CN107329184B - 轴对称弹性系统及重力仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轴对称弹性系统及重力仪，涉及地学领域。本发明提供一种轴对称弹性系统，包括第一壳体、调摆系统、测量组件和阻尼反馈单元，测量组件和阻尼反馈单元均设置于第一壳体内部，调摆系统设置于第一壳体的端部。阻尼反馈单元包括反馈线圈、阻尼线圈和磁体，磁体固定连接于第一壳体远离调摆系统的一端，反馈线圈和阻尼线圈均绕设于重块，并且反馈线圈和阻尼线圈均位于凹槽内部，反馈线圈用于通入电流以检测重块的位置，阻尼线圈用于通入电流以向重块提供远离凹槽周壁的力。一种重力仪，其采用了上述的轴对称弹性系统。本发明提供的轴对称弹性系统及重力仪能满足高效率、长期稳定的重力加速度测量需求。

Description

轴对称弹性系统及重力仪

技术领域

本发明涉及地学领域，具体而言，涉及轴对称弹性系统及重力仪。

背景技术

地球重力加速度是地球物理学中最基本也是最重要的一个物理量，而由重力加速度所反映的地球重力场也自然成为地球本身及其周围一个最重要的物理场。研究如何精确重力场信息的重力测量技术则一直是地学领域的前言科学问题。传统的地面重力测量受限于测量地形及低效率，而卫星重力测量存在分辨率低等技术缺陷，难以获得深入应用。而海空重力测量可在运动载体上，在偏远、地形条件复杂等特殊区域快速、经济的获取高精度、大面积、高分辨率的重力场数据，测量成本低、测量方式极为灵活，顺应仪器发展及应用需求的未来趋势。

目前国外有代表性的海空重力仪有美国LaCoste&Romberg公司的Air-SeaGravity System型，德国的KSS系列，以及俄罗斯莫斯科重力技术公司的GT系列，国内保持发展的有中科院测地所的CHZ型海洋重力仪。上述产品中Air-Sea Gravity System型重力仪弹性系统采用具有位移放大作用的斜拉弹簧秤结构，机械结构复杂价格高昂、有一定的交差耦合效应，GT系列则是采用加速度计作为重力传感器，测量原理简单，但是计算复杂、数据处理繁琐且测量精度对加速度计精度极为依赖，而KSS系列重力仪均是采用轴对称型原理悬挂竖直弹簧秤，可有效克服水平加速度及测量交差耦合效应影响，由于测量主弹簧是悬挂于较长的管状检测质量内孔中，检测质量需要在竖直方向的上中下三个平面内用五根拉丝和两根绷簧严格约束其运动状态，增加了装配难度和机械装配误差，限制了仪器精度的提高，同时倒摆弹簧秤结构(测微系统在弹簧上悬挂端)降低了探头的机械稳定性，其电磁力反馈方案也限制了仪器分辨率的提高。此外，竖直弹簧秤结构及类轴对称型定位特点也成功的用于CHZ海洋重力仪，其动态精度可达到1mGal，但其管状质量摆结构及约束方式与KSS类似，同时电磁力反馈技术方案有较大的动态范围，限制了仪器分辨率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴对称弹性系统，其具有长周期、高稳定性、装配难度低、克服非线性扰动的优点，并且可满足大范围、高效率、长期稳定的重力加速度测量需求。

本发明的另一目的在于提供一种重力仪，其具有长周期、高稳定性、装配难度低、克服非线性扰动的优点，并且可满足大范围、高效率、长期稳定的重力加速度测量需求。

本发明提供一种技术方案：

一种轴对称弹性系统，包括第一壳体、调摆系统、测量组件和阻尼反馈单元，所述第一壳体内部具有第一容置空间，所述测量组件和所述阻尼反馈单元均设置于所述第一容置空间内部，所述调摆系统设置于所述第一壳体的端部并伸入于所述第一容置空间。并且所述测量组件包括零长弹簧、测微单元和重块，所述零长弹簧的一端连接于所述调摆系统，所述重块连接于所述零长弹簧的另一端，所述测微单元与所述重块连接，所述测微单元用于检测所述重块的位移量。所述阻尼反馈单元包括反馈线圈、阻尼线圈和磁体，所述磁体固定连接于所述第一壳体远离所述调摆系统的一端，并且所述磁体靠近所述调摆系统的一侧开设有正对于所述调摆系统的凹槽，所述重块伸入所述凹槽，所述反馈线圈和所述阻尼线圈均绕设于所述重块，并且所述反馈线圈和所述阻尼线圈均位于所述凹槽内部，所述反馈线圈用于通入电流以检测所述重块的位置，所述阻尼线圈用于通入电流以向所述重块提供远离所述凹槽周壁的力。

进一步地，所述测微单元包括电容动片、第一电容定片和第二电容定片，所述电容动片固定连接于所述重块，所述第一电容定片和所述第二电容定片均固定连接于所述第一壳体，所述电容动片设置于所述第一电容定片和所述第二电容定片之间，所述电容动片分别与所述第一电容定片和所述第二电容定片形成第一电容和第二电容，并且所述电容动片、所述第一电容定片和所述第二电容定片两两平行。

进一步地，所述电容动片与所述第一电容定片之间的距离和所述电容动片与所述第二电容定片之间的距离相等。

进一步地，所述测量组件还包括6n个拉丝，其中n为正整数，6n个所述拉丝的一端均匀的分布于所述重块的圆周方向，6n个所述拉丝的另一端均匀分布于所述第一容置空间的内周壁，并且6n个所述拉丝位于同一平面内。

进一步地，所述调摆系统包括驱动组件和升降结构，所述驱动组件固定连接于所述第一壳体，所述升降结构与所述零长弹簧连接，所述驱动组件与所述升降结构连接并且所述驱动组件能用于驱动所述升降结构沿所述零长弹簧的延伸方向移动。

进一步地，所述驱动组件包括无级变速电机和中心齿轮，所述无级变速电机固定连接于所述第一壳体，所述无级变速电机与所述中心齿轮连接，所述无级变速电机用于带动所述中心齿轮转动，所述中心齿轮中心开设有螺纹孔，所述升降结构包括升降丝杆，所述升降丝杆通过所述螺纹孔与所述中心齿轮连接，并且所述升降丝杆的一端连接于所述零长弹簧。

一种重力仪，包括温控装置、数据采集系统、陀螺稳定平台和轴对称弹性系统，所述轴对称弹性系统包括第一壳体、调摆系统、测量组件和阻尼反馈单元，所述第一壳体内部具有第一容置空间，所述测量组件和所述阻尼反馈单元均设置于所述第一容置空间内部，所述调摆系统设置于所述第一壳体的端部并伸入于所述第一容置空间。并且所述测量组件包括零长弹簧、测微单元和重块，所述零长弹簧的一端连接于所述调摆系统，所述重块连接于所述零长弹簧的另一端，所述测微单元与所述重块连接，所述测微单元用于检测所述重块的位移量。所述阻尼反馈单元包括反馈线圈、阻尼线圈和磁体，所述磁体固定连接于所述第一壳体远离所述调摆系统的一端，并且所述磁体靠近所述调摆系统的一侧开设有正对于所述调摆系统的凹槽，所述重块伸入所述凹槽，所述反馈线圈和所述阻尼线圈均绕设于所述重块，并且所述反馈线圈和所述阻尼线圈均位于所述凹槽内部，所述反馈线圈用于通入电流以检测所述重块的位置，所述阻尼线圈用于通入电流以向所述重块提供远离所述凹槽周壁的力。所述温控装置具有第二容置空间，所述轴对称弹性系统设置于所述第二容置空间内部，所述数据采集系统与所述重块连接，并且所述数据采集系统用于采集所述重块的位移量，所述温控装置与所述陀螺稳定平台连接，所述陀螺稳定平台用于将所述零长弹簧的延伸方向维持于所述重块的重力方向。

进一步地，所述温控装置包括第二壳体、屏蔽壳体、第一恒温层、第二恒温层、第一保温层和第二保温层，所述轴对称弹性系统设置于所述屏蔽壳体内部，所述屏蔽壳体设置于所述第一恒温层内部并与所述第一恒温层内周壁形成间隙，所述第一恒温层设置于所述第一保温层内部并贴合于所述第一保温层的内周壁，所述第一保温层设置于所述第二恒温层内部并贴合于所述第二恒温层的内周壁，所述第二恒温层设置于所述第二保温层内部并贴合于所述第二保温层的内周壁，所述第二保温层设置于所述第二壳体内部并贴合于所述第二壳体的内周壁，所述第二壳体的外侧与所述陀螺稳定平台连接。

进一步地，所述温控装置还包括温控单元，所述屏蔽壳体和所述第二恒温层上绕设有与所述温控单元连接的金属丝，所述金属丝用于加热所述屏蔽壳体和所述第二恒温层。

进一步地，所述重力仪还包括至少三个悬挂件，所述悬挂件一端固定连接于所述第一壳体，所述悬挂件的另一端连接于所述温控装置，所述至少三个悬挂件围成正多边形，所述零长弹簧与每个所述悬挂件之间的距离相同。

相比现有技术，本发明提供的轴对称弹性系统及重力仪的有益效果是：

本发明提供的轴对称弹性系统和重力仪通过测微单元能精确的测量当前位置的重力加速度，并通过反馈线圈能检测重块的位置，以判断重块的位置是否适合测算重力加速度。通过阻尼线圈能使得重块能保持稳定的状态，避免重块晃动偏移影响测量的精度。通过调摆系统能调整重块的位置，使得重块处于适合测量重力加速度的姿态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的重力仪的结构示意图；

图2为图1中II处放大示意图；

图3为图1中III处放大示意图；

图4为图1中IV处放大示意图。

图标：10-重力仪；11-轴对称弹性系统；12-温控装置；13-数据采集系统；14-陀螺稳定平台；15-悬挂件；100-第一壳体；110-第一容置空间；120-连接板；200-测量组件；210-零长弹簧；220-测微单元；221-电容动片；222-第一电容定片；223-第二电容定片；224-第一电容；225-第二电容；230-重块；240-拉丝；300-调摆系统；310-驱动组件；311-无级变速电机；312-中心齿轮；320-升降结构；321-升降丝杆；400-阻尼反馈单元；410-反馈线圈；420-阻尼线圈；430-磁体；431-凹槽；510-第二容置空间；520-第二壳体；530-屏蔽壳体；540-第一恒温层；541-第一恒温容置部；542-第一恒温盖；550-第二恒温层；551-第二恒温容置部；552-第二恒温盖；560-第一保温层；561-第一保温容置部；562-第一保温盖；570-第二保温层；571-第二保温容置部；572-第二保温盖；580-温控单元；600-缓冲装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种重力仪10，用于测量当前位置的重力加速度，其具有长周期、高稳定性、装配难度低、克服非线性扰动的优点，并且可满足大范围、高效率、长期稳定的重力加速度测量需求。

其中，重力仪10包括轴对称弹性系统11、温控装置12、数据采集系统13、陀螺稳定平台14和悬挂件15。轴对称弹性系统11通过悬挂件15固定连接于温控装置12，并且轴对称弹性系统11位于温控装置12的内部，并且轴对称弹性系统11用于测量当前位置的重力加速度。数据采集系统13连接于轴对称弹性系统11，并且数据采集系统13用于采集轴对称弹性系统11测得的数据。温控装置12与陀螺稳定平台14连接，以使得轴对称弹性系统11能通过陀螺稳定平台14保持于适合测量重力加速度的姿态。

请结合参阅图1、图2、图3和图4，轴对称弹性系统11包括第一壳体100、测量组件200、调摆系统300和阻尼反馈单元400。第一壳体100内部具有第一容置空间110，测量组件200和阻尼反馈单元400均设置于第一容置空间110内部，其中测量组件200用于测量重力加速度。调摆系统300设置于第一壳体100地端部并伸入第一容置空间110，第一壳体100向调摆系统300提供支撑，并且调摆系统300与测量组件200连接，调摆系统300用于调整测量组件200的位置，以提高测量组件200的测量速度以及测量准确性。阻尼反馈单元400设置于第一壳体100远离调摆系统300的一端，并且阻尼反馈单元400与测量组件200连接，并且阻尼反馈单元400用于防止测量组件200产生偏移而影响测量结果，并且阻尼反馈单元400还用于检测测量组件200当前所处的状态以判断测量组件200当前是否适合开始测量。

请结合参阅图1和图2，测量组件200包括零长弹簧210、测微单元220和重块230，其中零长弹簧210的一端连接于调摆系统300，重块230连接于零长弹簧210的另一端，测微单元220与重块230连接，测微单元220用于检测重块230的位移量。

其中，重块230具有零点位置，当重块230处于零点位置时，当前的重力加速度为已知量。其中，假设当重力仪10处于第一位置时，重块230处于零点位置，将重力仪10从第一位置移动到距离第一位置一定距离的第二位置，此时由于第一位置和第二位置的重力加速度不同则使得重块230收到的重力改变，则使得重块230产生位移。通过测微单元220测量重块230的位移量以确定零长弹簧210的伸长量，并以零长弹簧210的伸长量计算出重块230对零长弹簧210拉力的变化量，通过拉力的变化量则能计算出重力加速度的变化量，在得知零长弹簧210零点位置的重力加速度的情况下，则能计算出第二位置的重力加速度。

在本实施例中，通过调摆系统300能调整重块230的位置，以使重力仪10在测量前，重块230处于零点位置，保证了重力仪10测量重力的精确度。通过阻尼反馈单元400能反馈当前重块230的位置，以便于调整重块230的位置，并且阻尼反馈单元400能向重块230提供一个趋于平衡的力，使得零长弹簧210的延伸方向能维持于重块230重力的方向。需要说明的是，上述提到的适合测量重力加速度的姿态指代的是零长弹簧210的延伸方向与重块230重力方向相重合的姿态。

通过调摆系统300和阻尼反馈单元400对重块230和零长弹簧210的调控重块230和零长弹簧210的位置，以及能在测量时将重块230维持于适合测量重力加速度的姿态，使得设置于重块230上的测微单元220能测量出较为准确的值，能保证测量结果的精确性。

其中，测微单元220包括电容动片221、第一电容定片222和第二电容定片223。电容动片221固定连接于重块230，以使电容动片221能跟随重块230移动。第一电容定片222和第二电容定片223均固定连接于第一壳体100。并且，电容动片221设置于第一电容定片222和第二电容定片223之间，以使得电容动片221分别与第一电容定片222和第二电容定片223形成第一电容224和第二电容225。电容动片221、第一电容定片222和第二电容定片223两两平行。

在本实施例中，第一壳体100内部设置有连接板120，连接板120的侧边连接于第一容置空间110的内周壁，并且连接板120的中心设置有通孔(图未标)，重块230穿过通孔与阻尼反馈单元400连接。其中，第一电容定片222和第二电容定片223固定连接于连接板120。

其中，在重力仪10从第一位置移动至第二位置时，重块230产生位移，使得电容动片221与第一电容定片222以及电容动片221与第二电容定片223之间的距离产生变化，以使得第一电容224和第二电容225的容电量产生变化，通过计算第一电容224和第二电容225容电量之间的差值以确定电容动片221的移动量，从而得知重块230的位移量，即能计算出当前位置的重力加速度。

通过计算第一电容224和第二电容225的差值得到电容动片221和重块230的位移量，使得测算的值更加精确，不需要添加数据放大装置也能得到相对较为精确的值，并且能提高测微单元220的灵敏度，以保证第一位置和第二位置两地的重力加速度相差较小时也能较为准确地测出第二位置的重力加速度。

其中，当重块230处于零点位置时，电容动片221和第一电容定片222和第二电容定片223之间的距离相等。以使得重块230位于零点位置时，第一电容224和第二电容225的容电量相同，以使得测算差值时更便捷。并且能保证电容动片221能朝向第一电容定片222或者第二电容定片223移动的距离相同，使得电容动片221往两侧移动均不会受到距离的影响，保证重力仪10的普遍适用性。

进一步地，测量组件200还包括6n个拉丝240，其中n为正整数。6n个拉丝240的一端均匀地分布于重块230的圆周方向，6n个拉丝240的另一端均匀地分布于第一容置空间110的内周壁，并且6n个拉丝240位于同一平面内。在本实施例中，拉丝240的数量为6个，每两个相邻的拉丝240之间形成60度的夹角。

在本实施例中，6个拉丝240严格约束重块230的自由度，并能使重块230具有微小地转动，具有轴对称的结构特点，可抑制交叉耦合效应。即，6个拉丝240将重块230维持于适合测量重力加速度的姿态，进一步保证重块230不会出现摆动，保证重力加速度测量的精准性。

请结合参阅图1和图3，调摆系统300包括驱动组件310和升降结构320，其中驱动组件310固定连接于第一壳体100，升降结构320与零长弹簧210连接，驱动组件310与升降结构320连接并用于驱动升降结构320沿零长弹簧210的延伸方向移动。即，当重块230偏离于零点位置时，通过驱动组件310驱动升降结构320带动零长弹簧210沿其延伸方向移动，以带动重块230沿零长弹簧210的延伸方向移动以将重块230调整至零点位置，以便于第二位置重力加速度的测算。

其中，驱动组件310包括无级变速电机311和中心齿轮312，其中无级变速电机311，无级变速电机311固定连接于第一壳体100，并且无级变速电机311与中心齿轮312连接，无级变速电机311用于带动中心齿轮312转动。另外，中心齿轮312中心开设有螺纹孔(图未标)。升降结构320包括升降丝杆321，升降丝杆321通过螺纹孔与中心齿轮312连接，并且升降丝杆321的一端连接于零长弹簧210。其中，当无级变速电机311驱动中心齿轮312转动时，中心齿轮312带动升降丝杆321移动，以使得升降丝杆321带动零长弹簧210移动，以将重块230调整至零点位置。

在本实施例中，调摆系统300还包括减速系统(图未示)，减速系统连接于中心齿轮312和无级变速电机311之间，并且减速系统的减速比高达1000，以实现微米级微调功能。

请结合参阅图1和图4，阻尼反馈单元400包括反馈线圈410、阻尼线圈420和磁体430，其中磁体430固定连接于第一壳体100远离调摆系统300的一端，并且磁体430靠近调摆系统300的一侧开设有正对于调摆系统300的凹槽431，重块230伸入凹槽431内部。反馈线圈410和阻尼线圈420均绕设于重块230，并且反馈线圈410和阻尼线圈420均位于凹槽431内部。反馈线圈410用于通入电流以检测重块230的位置。阻尼线圈420用于通入电流以向重块230提供远离凹槽431周壁的力。

其中，磁体430于凹槽431中形成稳定以及高强的匀强磁场。反馈线圈410在通电之后，会受到磁场的力，通过检测力的大小及方向能检测重块230的位置，以判断重块230是否处于适合测量重力加速度的姿态。阻尼线圈420在通电之后同样会受到磁场的力，实现电磁阻尼的功能，保证重块230的稳定。

上述提供的轴对称弹性系统11通过测微单元220能精确地测算出当前位置的重力加速度，并且通过反馈线圈410反馈重块230的位置，判断重块230是否处于零点位置。若重块230不处于零点位置，则通过驱动无级变速电机311以带动中心齿轮312转动，并带动升降丝杆321移动，以将重块230调整至零点位置，以便于测量重力加速度。通过阻尼线圈420通电受力保证重块230处于稳定的位置，并且通过设置6n个拉丝240进一步保证重块230的稳定性。

请参阅图1，温控装置12具有第二容置空间510，轴对称弹性系统11位于第二容置空间510内部。以通过温控装置12保证轴对称弹性系统11工作时所处的环境的温度的稳定性，提高测量重力加速度的精确性。另外，温控装置12包括第二壳体520、屏蔽壳体530、第一恒温层540、第二恒温层550、第一保温层560、第二保温层570和温控单元580。其中轴对称弹性系统11设置于屏蔽壳体530内部，屏蔽壳体530设置于第一恒温层540内部并与第一恒温层540的内周壁形成间隙，第一恒温层540设置于第一保温层560内部并贴合于第一保温层560的内周壁，第一保温层560设置于第二恒温层550的内部并贴合于第二恒温层550的内周壁，第二恒温层550设置于第二保温层570的内部并贴合于第二保温层570的内部，第二保温层570设置于第二壳体520的内部并贴合于第二壳体520的内周壁。通过多层的保温层和恒温层以确保轴对称弹性系统11处于一个温度相对稳定的工作环境，保证轴对称弹性系统11的测量精确度。

在本实施例中，第一恒温层540包括第一恒温容置部541和第一恒温盖542，第一恒温盖542选择性地盖设于第一恒温容置部541上以形成密闭的封闭空间。第二恒温层550包括第二恒温容置部551和第二恒温盖552，第二恒温盖552选择性地盖设于第二恒温容置部551上以形成密闭空间。第一保温层560包括第一保温容置部561和第一保温盖562，第一保温盖562选择性地盖设于第一保温容置部561以形成密闭空间。第二保温层570包括第二保温容置部571和第二保温盖572，第二保温盖572选择性地盖设于第二保温容置部571以形成密闭空间。

进一步地，屏蔽壳体530和第二恒温层550上绕设有与温控单元580连接的金属丝(图未示)，温控单元580用于控制金属丝加热屏蔽壳体530和第二恒温层550。通过温控单元580控制金属丝对屏蔽壳体530和第二恒温层550加热，使得在低温环境也能通过温控装置12将轴对称弹性系统11工作环境的温度维持于一个稳定的状态，保证轴对称弹性系统11的精确度。

另外，悬挂件15用于使轴对称弹性系统11于第二容置空间510中保持稳定。悬挂件15的一端固定连接于第一壳体100，悬挂件15的另一端连接于温控装置12。其中悬挂件15至少为三个。在本实施例中，以三个悬挂件15为例说明。三个悬挂件15围成等边三角形，并且零长弹簧210与三个悬挂件15的距离相同，即，零长弹簧210的延伸方向所在直线经过上述等边三角形的中心并与悬挂件15平行。应当理解，在其他实施例中，悬挂件15为四个、五个或者六个等的时候，同样多个悬挂件15围成正四边形、正五边形或者正六边形，并且零长弹簧210的延伸方向同样经过正四边形、正五边形或者正六边形的中心线并与悬挂件15平行。

在本实施例中，温控装置12设置于陀螺稳定平台14内部。其中，第二壳体520的外侧与陀螺稳定平台14连接。陀螺稳定平台14能使温控装置12处于平衡稳定的状态，即能使得轴对称弹性系统11能处于平衡稳定的状态，使得重块230能处于适合测量重力加速度的姿态。陀螺稳定平台14上设置有缓冲装置600，缓冲装置600用于将大幅度的震动减缓为小幅度的震动，保证重块230的状态不被影响，保证重力加速度测量的精确性。

本实施例提供的重力仪10通过轴对称弹性系统11能精确地测量当前位置的重力角速度。通过温控装置12中设置的第一恒温层540、第二恒温层550、第一保温层560、第二保温层570横屏蔽壳体530多层的防护以及保温作用，使得轴对称弹性系统11的工作环境维持于稳定的状态，保证了轴对称弹性系统11测量的稳定性和精确度。通过悬挂件15保证轴对称弹性系统11的稳定性。通过陀螺稳定平台14维持温控装置12的平衡和稳定进而保证轴对称弹性系统11的平衡和稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种轴对称弹性系统，其特征在于，包括第一壳体、调摆系统、测量组件和阻尼反馈单元，所述第一壳体内部具有第一容置空间，所述测量组件和所述阻尼反馈单元均设置于所述第一容置空间内部，所述调摆系统设置于所述第一壳体的端部并伸入于所述第一容置空间；

并且所述测量组件包括零长弹簧、测微单元和重块，所述零长弹簧的一端连接于所述调摆系统，所述重块连接于所述零长弹簧的另一端，所述测微单元与所述重块连接，所述测微单元用于检测所述重块的位移量；

所述阻尼反馈单元包括反馈线圈、阻尼线圈和磁体，所述磁体固定连接于所述第一壳体远离所述调摆系统的一端，并且所述磁体靠近所述调摆系统的一侧开设有正对于所述调摆系统的凹槽，所述重块伸入所述凹槽，所述反馈线圈和所述阻尼线圈均绕设于所述重块，并且所述反馈线圈和所述阻尼线圈均位于所述凹槽内部，所述反馈线圈用于通入电流以检测所述重块的位置，所述阻尼线圈用于通入电流以向所述重块提供远离所述凹槽周壁的力，

所述测微单元包括电容动片、第一电容定片和第二电容定片，所述电容动片固定连接于所述重块，所述第一电容定片和所述第二电容定片均固定连接于所述第一壳体，所述电容动片设置于所述第一电容定片和所述第二电容定片之间，所述电容动片分别与所述第一电容定片和所述第二电容定片形成第一电容和第二电容，并且所述电容动片、所述第一电容定片和所述第二电容定片两两平行，

所述重块位于弹性系统下端与零长弹簧相连接，其在零点位置重力加速度已知，电容动片与所述第一电容定片之间的距离和所述电容动片与所述第二电容定片之间的距离相等，

所述测量组件还包括6n个拉丝，其中n为正整数，6n个所述拉丝的一端均匀的分布于所述重块的圆周方向，6n个所述拉丝的另一端均匀分布于所述第一容置空间的内周壁，并且6n个所述拉丝位于同一平面内，6n个拉丝轴对称分布，

所述调摆系统包括驱动组件和升降结构，所述驱动组件固定连接于所述第一壳体，所述升降结构与所述零长弹簧连接，所述驱动组件与所述升降结构连接并且所述驱动组件用于驱动所述升降结构沿所述零长弹簧的延伸方向移动，

所述驱动组件包括无级变速电机和中心齿轮，所述无级变速电机固定连接于所述第一壳体，所述无级变速电机与所述中心齿轮连接，所述无级变速电机用于带动所述中心齿轮转动，所述中心齿轮中心开设有螺纹孔，所述升降结构包括升降丝杆，所述升降丝杆通过所述螺纹孔与所述中心齿轮连接，并且所述升降丝杆的一端连接于所述零长弹簧，减速系统连接于中心齿轮和无级变速电机之间，并且减速系统的减速比为1000;

所述轴对称弹性系统通过所述反馈线圈反馈重块的位置，判断重块是否处于零点位置，若重块不处于零点位置，则通过所述调摆系统将重块调整至零点位置，便于测微单元测算当前的重力加速度。

2.一种重力仪，其特征在于，包括温控装置、数据采集系统、陀螺稳定平台和如权利要求1任意一项所述的轴对称弹性系统，所述温控装置具有第二容置空间，所述轴对称弹性系统设置于所述第二容置空间内部，所述数据采集系统与所述重块连接，并且所述数据采集系统用于采集所述重块的位移量，所述温控装置与所述陀螺稳定平台连接，所述陀螺稳定平台用于将所述零长弹簧的延伸方向维持于所述重块的重力方向。

3.根据权利要求2所述的重力仪，其特征在于，所述温控装置包括第二壳体、屏蔽壳体、第一恒温层、第二恒温层、第一保温层和第二保温层，所述轴对称弹性系统设置于所述屏蔽壳体内部，所述屏蔽壳体设置于所述第一恒温层内部并与所述第一恒温层内周壁形成间隙，所述第一恒温层设置于所述第一保温层内部并贴合于所述第一保温层的内周壁，所述第一保温层设置于所述第二恒温层内部并贴合于所述第二恒温层的内周壁，所述第二恒温层设置于所述第二保温层内部并贴合于所述第二保温层的内周壁，所述第二保温层设置于所述第二壳体内部并贴合于所述第二壳体的内周壁，所述第二壳体的外侧与所述陀螺稳定平台连接。

4.根据权利要求3所述的重力仪，其特征在于，所述温控装置还包括温控单元，所述屏蔽壳体和所述第二恒温层上绕设有与所述温控单元连接的金属丝，所述金属丝用于加热所述屏蔽壳体和所述第二恒温层。

5.根据权利要求4所述的重力仪，其特征在于，所述重力仪还包括至少三个悬挂件，所述悬挂件一端固定连接于所述第一壳体，所述悬挂件的另一端连接于所述温控装置，所述至少三个悬挂件围成正多边形，所述零长弹簧与每个所述悬挂件之间的距离相同。