；
[0027] 所述敏感元件基座4位于上殼體6與下殼體5構(gòu)成的密閉空間內(nèi)部，并且固定在 下殼體5的上表面；
[0028] 所述敏感元件組1固定在敏感元件基座4上；
[0029] 所述敏感元件組1包括質(zhì)量塊1-1、敏感元件機(jī)體外殼1-2和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的彈性 支架1-3 ;
[0030] 質(zhì)量塊1-1為長(zhǎng)方形薄板，所述長(zhǎng)方形薄板中心設(shè)有小長(zhǎng)方形切口，并且長(zhǎng)方形 薄板的長(zhǎng)度方向和寬度方向分別與小長(zhǎng)方形切口的長(zhǎng)度方向和寬度方向平行；敏感元件機(jī) 體外殼1-2與質(zhì)量塊1-1形狀相同，質(zhì)量塊1-1位于敏感元件機(jī)體外殼1-2內(nèi)部，且質(zhì)量塊 1-1與敏感元件機(jī)體外殼1-2位于同一平面內(nèi)，彈性支架1-3為圓柱體；兩個(gè)彈性支架1-3 分別固定于質(zhì)量塊1-1的頂部和底部，兩個(gè)彈性支架1-3中心線與質(zhì)量塊1-1豎直方向的 中心線重合，且兩個(gè)彈性支架1-3均與敏感元件機(jī)體外殼1-2固定連接在一起，質(zhì)量塊1-1 能夠以彈性支架1-3為軸做微角度旋轉(zhuǎn)；
[0031] 四個(gè)梯度感應(yīng)器3分別位于質(zhì)量塊1-1的四個(gè)角上，梯度感應(yīng)器3用來(lái)測(cè)量質(zhì)量 塊1-1的感應(yīng)電壓，梯度感應(yīng)器3的功能相當(dāng)于力矩補(bǔ)償器和角度位置傳感器；每個(gè)梯度感 應(yīng)器3均通過(guò)高溫導(dǎo)線8連接電連接器9的正極；與梯度電壓傳感器3相連的高溫導(dǎo)線8 的一端嵌入到梯度電壓傳感器3的內(nèi)部。
[0032] 質(zhì)量塊1-1通過(guò)高溫導(dǎo)線8連接電連接器9的負(fù)極；與質(zhì)量塊1-1相連的高溫導(dǎo) 線8的一端嵌入到質(zhì)量塊1-1的內(nèi)部；
[0033] 電路調(diào)理盒10通過(guò)電連接器9為重力梯度儀提供工作電源。
【具體實(shí)施方式】 [0034] 二：本實(shí)施方式是對(duì)一所述的一種抗干擾的單軸重力 梯度儀進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中所述上殼體6分為上、下兩部分，上部分為空心半球、 下部分為空心圓柱，所述空心半球外表面的球徑和空心圓柱的外徑相同；所述下殼體5為 圓形平板，所述圓形平板的半徑與空心圓柱的外徑相同。
【具體實(shí)施方式】 [0035] 三：本實(shí)施方式是對(duì)一所述的一種抗干擾的單軸重力 梯度儀進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，所述質(zhì)量塊1-1、敏感元件機(jī)體外殼1-2和兩個(gè)彈性 支架1-3為一體結(jié)構(gòu)。彈性支架1-3高度為1mm、底面直徑為0. 78mm。敏感元件組1采用 無(wú)磁超硬合金材料3J40,該合金材料尺寸和形狀具備不受溫度影響、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng) 等優(yōu)點(diǎn)。其所具備的物理機(jī)