[发明专利]一种基于压电偏转镜的小型化原子干涉重力仪振动噪声补偿方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于压电偏转镜的小型化原子干涉重力仪振动噪声补偿方法及装置，该方法包括：步骤S1：振动噪声测量，获取拉曼光反射镜三维振动信号S(θ_x，θ_y，z，t)；步骤S2：振动噪声补偿；根据步骤S1得到的反射镜三维振动信号及压电偏转镜的响应函数，给压电偏转镜施加反馈电压，用偏摆镜的运动实时补偿反射镜振动；步骤S3：振动噪声补偿效果评估；根据原子干涉仪输出的拉曼激光相位‑原子跃迁概率信号的稳定性评估压电偏转镜使用前和使用后的振动噪声补偿效果，并为所施加的反馈电压提供修正参考。该装置用来实施上述方法。本发明具有小型化、低成本、高精度、适用范围广、满足实时性需求等优点。

技术领域

本发明主要涉及到高精度绝对重力测量技术领域，特指一种基于压电偏转镜的小型化原子干涉重力仪振动噪声补偿方法及装置。

背景技术

高精度绝对重力信息在基础科学研究、国防建设、地球信息监测、工业应用、资源开采和考古学等众多领域都具有广泛的应用前景。基于原子干涉原理的新一代量子绝对重力仪，是下一代高精度绝对重力仪的发展方向，目前其测量性能已经接近甚至超越最先进的FG5X型商品化激光干涉绝对重力仪。为了使原子干涉重力仪能够应用于野外、车载等动态场景，振动噪声抑制及原子干涉重力仪进一步小型化是必须解决的两大难题。

目前的原子干涉重力仪主要依靠三种方法抑制振动噪声：

一是利用笨重的被动隔振平台降低振动噪声对原子干涉重力仪的影响程度；

二是利用地震仪或加速度计等惯性仪表测量拉曼光反射镜的振动噪声，反馈给音圈电机，利用音圈电机对被动隔振平台进行改造形成主动隔振系统；

三是利用地震仪或加速度计等惯性仪表测量拉曼光反射镜的振动噪声功率谱密度，通过原子干涉仪的灵敏度函数和积分运算求解出振动引起的相移并在总干涉相移中进行数据修正。

在以上三种传统方法中，前两种方法需要额外增加被动隔振平台，第三种方法补偿精度有限，因而均难以满足野外、车载等便携式、高动态、高实时场景测量的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的隔振系统体积重量大、补偿精度有限等技术问题，本发明提供一种小型化、低成本、高精度、适用范围广、满足实时性需求的基于压电偏转镜的小型化原子干涉重力仪振动噪声补偿方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于压电偏转镜的小型化原子干涉重力仪振动噪声补偿方法，其步骤包括：

步骤S1：振动噪声测量，获取拉曼光反射镜三维振动信号S(θ_x，θ_y，z，t)；

步骤S2：振动噪声补偿；根据步骤S1得到的反射镜三维振动信号及压电偏转镜的响应函数，给压电偏转镜施加反馈电压，用偏摆镜的运动实时补偿反射镜振动；

步骤S3：振动噪声补偿效果评估；根据原子干涉仪输出的拉曼激光相位-原子跃迁概率信号的稳定性评估压电偏转镜使用前和使用后的振动噪声补偿效果，并为所施加的反馈电压提供修正参考。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S1中，通过惯性仪表测量地面或载体平台引起的拉曼光反射镜三维振动信号S(θ_x，θ_y，z，t)并进行滤波处理。

作为本发明方法的进一步改进：所述拉曼光反射镜是将反射镜固定在压电偏摆器上表面形成的压电偏转镜，所述压电偏转镜刚性固定于平稳放置在用于实施重力测量的地面或载体平台上的惯性仪表上表面，所述地面或载体平台的振动经惯性仪表传递给拉曼光反射镜，所述拉曼光反射镜的振动与惯性仪表测得的振动相同且同步。