收藏本站
《中国地震局地球物理研究所》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高精度绝对重力仪关键技术研究

吴琼  
【摘要】:重力场是反映地球内部物质结构及其变迁的地球物理基本场,高精度绝对重力观测资料是地震监测预报、地球科学研究、资源勘探等领域研究的基础。国际上虽然很多国家开展了对绝对重力观测技术的探索,但实际上仅有美国Micro-G公司生产的FG5和A10两种类型的绝对重力仪实现了实用化,而且对我国施行出口管制,价格昂贵,维修周期长。我国虽然在二十世纪七八十年代由中国计量科学研究院的专家推出了与国际测量精度水平相当的NIM-Ⅰ和NIM-Ⅱ两种绝对重力仪,但仅停留在实验样机阶段,未能形成产品。同时,随着近年来我国在时间基准、长度基准、高精度数字化采集与控制、宽频带高精度振动测量技术等领域的飞速发展,使得研究具有自主知识产权的高精度绝对重力仪成为可能。 本文首先对绝对重力仪研究的国内外发展动态做了综合性描述,然后针对设计中可能出现的误差源及其影响水平进行量化估计,主要集中以下三个关键技术进行研究: 1、落体伺服控制技术研究。利用数字控制技术,实现了对落体控制的精确度和稳定性的要求。通过对同轴齿轮系统、拖架理论运动曲线的设计,确定了电机的动作过程。通过对落体控制机构的理论计算,确定了伺服电机的容量。从而在最小化系统自振的前提下,解决了落体的伺服跟踪技术; 2、落体轨迹重建算法与振动干扰抑制技术研究。利用经过外部铷原子钟同步的高速数字化仪对光电接收器输出的干涉带信号进行采样,得到了数字化的干涉带信号。利用数字信号处理技术,提取干涉带上包含的落体相对于参考棱镜的位置和时间信息。这部分经过误差模拟计算表明,其平均误差为0.00052微伽。同时利用与干涉带信号同步采集的高精度、宽频带参考棱镜的振动信号,开发了一套振动干扰的抑制算法。实验证明该算法可以补偿地面振动带来的系统偏差和测量精度。通过本部分的研究,解决了高精度重力加速度的计算方法问题。 3、干涉测量的误差补偿技术研究。通过对理想平面上反射镜对光线平行性的影响、分光镜第一面分光比的确定、光线垂直性调节技术分析以及高精度落体的有限元法设计等方面的理论分析,确定了干涉测量系统中的误差源及其对测量结果的影响水平。在实际的设计中根据这部分的分析,确定了整套干涉测量系统的测量光路,解决了绝对重力仪中的高精度干涉测量问题。 通过对以上三个关键技术的分析研究,笔者所属的研究团队实现了实验样机的构建,通过在自家疃国家重力基准点的误差实验,确定其测量系统偏差为-55微伽(未经误差修正),2小时测量精度优于10微伽。基本实现了高精度绝对重力观测的设计目标,同时也为下-步进行更高精度的绝对重力仪的设计和实验样机的产品化定型准备了相关的关键技术。
【学位授予单位】:中国地震局地球物理研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P223

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 龙剑锋;绝对重力仪振动干扰抑制算法研究[D];中国地震局地球物理研究所;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 籍利平;李丹;;原子干涉仪——一种新型重力仪[J];测绘技术装备;2002年04期
2 高景龙;NIM-3型新的轻小高精度可移式绝对重力仪[J];测绘学报;1993年03期
3 游泽霖,王晓权,孙贵荣;我国一些绝对重力点精度的初步评价[J];地壳形变与地震;1985年01期
4 张赤军;张为民;;空气阻力与科里奥利力对绝对重力测量的影响[J];大地测量与地球动力学;2007年01期
5 王晓兵;张为民;钟敏;;净月潭水库蓄水对长春基准站绝对重力变化的影响[J];大地测量与地球动力学;2009年05期
6 祝意青;郭树松;刘芳;;攀枝花6.1、姚安6.0级地震前后区域重力场变化[J];大地测量与地球动力学;2010年04期
7 郭吉坦;复杂形体转动惯量计算方法的研究[J];大连铁道学院学报;2002年01期
8 郭有光,李德禧,黄大伦,方永源,张光远,徐进义;高精度绝对重力仪观测研究[J];地球物理学报;1990年04期
9 王勇,张为民,詹金刚,郝兴华,王虎彪,许厚泽;重复绝对重力测量观测的滇西地区和拉萨点的重力变化及其意义[J];地球物理学报;2004年01期
10 张志平;程兆谷;覃兆宇;朱健强;;Micro-Gal laser absolute gravimeter based on high precision heterodyne interferometer[J];Chinese Optics Letters;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王勇;张为民;;中国大陆绝对重力测量及在地球动力学中的作用[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 景敏;由物像位置关系得出的透镜成像判断方法[J];安康师专学报;2005年05期
2 王婷;胡跃明;戚其丰;杨立玲;;IC芯片检测的图像分割算法研究及其实现[J];半导体技术;2009年07期
3 王晓燕;沈牧;任永学;程义涛;;大功率激光器阵列光场分布测试方法的研究[J];半导体技术;2011年04期
4 吕云霄;吴美平;胡小平;;基于支持向量机的地磁辅助导航匹配区域选取准则[J];兵工自动化;2011年01期
5 于海娟,李港,陈檬,张丙元,任锋;LD端泵自锁模激光器泵浦光整形系统[J];北京工业大学学报;2005年03期
6 梁福平;单缝衍射场分布对测量精度的影响[J];北京机械工业学院学报;2000年02期
7 赵慧洁,张广军;影响激光外差高精度计量的几个关键因素[J];北京航空航天大学学报;2002年02期
8 张广军;魏振忠;;多视觉检测系统的世界坐标唯一全局标定方法[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
9 李东光,张国雄,李贵涛;提高激光干涉测量精度的研究[J];北京理工大学学报;2000年05期
10 薛利军,张虎,李自田;一种CCD光电智能检测系统的研究[J];包装工程;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;激光投线仪610自动检测系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
2 郝斌;过晓辉;王胡顺;;高速摄像测量仪作用距离的分析计算[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
3 王勇;张为民;;中国大陆绝对重力测量及在地球动力学中的作用[A];《大地测量与地球动力学进展》论文集[C];2004年
4 邢乐林;刘冬至;李辉;申重阳;;FG5绝对重力仪观测比对[A];新世纪观测技术发展及防震减灾青年学术研讨会论文集[C];2007年
5 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;投线仪误差自动测量系统[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
6 肖辉东;邱宗明;郭彦珍;赵念念;;半导体激光器三坐标测量机非接触跟踪测头的实验研究[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2004年
7 徐熙平;苏拾;张国玉;张宁;;基于CCD的摆动扫描镜摆幅光电测量系统研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
8 舒晴;周坚鑫;尹航;高维;;应用和研制中的航空重力梯度测量系统[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
9 郝洪涛;李辉;;滇西地区长期重力变化特征研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
10 孙文科;王琪;李辉;王勇;大久保修平;;利用绝对重力、GPS和GRACE数据研究青藏高原动力学变化[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘凤鸣;重力梯度辅助导航定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 李建威;高速光电探测器频率响应特性测试研究[D];南开大学;2010年
4 李姗姗;水下重力辅助惯性导航的理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
5 刘超;激光光热驱动技术与微型光热驱动机构研究[D];浙江大学;2010年
6 牛爽;全景环带凝视成像光学系统的研究与应用[D];浙江大学;2010年
7 黄翀;航空场景模拟器的设计与研究[D];华中科技大学;2011年
8 李中亮;大曲率弧矢聚焦双晶单色器及多层膜单色器相关技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 许凌飞;基于炉口火焰光谱信息的转炉炼钢终点在线碳含量测量方法研究[D];南京理工大学;2011年
10 康岩辉;阿伏伽德罗常数测量中硅球直径测量的若干关键问题研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄长辉;金属材料断口三维形貌检测与表征分析[D];南昌航空大学;2010年
2 王悦竹;80口径观鸟镜ED光学系统设计[D];长春理工大学;2010年
3 李艳;基于ArcGIS的重力图构建及其可导航性分析方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 高上;液晶电视侧导光LED背光源设计与驱动控制技术[D];中国海洋大学;2010年
5 彭祖杰;数字全息三维面形检测研究[D];昆明理工大学;2008年
6 李遥;子波面扫描法长焦距透镜波面检测系统研究[D];浙江大学;2011年
7 马俊;基于LCoS的HDR实时图像获取系统研究[D];浙江大学;2011年
8 彭超然;基于线阵CCD的人机交互技术研究[D];浙江大学;2011年
9 邢乐;He-Ne激光器频率稳定度测量技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 袁乔;别汉棱镜偏振像差检测与校正的方法研究[D];西安工业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 游泽霖,王晓权,孙贵荣;我国一些绝对重力点精度的初步评价[J];地壳形变与地震;1985年01期
2 张赤军;张为民;;空气阻力与科里奥利力对绝对重力测量的影响[J];大地测量与地球动力学;2007年01期
3 祝意青;郭树松;刘芳;;攀枝花6.1、姚安6.0级地震前后区域重力场变化[J];大地测量与地球动力学;2010年04期
4 王勇,张为民;高精度绝对重力测量在地壳垂直运动研究中的作用和应用前景[J];地壳形变与地震;1997年03期
5 张为民;王勇;周旭华;;我国绝对重力观测技术应用研究与展望[J];地球物理学进展;2008年01期
6 张为民;郝晓光;郭有光;时文涛;王虎彪;詹金刚;;绝对重力仪研制中几种干扰因素的实验研究[J];地球物理学进展;2008年04期
7 郭有光,黄大伦,方永源,张光远,周景华,徐进义;NIM-Ⅱ型可移激光绝对重力仪[J];地球物理学报;1988年01期
8 郭有光,李德禧,黄大伦,方永源,张光远,徐进义;高精度绝对重力仪观测研究[J];地球物理学报;1990年04期
9 王勇,张为民,詹金刚,郝兴华,王虎彪,许厚泽;重复绝对重力测量观测的滇西地区和拉萨点的重力变化及其意义[J];地球物理学报;2004年01期
10 申文斌;刘琳;宁津生;;内核超速旋转及其对重力场的影响[J];地球物理学报;2007年02期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张为民,王勇,张赤军;土壤浸湿对重力观测影响的初步分析[J];测绘学报;2001年02期
2 董鸿闻,顾旦生,李国智,张莉,陈士银,王文利;中国大陆现今地壳垂直运动研究[J];测绘学报;2002年02期
3 陈俊勇,许厚泽,胡建国,党亚民,姜卫平;23届IUGG大会有关大地测量的最新进展[J];测绘学报;2004年01期
4 张静波,范世东,范虹,许今玉;净月潭水库富营养水平评价及其防治对策[J];东北水利水电;2000年12期
5 孙少安,项爱民,李辉;滇西和北京区域重力场演化及其与地震关系的探讨[J];地震;1999年01期
6 贾民育,郭有光,高荣胜,黄大伦,刘少明,方永源,徐进义;香山绝对点的重力非潮汐变化[J];地壳形变与地震;2001年04期
7 刘经南,姚宜斌,施闯,陶本藻,姜卫平;中国大陆现今垂直形变特征的初步探讨[J];大地测量与地球动力学;2002年03期
8 张为民,王勇,郝兴华,詹金刚;绝对重力基准点的重复测量[J];大地测量与地球动力学;2003年03期
9 祝意青,胡斌,朱桂芝,操启明;河西地区重力场及其动态演化特征[J];大地测量与地球动力学;2003年04期
10 祝意青,胡斌,朱桂芝,徐云马;民乐6.1级、岷县5.2级地震前区域重力场变化[J];大地测量与地球动力学;2005年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张诗玉;我国GPS基准站垂直位移季节变化的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李德禧;国际绝对重力仪比对述评[J];地球物理学报;1988年02期
2 郭有光,黄大伦,方永源,徐进义,刘达伦;中国 NIM 型绝对重力仪及国际绝对重力仪比对[J];现代计量测试;1998年06期
3 方永源,张光远,李德禧,林乃光,林鸿初,高景龙,黄大伦,黄澄清,郭有光;用可移式绝对重力仪测量绝对重力[J];科学通报;1981年22期
4 郭有光 ,李德禧;第三次国际绝对重力仪比对1989年在巴黎举行[J];地球物理学报;1990年03期
5 ;高精度小型可移式绝对重力仪研究[J];地球科学进展;1989年04期
6 李德禧;重力加速度绝对测定的新进展[J];物理;1992年10期
7 刘达伦,吴书清,徐进义,郭有光;绝对重力仪研究的最新进展[J];地球物理学进展;2004年04期
8 郭有光;第二次国际绝对重力仪比测及国际大地测量协会(IAG)3.85,3.86,3.87特别研究小组联席会议简讯[J];地球物理学报;1985年06期
9 朱志文;;高精度小型可移式绝对重力仪通过委级鉴定达国际先进水平[J];中国科学基金;1988年03期
10 孙林松;;我国近几年重力测量进展情况综述[J];国际地震动态;1988年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡华;伍康;申磊;李刚;王力军;;T-1型高精度绝对重力仪[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
2 吴书清;徐进义;李春剑;粟多武;吉望西;;NIM型绝对重力仪及国际重力仪关键比对新进展[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
3 李德禧;高景龙;;国际高精度绝对重力仪历次比对结果与评论及我国NIM-Ⅲ号小型高粘度可移式绝对重力仪研制进展报告[A];中国地震学会第三次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编[C];1986年
4 胡华;伍康;申磊;李刚;王力军;;新型高精度绝对重力仪T-1[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 吴书清;刘达伦;徐进义;吉望西;粟多武;李春剑;;凸轮式绝对重力仪的研制进展[A];中国地球物理·2009[C];2009年
6 王同庆;陈超;王林松;;A10/022绝对重力仪的性能分析及试验观测结果[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
7 郭有光;李德禧;黄大伦;方永源;张光远;徐进义;;我国大面积地球重力场长期变化研究[A];1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集[C];1990年
8 王勇;张为民;;FG5绝对重力仪[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
9 王勇;柯小平;张为民;许厚泽;;利用FG5绝对重力仪测定牛顿万有引力常数的方法[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
10 郭有光;李德禧;黄大伦;方永源;张光远;;重力仪第三次国际比对及绝对重力测量新进展[A];1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集[C];1990年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国科学院院士 许厚泽;参与我国重力研究工作的回顾[N];中国测绘报;2006年
2 ;高精度测厚仪在包装材料中的应用[N];中国包装报;2005年
3 通讯员 周科际;高精度自动陀螺经纬仪研制成功[N];湖南日报;2004年
4 周科际;中南大学研制出高精度激光钢板平直度测量系统[N];物资信息报;2005年
5 金华;霍尼韦尔推出高精度在线纸张结构分析仪[N];中国包装报;2006年
6 李泽善;高精度瓦楞纸板印刷机通过科技成果鉴定[N];中国包装报;2006年
7 本报记者 张哲;3L公司推出高精度0.1S级电能表[N];中国电力报;2006年
8 赵原;建成一流高精度无机械波罗拉生产线[N];中国纺织报;2007年
9 王喜增 王战芹 蒋卫东;中钢邢机铝箔轧机用辊打破垄断赢得市场[N];中国工业报;2006年
10 记者 童云 通讯员 徐仁本;宝钢热轧厂开发数模优化轧制生产[N];中国冶金报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴琼;高精度绝对重力仪关键技术研究[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
2 肖峻;高精度垂直摆倾斜仪及其应用研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
3 吴剑;三维高精度光学定位技术及其临床应用[D];清华大学;2004年
4 孙志刚;复合材料高精度宏-细观统一本构模型及其应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
5 段卫星;胜利油田滩浅海地区三维高精度地震勘探采集技术研究[D];中国海洋大学;2005年
6 杨旻;几类有限体积元及有限体积格式的数值分析[D];山东大学;2005年
7 田勇;高精度模糊控制策略研究及应用[D];河海大学;2006年
8 孙志峰;高精度水平锚索技术研究及在三峡工程中的应用[D];吉林大学;2006年
9 张学莹;多介质流体运动界面高分辨率Level-Set方法研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 李亚莎;高精度快速边界元法及其在绝缘子电场计算中应用研究[D];华北电力大学(北京);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴书清;基于自由落体原理的绝对重力仪关键技术的研究及应用[D];中国计量科学研究院;2012年
2 解俊涛;绝对重力仪误差分析及重力仪在引力速度研究中的应用[D];长安大学;2011年
3 李建国;FG5绝对重力仪在工程中的应用[D];解放军信息工程大学;2012年
4 龙剑锋;绝对重力仪振动干扰抑制算法研究[D];中国地震局地球物理研究所;2012年
5 王新;高精度高稳定度电流源研究[D];华中科技大学;2004年
6 赵培涛;高精度消色差相位延迟器新设计及性能测试研究[D];曲阜师范大学;2005年
7 李嘉明;高精度、宽带宽CMOS全差分运算放大器技术研究[D];电子科技大学;2006年
8 黄欢;三维超精密运动平台性能分析及误差补偿的研究[D];清华大学;2005年
9 朱芳草;关于建立高精度轨道绝对几何参照系统的研究[D];中南大学;2009年
10 易韦韦;6位半数字程控电压表的研究[D];国防科学技术大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026