[发明专利]重力梯度测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种重力梯度测量系统，包括：

惯性稳定平台(1)；

重力梯度测量单元，该重力梯度测量单元设置在惯性稳定平台(1)上，由竖直布置的超导重力梯度仪(2)和水平布置的旋转加速度计重力梯度仪(3)共同组成；以及

数据采集与处理单元(4)，该数据采集单元通过信号线分别与所述超导重力梯度仪(2)和旋转加速度计重力梯度仪(3)两者的输出端相连，用于采集其测量数据并进行数据处理；其中

所述超导重力梯度仪(2)用于测量重力梯度张量中的竖直分量Γ_zz，所述旋转加速度计重力梯度仪用于测重力梯度张量中的水平分量Γ_xx-Γ_yy和Γ_xy。

2.如权利要求1所述的重力梯度测量系统，其特征在于，所述超导重力梯度仪(2)包括：

成对设置的超导检测质量(5，6)；

超导悬浮线圈(7，8)，该超导悬浮线圈对应于各个超导检测质量(5，6)而设置，分别用于使所述超导检测质量(5，6)悬浮起来以平衡地表重力加速度；

超导位移检测线圈(9，10)，该超导位移检测线圈对应于各个超导检测质量(5，6)而设置，分别用于检测所述超导检测质量所在位置的加速度变化；

超导电路回路(11)，该超导电路回路与所述超导线圈(7，8)和超导位移检测线圈(9，10)连接并共同构成回路；

检测超导线圈(12)，该检测超导线圈与所述超导电路回路(11)相连接并在所述超导检测质量(5，6)的加速度不一致时，产生反映超导检测质量位移差的差分电流；以及

超导量子干涉器件(13)，该超导量子干涉器件用于对所述检测超导线圈(12)产生的差分电流进行探测并予以输出；

所述旋转加速度计重力梯度仪(3)包括：

转台(18)，该转台的转轴沿竖直方向并以一定的角速度匀速旋转；

四个加速度计(14，15，16，17)，该加速度计以转台(18)的转轴为中心对称正交地设置在转台(18)上，其敏感轴方向沿转台(18)径向圆周的切线方向，且相对置的加速度计的敏感轴相反；以及

组合输出装置(19)，该组合输出装置分别与各个所述加速度计(14，15，16，17)相连，用于将加速度计所测得的加速度值进行组合和输出。

3.如权利要求1或2所述的重力梯度测量系统，其特征在于，所述超导重力梯度仪(2)和所述旋转加速度计重力梯度仪(3)在竖直方向上共轴安装在惯性稳定平台(1)上。

4.如权利要求1-3任意一项所述的重力梯度测量系统，其特征在于，所述数据采集与处理单元(4)将测量数据相互检验，并将其作为测量系统的冗余以确保测量数据的正确性。

5.一种使用如权利要求1-4任意一项所述的系统执行重力梯度测量的方法，该方法包括下列步骤：

在基于例如航空、飞艇、车载、船载或艇载等的动基座载体上，通过惯性稳定平台放置超导重力梯度仪和旋转加速度计重力梯度仪，并将其运输至测量区域；

启动超导重力梯度仪和旋转加速度计重力梯度仪，对重力梯度张量中的竖直分量Γ_zz和水平分量Γ_xx-Γ_yy和Γ_xy进行测量；

通过数据采集与处理单元，对重力梯度仪和旋转加速度计重力梯度仪的测量数据进行实时采集；以及

通过数据采集与处理单元，将实时采集的数据进行相互检验，同时将其作为测量系统的冗余以确保测量数据的正确性。

6.一种使用如权利要求5所述的方法在航空重力梯度测量领域的应用。