[发明专利]一种利用重力梯度仪测量引力梯度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量引力梯度的方法，尤其涉及一种利用重力梯度仪测量引力梯度的方法，属于测量技术领域。 

背景技术

随着科学技术的发展，高精度导航、地球物探、潜艇精确潜行等都对获取重力场信息提出了更高的要求。重力梯度仪是一种重要的重力场信息测量技术和方法。相比较重力仪，重力梯度仪具有以下优势：重力梯度仪克服了重力梯度测量系统运动载体的线加速度的影响；重力梯度仪的精度潜力巨大；重力梯度仪可以进行重力张量测量。目前，国外重力梯度仪相关技术已经成熟，上世纪80年代重力梯度仪已经投入民用。而国内相关的重力梯度仪研制还处于理论分析、工程样机的研制，相关的测量技术、方法还处于较原始的阶段。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种利用重力梯度仪测量引力梯度的方法，通过引力产生装置在最佳优化轨迹上的移动进行引力梯度的测试，该测量方法简单，测量精度高。 

本发明的技术解决方案是：一种重力梯度仪测量方法，步骤如下： 

（1）将四个加速度计均布在单轴重力梯度仪的圆形旋转部件上，相邻两个加速度计的敏感轴相互垂直，相对两个加速度计的敏感轴方向相反，四个加速度计的敏感轴方向正切圆形旋转部件； 

其中单轴重力梯度仪的坐标系为东北天地理坐标系，记为OXYZ，圆形旋转部件的圆心为坐标系的原点O，单轴重力梯度仪的旋转轴垂直于大地水准面，圆形旋转部件的半径为r，旋转角速度为ω； 

（2）将引力产生装置设置在距圆形旋转部件圆心2m的空间内； 

（3）理论计算引力产生装置作用于圆形旋转部件圆心处的引力梯度，计算公式为：Γxx-Γyy=4GπρR3l5(x2-y2),]]>Γxy=4GπρR3l5xy;]]>

其中，Γ_xx、Γ_xy、Γ_yy是圆形旋转部件圆心处的引力梯度张量分量，Γ_xx为X轴的引力加速度分量在X轴上的偏导，Γ_xy是X轴的引力加速度分量在Y轴上的偏导，Γ_yy是Y轴的引力加速度分量在Y轴上的偏导，G是牛顿万有引力常数，π是圆周率，R为引力产生装置的半径，ρ为引力产生装置的密度，x,y,z分别为引力产生装置质心在东北天地理坐标系下的坐标： 

（4）根据步骤（3）计算出的引力梯度对引力产生装置的轨迹进行仿真得到引力产生装置的一条最佳移动路线； 

（5）启动单轴重力梯度仪，使引力产生装置沿着步骤（4）仿真得到的最佳移动路线进行移动，利用引力梯度测量系统测量得到引力产生装置作用于圆形旋转部件圆心处的引力梯度变化； 

（6）将步骤（5）测得的引力梯度与理论计算的引力梯度进行比较，标定出单轴重力梯度仪的测量精度； 

（7）利用标定后单轴重力梯度仪进行引力梯度测量。 

所述引力产生装置为球体，材料为铅，密度均匀分布。 

所述步骤（4）进行仿真时，引力产生装置的半径R取0.1m。