一种抗干扰的单轴重力梯度仪制造技术

一种抗干扰的单轴重力梯度仪，涉及单轴重力梯度仪，用于对地球外部空间重力场的深入研究，本发明专利技术是为了解决重力梯度仪精度低、空间分辨率小和抗干扰性差的问题。本发明专利技术中的敏感元件组包括质量块、敏感元件机体外壳和两个同轴的圆柱形弹性支架，梯度感应器固定在质量块的四个角处；两个弹性支架分别位于质量块上下两端，并且均与质量块和敏感元件机体外壳固定连接，质量块能够以弹性支架为轴做微角度旋转。本发明专利技术实现了同一平面两个相反方向上重力梯度的准确测量，减少了其他方向重力场对测量的影响，测量精度和空间分辨率是传统重力梯度仪的几十倍，适用于对重力场的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重力梯度仪，用于对地球外部空间重力场的深入研究。
技术介绍
重力梯度测量与重力测量相比，重力梯度测量不仅可以测量重力位的一阶导数及其分量，还可以测量重力位的二阶导数，即重力梯度张量的各个分量，因此重力梯度的异常能够反映出异常体的细节，即重力梯度测量的分辨率要高于重力测量的分辨率。正是因为重力梯度测量的诸多优点，综合利用各梯度张量分量信息有利于提高地质解释的准确性和描述地球动力学特性的有效性。由于直接受制于传感器的精度水平和制造工艺，重力仪测量精度和分辨率的提升空间很小。重力梯度仪的空间分辨率能达到重力仪空间分辨率的几十倍甚至更高，突破了重力仪的分辨率瓶颈，弥补了地球重力场模型中缺少的中高频信息，对于描述和刻画地球重力场具有重要意义。重力梯度仪可用于对地球外部空间重力场的深入研究，并可用于修改或修正地球重力场的模型。确定地球形状、精确求定地面控制点的坐标和高程基准。同时，重力梯度仪也可用于直接测量地球重力场的梯度变化，绘制测量地区的重力梯度张量数据图，还可用于在大范围内分析测量地区的地质结构，寻找矿藏、油气田,也可用于辅助导航的地形匹配等。然而传统的重力梯度仪中的质量块为哑铃状，在使用重力梯度仪时，各个方向的重力场都会对测量产生影响，同时会产生随机噪声，并且测量精度低、空间分辨率较小。
技术实现思路
本专利技术是为了解决重力梯度仪空间分辨率小、抗干扰性差和精度低的问题，提供一种抗干扰的单轴重力梯度仪。一种抗干扰的单轴重力梯度仪，它包括敏感元件组、四个梯度感应器、敏感元件基座、下壳体、上壳体、真空阀门、多根高温导线、电路调理盒和电连接器；所述上壳体的下端与下壳体的上表面紧密接触，构成密闭的空间；所述真空阀门固定在上壳体的侧面；所述电连接器固定在下壳体的下表面；所述敏感元件基座位于上壳体与下壳体构成的密闭空间内部，并且固定在下壳体的上表面；所述敏感元件组固定在敏感元件基座上；所述敏感元件组包括质量块、敏感元件机体外壳和两个结构相同的弹性支架；质量块为长方形薄板，所述长方形薄板中心设有小长方形切口，并且长方形薄板的长度方向和宽度方向分别与小长方形切口的长度方向和宽度方向平行；敏感元件机体外壳与质量块形状相同，质量块位于敏感元件机体外壳内部，且质量块与敏感元件机体外壳位于同一平面内，弹性支架为圆柱体；两个弹性支架分别固定于质量块的顶部和底部，两个弹性支架中心线与质量块竖直方向的中心线重合，且两个弹性支架均与敏感元件机体外壳固定连接在一起，质量块能够以弹性支架为轴做微角度旋转；四个梯度感应器分别位于质量块的四个角上，梯度感应器用来测量质量块的感应电压；每个梯度感应器均通过高温导线连接电连接器的正极；质量块通过高温导线连接电连接器的负极；电路调理盒通过电连接器为重力梯度仪提供工作电源。本专利技术的有益效果是：质量块为长方形薄板，以单轴的形式与敏感元件机体外壳连接，实现了在同一平面两个相反方向上重力梯度的准确测量，减少了其他方向重力场对测量的影响，降低了随机噪声，抗干扰能力强。即使受到很小的惯量，质量块也会发生偏转，具有非常高的灵敏度。测量精度和空间分辨率是传统重力梯度仪的几十倍，具有结构设计简单，灵敏度好、精度高等特点。附图说明图1为实施方式一所述的一种抗干扰的单轴重力梯度仪的整体结构示意图；图2为敏感元件组的结构示意图；图3为质量块的主视图；图4为图3的左视图；图5为图3的俯视图。具体实施方式具体实施方式一：根据图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种抗干扰的单轴重力梯度仪，它包括敏感元件组1、四个梯度感应器3、敏感元件基座4、下壳体5、上壳体6、真空阀门7、多根高温导线8、电路调理盒10和电连接器9；所述上壳体6的下端与下壳体5的上表面紧密接触，构成密闭的空间；所述真空阀门7固定在上壳体6的侧面；所述电连接器9固定在下壳体5的下表面；所述敏感元件基座4位于上壳体6与下壳体5构成的密闭空间内部，并且固定在下壳体5的上表面；所述敏感元件组1固定在敏感元件基座4上；所述敏感元件组1包括质量块1-1、敏感元件机体外壳1-2和两个结构相同的弹性支架1-3；质量块1-1为长方形薄板，所述长方形薄板中心设有小长方形切口，并且长方形薄板的长度方向和宽度方向分别与小长方形切口的长度方向和宽度方向平行；敏感元件机体外壳1-2与质量块1-1形状相同，质量块1-1位于敏感元件机体外壳1-2内部，且质量块1-1与敏感元件机体外壳1-2位于同一平面内，弹性支架1-3为圆柱体；两个弹性支架1-3分别固定于质量块1-1的顶部和底部，两个弹性支架1-3中心线与质量块1-1竖直方向的中心线重合，且两个弹性支架1-3均与敏感元件机体外壳1-2固定连接在一起，质量块1-1能够以弹性支架1-3为轴做微角度旋转；四个梯度感应器3分别位于质量块1-1的四个角上，梯度感应器3用来测量质量块1-1的感应电压，梯度感应器3的功能相当于力矩补偿器和角度位置传感器；每个梯度感应器3均通过高温导线8连接电连接器9的正极；与梯度电压传感器3相连的高温导线8的一端嵌入到梯度电压传感器3的内部。质量块1-1通过高温导线8连接电连接器9的负极；与质量块1-1相连的高温导线8的一端嵌入到质量块1-1的内部；电路调理盒10通过电连接器9为重力梯度仪提供工作电源。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种抗干扰的单轴重力梯度仪进一步限定，在本实施方式中所述上壳体6分为上、下两部分，上部分为空心半球、下部分为空心圆柱，所述空心半球外表面的球径和空心圆柱的外径相同；所述下壳体5为圆形平板，所述圆形平板的半径与空心圆柱的外径相同。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种抗干扰的单轴重力梯度仪进一步限定，在本实施方式中，所述质量块1-1、敏感元件机体外壳1-2和两个弹性支架1-3为一体结构。弹性支架1-3高度为1mm、底面直径为0.78mm。敏感元件组1采用无磁超硬合金材料3J40，该合金材料尺寸和形状具备不受温度影响、稳定性好、使用寿命长等优点。其所具备的物理机械特性最大程度上符合用于生产精准装置元件的材料的要求。具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种抗干扰的单轴重力梯度仪进一步限定，在本实施方式中，梯度感应器3为金属薄板，梯度感应器3采用螺钉固定在质量块1-1的上表面或下表面。质量块1-1与电连接器9的负极相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗干扰的单轴重力梯度仪，其特征在于：它包括敏感元件组(1)、四个梯度感应器(3)、敏感元件基座(4)、下壳体(5)、上壳体(6)、真空阀门(7)、多根高温导线(8)、电路调理盒(10)和电连接器(9)；所述上壳体(6)的下端与下壳体(5)的上表面紧密接触，构成密闭的空间；所述真空阀门(7)固定在上壳体(6)的侧面；所述电连接器(9)固定在下壳体(5)的下表面；所述敏感元件基座(4)位于上壳体(6)与下壳体(5)构成的密闭空间内部，并且固定在下壳体(5)的上表面；所述敏感元件组(1)固定在敏感元件基座(4)上；所述敏感元件组(1)包括质量块(1‑1)、敏感元件机体外壳(1‑2)和两个结构相同的弹性支架(1‑3)；质量块(1‑1)为长方形薄板，所述长方形薄板中心设有小长方形切口，并且长方形薄板的长度方向和宽度方向分别与小长方形切口的长度方向和宽度方向平行；敏感元件机体外壳(1‑2)与质量块(1‑1)形状相同，质量块(1‑1)位于敏感元件机体外壳(1‑2)内部，且质量块(1‑1)与敏感元件机体外壳(1‑2)位于同一平面内，弹性支架(1‑3)为圆柱体；两个弹性支架(1‑3)分别固定于质量块(1‑1)的顶部和底部，两个弹性支架(1‑3)中心线与质量块(1‑1)竖直方向的中心线重合，且两个弹性支架(1‑3)均与敏感元件机体外壳(1‑2)固定连接在一起，质量块(1‑1)能够以弹性支架(1‑3)为轴做微角度旋转；四个梯度感应器(3)分别位于质量块(1‑1)的四个角上，梯度感应器(3)用来测量质量块(1‑1)的感应电压；每个梯度感应器(3)均通过高温导线(8)连接电连接器(9)的正极；质量块(1‑1)通过高温导线(8)连接电连接器(9)的负极；电路调理盒(10)通过电连接器(9)为重力梯度仪提供工作电源。...

【技术特征摘要】
1.一种抗干扰的单轴重力梯度仪，其特征在于：它包括敏感元件组(1)、四个梯度感
应器(3)、敏感元件基座(4)、下壳体(5)、上壳体(6)、真空阀门(7)、多根高温导线
(8)、电路调理盒(10)和电连接器(9)；
所述上壳体(6)的下端与下壳体(5)的上表面紧密接触，构成密闭的空间；
所述真空阀门(7)固定在上壳体(6)的侧面；
所述电连接器(9)固定在下壳体(5)的下表面；
所述敏感元件基座(4)位于上壳体(6)与下壳体(5)构成的密闭空间内部，并且固
定在下壳体(5)的上表面；
所述敏感元件组(1)固定在敏感元件基座(4)上；
所述敏感元件组(1)包括质量块(1-1)、敏感元件机体外壳(1-2)和两个结构相同的
弹性支架(1-3)；
质量块(1-1)为长方形薄板，所述长方形薄板中心设有小长方形切口，并且长方形薄
板的长度方向和宽度方向分别与小长方形切口的长度方向和宽度方向平行；敏感元件机体
外壳(1-2)与质量块(1-1)形状相同，质量块(1-1)位于敏感元件机体外壳(1-2)内部，
且质量块(1-1)与敏感元件机体外壳(1-2)位于同一平面内，弹性支架(1-3)为圆柱体；
两个弹性支架(1-3)分别固定于质量块(1-1)的顶部和底部，两个弹性支架(1-3)中心
线与质量块(1-1)竖直方向的中心线重合，且两个弹性支架(1-3)均与敏感元件机体外壳
(1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王劲松，齐娜，宋彦峥，李起栋，魏鸿雁，张鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23