CN109709620A - 一种绝对重力仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝对重力仪，属于绝对重力仪技术领域，其通过对应上部单元和下部单元设置底板组件和支腿组件，在上底板的下方设置多个第一支腿和多个第二支腿，在下底板的下方设置多个第三支腿，通过对应支腿的相互配合，可实现绝对重力仪在静态测量环境、动态测量环境下的整机调平和测量。本发明的绝对重力仪，其结构简单，控制简便，能有效实现绝对重力仪的整机运输和整机调平，实现静态测量环境下的高精度测量和动态测量环境下的测量，大大提高绝对重力仪整机调平的效率，并有效扩大绝对重力仪的应用范围，实现动态测量环境下的整机调平和数据测量，具有较好的应用前景和推广应用价值。

Description

一种绝对重力仪

技术领域

本发明属于绝对重力仪技术领域，具体涉及一种绝对重力仪。

背景技术

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球科学研究、资源勘探、地震监测预报等领域的基础，也是潜艇重力辅助导航和导弹制导等领域不可或缺的战略数据。

绝对重力仪是一种直接测量重力加速度值的精密仪器，是重力场观测的重要手段之一。一般情况下，绝对重力仪的主体结构呈上下布置，主要包括上部单元和下部单元，并具体包括真空自由落体系统、激光干涉系统、隔振系统、信号采集及仪器控制系统和数据处理软件系统等部分。

目前，常见的绝对重力仪一般对应上部单元和下部单元分别设置有三条支腿，由三条端部抵接地面的支腿支撑上部单元，以及由另外三条端部抵接地面的支腿支撑下部单元，通过六条支腿的对应调节，可实现绝对重力仪在地面等静态测量环境下的调平和测量。但是，随着重力观测技术的不断发展，类似于车载、船载等动态测量环境下的测量需求越来越多，在这些特殊环境下，绝对重力仪工作的环境并非为相对静止的地面，这对于传统的绝对重力仪而言，通常很难实现整机的自动快速调平，无法有效保证激光干涉仪的正常干涉，影响测量结果的准确性甚至无法进行重力测量，具有较大的应用局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种绝对重力仪，其中通过对应上部单元和下部单元设置底板组件和支腿组件，能有效实现绝对重力仪在静态测量环境和动态测量环境下的整机调平和对应测量，大大拓宽绝对重力仪的适用范围。

为实现上述目的，本发明提供一种绝对重力仪，包括在竖向上呈间隔布置的上部单元和下部单元，其特征在于，还包括底板组件和对应该底板组件设置的支腿组件；其中，

所述底板组件包括上底板和相对设置于该上底板下方的下底板，所述上部单元对应设置于所述上底板的顶面，所述下部单元对应设置于所述下底板的顶面；且

所述支腿组件包括至少三个间隔设置于所述上底板底面上的第一支腿和至少三个间隔设置于所述上底板底面与所述下底板顶面之间的第二支腿，以及至少三个间隔设置于所述下底板底面上的第三支腿；其中，

所述第一支腿设置于所述上底板和该绝对重力仪的工作台面之间，其顶部对应连接在所述上底板的底面，且所述第一支腿可沿长度方向对应伸缩，并使得所述第一支腿的底部可抵接或者远离所述工作台面；所述第二支腿的一端为对应连接所述上底板底面或者所述下底板顶面的连接端，其另一端为可沿长度方向对应伸缩的伸缩端，所述伸缩端可对应抵接相应的底板端面并与该底板固连，以实现所述上底板与所述下底板的彼此独立或者相互固连；所述第三支腿的顶部对应连接在所述下底板的底面上，其底部可对应抵接所述工作台面以支撑所述下底板，且所述第三支腿可沿长度方向对应伸缩，以用于实现所述下底板的调平。

作为本发明的进一步改进，所述第一支腿和所述第二支腿，以及所述第三支腿分别为间隔设置的三个。

作为本发明的进一步改进，所述第一支腿和所述第二支腿，以及所述第三支腿分别沿竖向设置。

作为本发明的进一步改进，所述第一支腿包括第一支杆和同轴设置于所述第一支杆底部的地脚，以及设置于所述第一支杆和所述地脚之间的第一升降部，所述第一升降部以可伸缩的第一连杆对应连接所述第一支杆的底部和/或所述地脚的底部。

作为本发明的进一步改进，所述第二支腿包括同轴设置的第二支杆和第二升降部，所述第二支杆背离所述第二升降部的一端为所述连接端，所述第二升降部以可伸缩的第二连杆对应连接所述第二支杆，继而通过所述第二连杆的对应伸缩，可实现所述第二升降部与相应底板的抵接或者分离。

作为本发明的进一步改进，所述第三支腿包括抵接所述工作台面的支撑部和对应连接所述下底板底面的第三升降部，所述第三升降部以可伸缩的第三连杆对应连接所述支撑部和/或所述下底板。

作为本发明的进一步改进，所述第一支腿与所述第二支腿沿环向交替布置，且各所述第一支腿沿环向等间隔布置，以及各所述第二支腿沿环向等间隔布置。

作为本发明的进一步改进，分别对应所述第一支腿、所述第二支腿和所述第三支腿设置有控制电机，各支腿可在所述控制电机的控制下实现对应伸缩。

作为本发明的进一步改进，所述上底板和所述下底板的外周上分别对应所述第二支腿的端部设置有突出部，以用于所述第二支腿的端部可对应连接或者抵接后固连在所述突出部的端面上，使得所述第二支腿可远离所述下部单元。

作为本发明的进一步改进，对应所述第二支腿的伸缩端在对应底板的端面上开设有一定深度的凹槽，所述伸缩端可对应嵌入该凹槽中。

作为本发明的进一步改进，所述伸缩端可与对应底板的端面以磁吸、卡扣、或者锁销实现固连。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的绝对重力仪，其对应上部单元和下部单元设置底板组件和支腿组件，在上底板的下方对应设置多个第一支腿和多个第二支腿，在下底板的下方对应设置多个第三支腿，通过各第二支腿的对应连接，可实现上底板和下底板的固连，实现绝对重力仪的整机运输和整机调平；若绝对重力仪的测量环境为动态测量环境，可在整机调平后直接进行绝对重力测量；若绝对重力仪的测量环境为静态测量环境，可在整机调平后通过对应控制各第二支腿解除固连，并以第一支腿和第三支腿对应配合工作，继而分别实现绝对重力仪在静态测量环境下上部单元与下部单元的精确调平，实现静态测量环境下的精确测量；通过上述设置，有效实现了绝对重力仪在动态测量环境下的测量，满足了动态测量环境下绝对重力观测的应用需求，扩大了绝对重力仪的适用范围；

(2)本发明的绝对重力仪，其通过在第一支腿、第二支腿、第三支腿上对应设置升降部，并对应升降部设置可伸缩的连杆，以连杆的对应伸缩，实现了各支腿的对应控制，控制过程简单，控制精度高，且通过对应各支腿分别设置控制电机，有效实现了各支腿的电动控制，进一步提升了控制、调节的精度，确保了相关重力数据测量的准确性；

(3)本发明的绝对重力仪，其通过在第一支腿底部设置地脚，以第一升降部对应连接第一支杆和地脚，由地脚来对应抵接工作台面，实现第一支腿的稳定支撑，确保静态测量环境下上部单元的准确调平，提升静态测量环境下整机调平的准确度，减少测量的误差，提升数据测量的准确性；

(4)本发明的绝对重力仪，其通过在对应底板的端面上对应第二支腿可伸缩的端部开设凹槽，使得第二支腿的端部可对应嵌入凹槽中，实现了第二支腿的快速定位，提升了第二支腿连接两底板时的稳定性，提升了绝对重力仪的控制效率；

(5)本发明的绝对重力仪，其结构简单，设置简便，静态测量环境和动态测量环境下的调平控制过程简单，整机调平的效率和准确性高，能有效扩大绝对重力仪的应用范围，实现动态测量环境下的整机调平和数据测量，具有较好的应用前景和推广应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例中绝对重力仪在第一视角下的立体结构示意图；

图2是本发明实施例中绝对重力仪在第二视角下的立体结构示意图；

图3是本发明实施例中绝对重力仪的整体结构正视图；

图4是本发明实施例中绝对重力仪的第一支杆结构示意图；

图5是本发明实施例中绝对重力仪的第二支腿结构示意图；

图6是本发明实施例中绝对重力仪的第一支腿的地脚结构立体图；

图7是本发明实施例中绝对重力仪的第一支腿的地脚结构正视图；

图8是本发明实施例中绝对重力仪的第三支腿的结构立体图；

图9是本发明实施例中绝对重力仪的第三支腿的结构正视图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.上部单元，2.下部单元，3.底板组件，301.上底板，302.下底板；4.第一支腿，401.第一支杆，402.地脚，403.第一升降部；5.第二支腿，501.第二支杆，502.第二升降部；6.第三支腿，601.支撑部，602.第三升降部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明优选实施例中的绝对重力仪如图1～3中所示，其主要包括在竖向上呈上下布置的上部单元1和下部单元2。其中，上部单元1主要包括落体系统，下部单元2主要包括激光干涉系统、隔振系统和自动调平系统等。

进一步地，优选实施例中的绝对重力仪对应上部单元1和下部单元2设置有底板组件3，其包括对应设置在上部单元1和下部单元2之间的上底板301和设置在下部单元2下方的下底板302，具体而言，上底板301和下底板302分别呈水平设置，上部单元1对应设置在上底板301的顶面上，下部单元2对应设置在下底板302的顶面上，上部单元1和下部单元2优选同轴设置。

进一步地，优选实施例中对应上部单元1在上底板301的底面外周沿环向设置有第一支腿组件和第二支腿组件。其中，第一支腿组件包括多个沿环向间隔布置的第一支腿4，其结构如图1～4中所示；第二支腿组件包括多个沿环向间隔布置的第二支腿5，优选实施例中的第一支腿4与第二支腿5沿环向间隔布置，并优选为等间隔布置。进一步地，优选实施例中的第一支腿4和第二支腿5分别为三根，相邻两支腿之间间隔60°，即第一支腿4与相邻的第二支腿5之间间隔60°设置。

进一步具体地，优选实施例中的第一支腿4如图1～3中所示，其包括如图4中所示的第一支杆401和设置在第一支杆401底部的地脚402。其中，第一支杆401呈竖向设置，其顶部对应连接在上底板301底面的外周上，地脚402同轴设置在第一支杆401底部的下方，其通过第一升降部403对应连接第一支杆401的底面；需要说明的是，第一升降部403通过可伸缩的第一连杆对应连接第一支杆401的底端面和/或地脚402的顶面，通过第一连杆的对应伸缩，可实现地脚402底面与工作位的工作台面抵接，此处所述的工作台面可以为地面，也可以为绝对重力仪在汽车内、船舱内等工作时的工作台面。

进一步地，优选实施例中的第二支腿5设置在上底板301和下底板302之间，如图5中所示，其包括竖向设置的第二支杆501和对应设置在第二支杆501底部的第二升降部502。其中，第二支杆501沿竖向设置，其顶部对应连接在上底板301底面的外周上，第二升降部502通过可伸缩的第二连杆对应连接第二支杆501的底面，继而通过第二连杆的对应伸缩，可实现第二升降部502底面与下底板302顶面的抵接或者分离；进一步地，优选实施例中的第二升降部502抵接下底板302的顶面后，其可与下底板302的顶面固结，实现固结的方式可根据实际需要进行优选，例如通过磁吸、卡扣、锁销等；进一步优选地，在下底板302正对第二升降部502的顶面上，开设有一定深度的凹槽，使得第二升降部502的底部可嵌入对应凹槽中，以实现第二支腿4的快速定位，保证第二支腿5对应抵接下底板302时的稳定性，防止第二支杆501的晃动。

进一步优选地，优选实施例中的上底板301和下底板302分别对应第二支腿5在外周上设置有突出部，以对应实现第二支杆501顶部的连接和第二升降部502底部的抵接、固结，如此设置不仅可减小两底板的结构尺寸，降低绝对重力仪的自重，还可保证第一支腿组件的对应设置，避免第一支腿组件工作时与下底板302之间的相互干涉，确保第一支腿组件和第二支腿组件的正常、稳定工作。此外，若第二支腿5的设置太靠近下部单元2，则上部单元1中的落体系统的运动会对下部单元2中的激光干涉系统产生不利影响，因此通过上述设置，也可使得第二支腿5充分远离下部单元2中的激光干涉系统，减小上部单元1中的落体系统的运动对下部单元2的影响。

当然，显而易见的，第二支杆501和第二升降部502可在上底板301与下底板302之间掉转设置，即第二支杆501背离第二升降部502的一端对应连接在下底板302上，以第二升降部502对应匹配上底板301的底面，并在抵接上底板301底面后与其固结。

进一步地，优选实施例中的第三支腿6对应设置在下底板302的底面上，如图2和图3中所示，由图示不难看出，第三支腿6为下底板302底面上沿环向间隔设置的多个。具体而言，优选实施例中下底板302底面上设置的第三支腿6为沿环向间隔设置的三个，各第三支腿6分别包括设置在底部的支撑部601和设置在下底板302与支撑部601之间的第三升降部602，如图8和图9中所示。进一步地，第三升降部602通过可伸缩的第三连杆对应连接下底板302的底面和/或支撑部的顶面，继而通过对应第三连杆的伸缩，可实现下底板302的对应调平。

本发明优选实施例中的绝对重力仪，其相较于现有的绝对重力仪而言，可实现静态测量环境下(如普通地面上)的整机调平和精确测量，也可实现动态测量环境下(如车载、船载等测量环境)的整机调平和数据测量。绝对重力仪在对应运输时，可通过第二支腿组件的对应固连，实现绝对重力仪中上部单元1和下部单元2的对应固结，即可以第二支腿组件对应连接上底板301和下底板302，继而实现绝对重力仪的整机运输。

待绝对重力仪运输到待工作位置时，若绝对重力仪的工作环境为静态环境时，优选实施例中为地面，可直接将绝对重力仪整机搬运到测量位置，继而控制各第三支腿6进行整机调平，在整机调平后解锁各第二支腿5与下底板302的固连端部，并控制各第一支腿4以地脚402抵接地面，相应地，控制第二支腿5的第二升降部502收缩，第二支腿5的端部远离下底板302的顶面，此时上底板301及上部单元1由各第一支腿4对应支撑，调节各第一支腿4可实现上底板301和上部单元1的准确调平，且此时下底板302及下部单元2由各第三支腿6对应支撑，调节各第三支腿6可实现下底板302和下部单元2的准确调平，通过上、下底板的分别准确调平，可实现绝对重力仪的高精度测量。

若绝对重力仪的工作环境为动态环境时，例如运输其的车辆内或者水面上的船舱内，可将绝对重力仪整机搬运到对应工作位置，当然，若测量位置直接为运输绝对重力仪的车辆内，上述搬运过程可省略。在动态测量环境下，由于绝对重力仪放置后其上部单元1和下部单元2的调平位置可能会随着车体、船体的运动而发生变化，上部单元1和下部单元2的分别准确调平难度较大。因此，待绝对重力仪到达测量位置后，可直接控制各第三支腿6实现绝对重力仪的整机调平，待整机调平后，直接进行对应的绝对重力数据测量，此时第一支腿组件悬空不工作，第二支腿组件起到固连和相对调平的作用，第三支腿组件起到整机调平的作用，这样虽然会损失一定的测量精度，但可在一定程度上满足车载、船载等动态测量环境下绝对重力的测量。

进一步优选地，优选实施例中的各升降部可通过电机自动调节或者通过手动调节的方式进行调节，即第一升降部403、第二升降部502、第三升降部602可通过电机自动调节或者通过手动调节的方式进行调节，为保证调节精度且同时提高调节效率，优选实施例中的各升降部通过电机进行调节控制，以实现绝对重力仪在对应工作环境下的自动调节，调节的精度高，测量的结果准确性高。

本发明中的绝对重力仪，其结构简单，控制简便，通过第一支腿组件、第二支腿组件和第三支腿组件的对应设置，可分别实现绝对重力仪在静态测量环境和动态测量环境下的整机调平，并继而实现对应环境下绝对重力仪的测量工作，扩大了绝对重力仪的适用范围，具有较好的应用前景和推广应用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绝对重力仪，包括在竖向上呈间隔布置的上部单元和下部单元，其特征在于，还包括底板组件和对应该底板组件设置的支腿组件；其中，

所述底板组件包括上底板和相对设置于该上底板下方的下底板，所述上部单元对应设置于所述上底板的顶面，所述下部单元对应设置于所述下底板的顶面；且

所述支腿组件包括至少三个间隔设置于所述上底板底面上的第一支腿和至少三个间隔设置于所述上底板底面与所述下底板顶面之间的第二支腿，以及至少三个间隔设置于所述下底板底面上的第三支腿；其中，

所述第一支腿设置于所述上底板和该绝对重力仪的工作台面之间，其顶部对应连接在所述上底板的底面，且所述第一支腿可沿长度方向对应伸缩，并使得所述第一支腿的底部可抵接或者远离所述工作台面；所述第二支腿的一端为对应连接所述上底板底面或者所述下底板顶面的连接端，其另一端为可沿长度方向对应伸缩的伸缩端，所述伸缩端可对应抵接相应的底板端面并与该底板固连，以实现所述上底板与所述下底板的彼此独立或者相互固连；所述第三支腿的顶部对应连接在所述下底板的底面上，其底部可对应抵接所述工作台面以支撑所述下底板，且所述第三支腿可沿长度方向对应伸缩，以用于实现所述下底板的调平。

2.根据权利要求1所述的绝对重力仪，其中，所述第一支腿和所述第二支腿，以及所述第三支腿分别为间隔设置的三个。

3.根据权利要求1或2所述的绝对重力仪，其中，所述第一支腿和所述第二支腿，以及所述第三支腿分别沿竖向设置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的绝对重力仪，其中，所述第一支腿包括第一支杆和同轴设置于所述第一支杆底部的地脚，以及设置于所述第一支杆和所述地脚之间的第一升降部，所述第一升降部以可伸缩的第一连杆对应连接所述第一支杆的底部和/或所述地脚的底部。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的绝对重力仪，其中，所述第二支腿包括同轴设置的第二支杆和第二升降部，所述第二支杆背离所述第二升降部的一端为所述连接端，所述第二升降部以可伸缩的第二连杆对应连接所述第二支杆，继而通过所述第二连杆的对应伸缩，可实现所述第二升降部与相应底板的抵接或者分离。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的绝对重力仪，其中，所述第三支腿包括抵接所述工作台面的支撑部和对应连接所述下底板底面的第三升降部，所述第三升降部以可伸缩的第三连杆对应连接所述支撑部和/或所述下底板。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的绝对重力仪，其中，所述第一支腿与所述第二支腿沿环向交替布置，且各所述第一支腿沿环向等间隔布置，以及各所述第二支腿沿环向等间隔布置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的绝对重力仪，其中，分别对应所述第一支腿、所述第二支腿和所述第三支腿设置有控制电机，各支腿可在所述控制电机的控制下实现对应伸缩。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的绝对重力仪，其中，所述上底板和所述下底板的外周上分别对应所述第二支腿的端部设置有突出部，以用于所述第二支腿的端部可对应连接或者抵接后固连在所述突出部的端面上，使得所述第二支腿可远离所述下部单元。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的绝对重力仪，其中，对应所述第二支腿的伸缩端在对应底板的端面上开设有一定深度的凹槽，所述伸缩端可对应嵌入该凹槽中。