[发明专利]一种利用重力梯度仪测量引力梯度的方法

摘要

本发明公开了一种利用重力梯度仪测量引力梯度的方法。本发明通过引力产生装置作用于重力梯度仪的引力梯度输出表达式，确定了一条空间中理论引力梯度变化最为显著的轨迹，然后引力产生装置在理论推导出的最佳优化轨迹上移动，测量引力产生装置在轨迹上的各个点上导致的引力梯度，经过信号存储及处理，将测量的引力梯度与理论引力梯度值比较作判断，获取重力梯度仪的测量精度及分辨率。本发明可以进行重力梯度仪的精度测试、参数标定和误差校准，填补了国内重力梯度测量的空白。

主权项

1.一种利用重力梯度仪测量引力梯度的方法，其特征在于步骤如下：（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。