[发明专利]一种双真空腔式落体控制绝对重力仪及应用方法

权利要求书

1.一种双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，它包括水平基座(1)、双真空腔落体控制系统(2)、激光干涉系统(3)、振动隔离系统(4)、铷原子钟(5)和上位机(6)，双真空腔落体控制系统(2)位于水平基座(1)上，激光干涉系统(3)位于水平基座(1)的下方，振动隔离系统(4)位于激光干涉系统(3)的下方，铷原子钟(5)提供测试时间基准，上位机(6)控制重力仪以及提供数据处理。

2.根据权利要求1所述的双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，所述的双真空腔落体控制系统(2)包括大真空腔(20)、小真空腔(21)，大真空腔(20)具有大真空腔外壳(22)，大真空腔外壳(22)的下部设有透视窗镜(23)，大真空腔外壳(22)的外部设有离子泵(24)，维持真空度，大真空腔(20)内设有竖直导轨(25)，为小真空腔(21)提供运动定位，直线超声电机(26)结合竖直导轨(25)使小真空腔(21)上下竖直运动。

3.根据权利要求2所述的双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，所述的小真空腔(21)内设有圆形支架(27)、落体(29)，圆形支架(27)上部设有锥形孔(28)，落体(29)具有落体外壳(210)，内部设有角锥棱镜(211)，落体外壳(210)的中部设有刚性定位球(212)，刚性定位球(212)与锥形孔(28)匹配，有助于落体(29)在运动中的定位。

4.根据权利要求2所述的双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，所述的大真空腔(20)的真空度低于10‐1帕斯卡，小真空腔(21)的真空度低于10‐6帕斯卡。

5.根据权利要求2所述的双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，所述的竖直导轨(25)为两根，所述的直线超声电机(26)与竖直导轨(25)的间距相等，且位于小真空腔(21)与大真空腔(20)之间。

6.根据权利要求1或3所述的双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，所述的振动隔离系统(4)由双级弹簧构成，其中第一级弹簧由数根对称分布的弹簧(40)并联组成，然后再与二级弹簧(41)串联，二级弹簧(41)底部悬挂有参考棱镜(42)，所述的振动隔离系统(4)的本征振动频率小于0.05Hz，能有效隔离地面大部分振动，给参考棱镜(42)提供了一个伪惯性系统。

7.根据权利要求6所述的双真空腔式落体控制绝对重力仪，其特征在于，所述的激光干涉系统(3)包括稳频激光器(30)、反射镜(31)、准直扩束镜(32)、第一分束器(33)、反射镜(34)、第二分束器(35)、反射镜(36)、聚焦透镜(37)、反射镜(38)及探测器(39)，配合角锥棱镜(211)及参考棱镜(42)，共同构成迈克尔逊干涉仪。其中反射镜(31)、准直扩束镜(32)、第一分束器(33)、反射镜(34)位于同一水平直线上；反射镜(36)、第二分束器(35)、聚焦透镜(37)、反射镜(38)也位于同一水平直线上。

8.一种双真空腔式落体控制绝对重力仪的应用方法，其特征在于，测试开始时，直线超声电机(26)带动小真空腔(21)沿着竖直导轨(25)作加速度大于重力加速度向下加速运动，落体(29)与小真空腔(21)内的圆形支架(27)分离，作自由落体运动，落体(29)的下落距离由迈克尔逊干涉仪测量，外部的铷原子钟(5)测量其位移时间，将所测的位移时间对(h_i,t_i)代入自由落体运动方程然后利用上位机(6)求解重力加速度的最佳估值。