[发明专利]旋转加速度计重力梯度仪角运动误差补偿装置及方法

说明书

本发明公开一种旋转加速度计重力梯度仪角运动误差补偿装置及方法，该装置主要包括角运动检测模块，实时检测重力梯度仪的角运动；参考信号产生模块，实时产生正交幅度调制载波；角运动误差传递系数处理模块，根据反馈的补偿后的重力梯度仪信号，实时微调角运动误差传递系数；角运动误差补偿信号产生模块，根据输入的重力梯度仪角运动信号，正交幅度调制载波，角运动误差传递系数，产生角运动误差补偿信号；补偿运算模块，对含有角运动误差的重力梯度仪信号进行补偿；离心梯度检测模块能够检测重力梯度仪受到的离心梯度，当装置工作在标定模式时，离心梯度检测模块的输出用于标定重力梯度仪标度系数。

技术领域

本发明涉及一种旋转加速度计重力梯度仪角运动误差补偿装置及方法，属于精密测量技术领域。

背景技术

动基座重力梯度勘探是一种低成本、高效率的重力梯度勘探方法；是目前世界上最先进的重力场勘探方式。重力梯度数据广泛应用于地质分析、重力场建模、高精度导航、资源勘探等。重力梯度仪具有极其重要的国防、民用价值。目前国内外在研的重力梯度仪主要有冷原子重力梯度仪、超导重力梯度仪、MEMS重力梯度仪等。国外已经投入商业应用的重力梯度仪主要有旋转加速度计重力梯度仪及旋转超导加速度计重力梯度仪。我国的重力梯度仪样机正处于研制中。

在动基座重力梯度勘探时，由于重力梯度仪内部的加速度计存在安装误差、加速度计一阶、高阶标度系数不匹配、电路增益不匹配等，导致重力梯度仪的线运动及角运动传递到重力梯度仪的输出，造成测量误差。本发明提供一种能够实时补偿重力梯度仪角运动误差的装置及方法，同时还具有离心梯度标定重力梯度仪标度系数的功能。目前没有关于重力梯度仪角运动误差实时补偿技术及装置的公开报道。

发明内容

技术问题：本发明提供一种能够反馈补偿重力梯度仪的角运动引起的输出测量误差的旋转加速度计重力梯度仪角运动误差补偿装置，既能抑制温度、磁场等环境因素对误差传递系数的影响，同时还能避免重力梯度仪的角速度，角加速度引起的重力梯度仪前端信号调理电路过电压饱和和过电压损坏。本发明同时提供了一种解决上述问题的旋转加速度计重力梯度仪角运动误差补偿方法。

技术方案：本发明的旋转加速度计重力梯度仪角运动误差补偿装置，包括：

用于检测重力梯度仪的角速度及角加速度的角运动检测模块；

用于产生正交幅度调制载波的参考信号产生模块；

用于根据反馈的补偿后的重力梯度仪信号实时微调角运动误差传递系数的角运动误差传递系数处理模块；

用于根据重力梯度仪角运动信号、正交幅度调制载波、角运动误差传递系数产生角运动误差补偿信号的角运动误差补偿信号产生模块；

用以根据角运动误差补偿信号对含有角运动误差的重力梯度仪信号进行补偿的补偿运算模块；

用于检测重力梯度仪的离心梯度激励标定重力梯度仪标度系数的离心梯度检测模块；

所述角运动检测模块的输出连接到角运动误差补偿信号产生模块、离心梯度检测模块的输入；所述参考信号产生模块的输出连接到角运动误差补偿信号产生模块的输入；所述角运动误差传递系数处理模块的输入连接到补偿运算模块的输出，角运动误差传递系数处理模块的输出连接到角运动误差补偿信号产生模块的输入；角运动误差补偿信号产生模块的输出连接到补偿运算模块的输入。

进一步的，本发明装置中，角运动检测模块包括角速率传感器和低通滤波器，所述角速率传感器安装在重力梯度仪测量坐标系的x轴，y轴,z轴，测量重力梯度仪测量坐标系的角速度ω_x,ω_y,ω_z及角加速度ω_ax,ω_ay,ω_az；所述低通滤波器则滤除角速度、角加速度信号中的高频噪声。