[实用新型]一种高精度便携式海洋重力仪

说明书

本实用新型公开了一种高精度便携式海洋重力仪，包括外罩、壳体、左端盖、右端盖、密封盖、波纹管、悬丝、悬丝夹紧机构、温控系统、再平衡回路、浮子组件、短路匝角度传感器、永磁动铁式力矩器、浮液、加热片、引线、接线柱、进油口和出油口；浮子组件包括浮筒、支架、定位块、偏心质量块、磁钢、力矩器导磁环和短路环，定位块和支架相固定，并位于支架的中部，偏心质量块位于浮筒内壁，悬丝中部与定位块连接，两端由悬丝夹紧机构夹紧；永磁动铁式力矩器包括线圈骨架、力矩器线圈、磁钢和力矩器导磁环，短路匝角度传感器包括定子铁芯、传感器线圈、传感器导磁环和短路环。该重力仪具有液体温度补偿、灵敏度高、结构紧凑、体积小、成本低等优点。

技术领域

本实用新型属于重力辅助导航领域，具体涉及到一种高精度便携式海洋重力仪。

背景技术

目前潜艇的水下导航主要是利用惯性导航系统，但是惯性导航系统的定位误差具有随时间积累的特点，极大的影响了潜艇的定位精度，所以必须通过辅助导航手段对其进行重调和校正。利用GPS等无线电辅助导航和天文导航存在降低潜艇隐蔽性的问题，不利于潜艇的安全。重力辅助导航是一种基于重力场的辅助水下无源导航系统，通过测量外部重力场信息对惯性系统进行组合导航，可限制误差随时间积累的特性,提高系统的定位精度,延长系统的重调周期。海洋重力仪是重力辅助导航系统的关键设备，用于海洋重力场的测量，其构造原理和结构设计以及加工装配的难易程度，直接决定了重力仪的灵敏度、测量系统的复杂程度以及制造周期长短等。

海洋重力仪属于相对重力仪，其原理都是利用弹性力来平衡重力，从构造原理可分为直线型和助动型重力仪。目前代表国内最高水平的海洋重力仪CHZ、CHZ-2型轴对称海洋重力仪，采用的是直线型构造原理，由检测质量、拉丝绷簧系统和主弹簧三部分组成。检测质量的顶部为电容测微器的动极板，底端为瓶盖状的非金属线圈骨架，在骨架上绕有比例积分、积分反馈和温度补偿三组线圈。主弹簧采用的是零长弹簧，处于垂直悬挂状态，拉丝及绷簧的拉力与位置分布均对称于垂直轴，用于限制除竖直方向平动以外的其余自由度的运动，以抑制水平交叉耦合效应。令m为检测质量，g为重力加速度，δ为弹簧伸长量，K为弹簧的刚度，测量原理如下：

mg＝Kδ

对其变为对数式，进行微分可得：

由此可知，直线型重力仪的灵敏度和伸长量成正比，如果测量重力变化的精度为0.1毫伽时，则约等于1×10^-7，因此需要测量弹簧0.01至0.02微米的变化，需采用高精度的放大量测系统才能满足。

目前我国的海洋重力测量主要依赖于国外进口的海洋重力测量设备，我国的海洋重力仪则由于资金的缺乏和国外成熟产品的冲击，仅停留在试验样机阶段而没有实现量产化。其主要原因是由于零长弹簧在制作的过程中要求在全长度范围内的力学参数和材料参数一致性要好，在长时间工作过程中参数稳定性极高，因此具有制作工艺复杂、成本高、成品率低、周期长等问题。而且金属零长弹簧在制造的过程中会产生剩磁，导致弹簧金属圈与金属圈之间会有磁力作用的存在，在重力测量过程中将会产生不可预测的误差。另外采用直线型的构造原理，体积较大，并且需要精密电容测微器，因此使得重力仪的电子控制系统更加复杂，成本更高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有液体温度补偿、灵敏度高、结构紧凑、体积小、成本低、制造周期短且易于实现产品化的高精度便携式海洋重力仪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高精度便携式海洋重力仪，包括外罩、壳体、左端盖、右端盖、密封盖、波纹管、悬丝、悬丝夹紧机构、温控系统、再平衡回路、浮子组件、短路匝角度传感器、永磁动铁式力矩器、浮液、加热片、引线、接线柱、进油口和出油口；