绝对重力仪落体光心质心距调校方法研究

为了最小化激光干涉式绝对重力仪中落体旋转引入的重力加速度测量误差,提出了一种基于落体悬吊的光心质心间距调校方法,结合落体的外部结构,搭建了一套简易高效的落体调校装置。该装置采用光电自准直仪测量落体悬吊状态下的俯仰角,可实现对落体质心位置的高准确度调节,进而完成对落体光心质心距的调校。对装置的测量不确定度进行了评估,得到落体光心质心距测量的合成标准不确定度为18.85μm。最后在NIM-3A型绝对重力仪上进行实验验证。结果表明,悬吊法调校落体的光心质心距优于20μm。若落体旋转角速度控制在0.02 rad/s以内,则落体引入的重力加速度的误差优于1μGal。

加速度传感器对重力仪振动补偿效果分析

为分析加速度传感器对重力仪的补偿效果,基于NIM-3C绝对重力仪搭建了平台式重力测量实验平台,并用激光测振仪输出信号作为标准信号,通过实验标定了平台式重力测量环境下MSA1000A-02、991B、INV9832-50三种不同型号的加速度型传感器的振动采集性能。实验结果表明,为保证平台式重力测量环境下的重力测量不确定度达到mGal量级,加速度计引入的测量不确定度应在百μGal以内。在平台式重力测量工况下,传感器MSA1000A-02和激光测振仪所测振动(标准信号)的拟合二次项系数极差为2.94μGal,满足平台式重力测量环境的不确定度及带宽等的要求。

基于系数搜索的振动补偿在平台重力测量中的应用研究

平台式绝对重力仪在测量过程中受振动干扰的影响较大,主要采用振动补偿的方法处理振动干扰,提高测量精度。基于自主研制的激光干涉式绝对重力仪搭建了一套模拟车载平台绝对重力测量系统,利用基于系数搜索的振动补偿方法来减小振动干扰对重力测量的影响,在三种不同地面环境进行试验并对振动情况进行了评估。试验结果表明,经过振动补偿,室内地面环境重力值标准差减小83%,室外方砖地面环境重力值标准差减小41%,室外柏油地面环境重力值标准差减小60%,三种工况下重力值测量准确度均优于2 mgal。基于系数搜索的振动补偿方法可为平台式绝对重力仪的重力测量提供参考。

可移动光钟探测光学系统的隔振设计

为了满足移动测量、异地时钟现场比对等需求,小型化可移动光钟逐渐成为研究热点,但在车载平台等典型工作环境中,振动噪声将对光钟物理部分探测光学系统的光束偏转角产生影响,从而引入频移。为抑制光束偏转角变化对光钟稳定性的干扰,首次提出一种适用于光钟物理部分的探测光学系统的隔振系统设计方法,包括计算系统基座振动与作用于原子的光束偏转角的定量关系及由此引入的光钟稳定度、实测带有测试方舱的车辆底座的振动噪声、基于光钟稳定运行对振动的要求设计三维隔振系统的结构及性能参数等主要步骤,并给出了以TS-300型主动式隔振台和500BM-1型被动式隔振台构成垂直隔振系统时的详细设计过程。仿真结果表明,当光钟位于静止的测试车方舱中心时,使用该隔振系统后由振动导致的光束偏转角对稳定度的贡献不大于2.94×10^(-15)τ^(-1/2),通过优化隔振系统,稳定度可达到1.12×10^(-15)τ^(-1/2)。

绝对重力仪国际比对方法

重力计量的主要任务之一是确保全球重力测量活动的国际互认和量值统一,以及确保各行各业重力测量结果的溯源性和准确性.中国计量科学研究院先后主办了第一届亚太区域绝对重力仪国际比对和第十届全球绝对重力仪国际比对(ICAG-2017),本文结合主导国际比对活动的经验,首先介绍了国际比对的准备和组织工作,包括比对前的垂直重力梯度和潮汐模型的观测、比对期间开展的衍射光束修正量测量和测量点位安排等.其次,基于数据预处理、观测模型、约束方程等进行比对数据处理,通过符合性检验验证仪器不确定度的评估是否合理,最终可以计算得到仪器的等效度及短期复现性.最后结合对历次比对结果的比较,分析了国际比对对大地测量研究及应用中提升观测数据准确性的重要意义,提出现阶段重力计量工作面临的一些问题.