CN112230295A - 基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，本发明的探测方法为：1)在支撑面上固定一个或两个正交的棒‑质量块结构，该棒‑质量块包括两个质量相等的质量块及其连接棒，在所述棒‑质量块上固定一光纤角加速度计；2)驱动所述支撑面以恒定角速度转动，并测量棒的转动角加速度；3)解算重力梯度分量。本发明可降低重力梯度测量单元一致性要求，提高重力梯度探测信噪比，实现重力梯度全张量测量。

Description

基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法

技术领域

本发明涉及一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法。适用于矿产资源开发、地质与地球物理勘探、地热田监测、地质灾害预警、地球深部构造研究、海洋学与气候学、惯性导航等工程及科研领域。

背景技术

地球重力场是一种基础地球物理场，重力梯度是地球重力场势函数ψ的二阶导数，可灵敏地反映地下的密度不均匀性。在直角坐标系下，共有九个重力梯度分量，这些分量组成了一个梯度张量Γ，其表达式为：

式(1)所示的张量中，各个分量均表示一个重力梯度。具体来说，记g_x、g_y、g_z分别表示x、y、z方向的重力加速度，则Γ_ij分量表示g_i在j方向上的导数，其中i，j∈{x，y，z}。重力梯度张量内的元素关于对角线对称，即Γ_xy＝Γ_yx、Γ_xz＝Γ_zx、Γ_yz＝Γ_zy。上述所有重力梯度分量构成了地球重力梯度场。

重力梯度仪是用于测量重力梯度的测量仪器，这一技术的实用化最早由美国的Bell Aerospace公司实现。然而长期以来，重力梯度仪的精度受限于原理、工程化水平、噪声等原因，一直难以提升；且大多基于线加速度或平移运动测量获得重力梯度，原理少有创新，通常需要组合多个线加速度计来测量重力梯度分量Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy，这对于线加速度计一致性方面的要求较高。本专利提供的基于角加速度计的重力梯度探测方法，基于旋转运动和差分模式测量重力梯度，可从原理上大大提升重力梯度仪的精度。

由于光纤一般采用绝缘的玻璃(成分为SiO₂)制成，故外界的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)无法通过电磁感应原理在光纤内部产生感应电流，这就意味着外界电磁干扰不会像影响电导线一样影响光纤，即光纤可以抵抗EMI干扰，适合运用于矿井等强EMI环境。由于石英的一系列优异性质，石英光纤还具有如下优势：热稳定性好，在温度为1000℃的环境下，仍能保持很好的形态，不会变形；具有较低的热膨胀系数，因而对于一般的热冲击具有很好的抵抗破损能力；化学性质稳定，且耐腐蚀，可适用于较为恶劣的环境。

发明内容

针对国内现有的重力梯度探测存在的一些不足，本发明设计一种基于光纤角加速度计的重力梯度探测方法。

本发明的技术方案为：

一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的xoy或xoz或yoz侧面上设置一圆盘或支撑面，在该圆盘或支撑面上固定一棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中该棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)驱动所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度β；

3)设置圆盘或支撑面的侧面为xoy面时，根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；设置圆盘或支撑面的侧面为yoz面时，根据公式

解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；设置圆盘或支撑面的侧面为xoz面时，根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz。

一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的三个互相垂直的侧面xoy、yoz、xoz上分别设置一圆盘或支撑面，在每一圆盘或支撑面上固定一棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中该棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)分别或同时驱动各侧面的所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度，其中β_z为侧面xoy上的棒转动角加速度、β_x为侧面yoz上的棒转动角加速度、β_y为侧面xoz上的棒转动角加速度；

3)根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；根据公式

解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz；

4)根据步骤3)的解算结果得到梯度张量

Γ_ij分量表示i方向上的重力加速度g_i在j方向上的导数，i方向与j方向互相垂直，其中i，j∈{x，y，z}。

一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的xoy或xoz或yoz侧面上设置一圆盘或支撑面，在每一圆盘或支撑面上固定两个棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中第一棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒A，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；第二棒-质量块包括两个质量均为m的质量块c、d，以及连接该质量块c、该质量块d的棒B，该质量块c、该质量块d和该棒B均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块c的中心、该质量块d的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)驱动所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度；其中β_A为棒A转动角加速度、β_B为棒B转动角加速度；

3)设置圆盘或支撑面的侧面为xoy面时，根据公式β_Az-β_Bz＝-(Γ_xx-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_xycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；设置圆盘或支撑面的侧面为yoz面时，根据公式β_Ax-β_Bx＝-(Γ_zz-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_zycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；设置圆盘或支撑面的侧面为xoz面时，根据公式β_Ay-β_By＝-(Γ_xx-Γ_zz)sin(2ωt)-2Γ_xzcos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz。

进一步的，该棒A与该棒B相互垂直放置。

一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的三个互相垂直的侧面xoy、yoz、xoz上分别设置一圆盘或支撑面，在每一圆盘或支撑面上固定两个棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中第一棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒A，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；第二棒-质量块包括两个质量均为m的质量块c、d，以及连接该质量块c、该质量块d的棒B，该质量块c、该质量块d和该棒B均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块c的中心、该质量块d的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)分别或同时驱动各侧面的所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度，其中β_Az为侧面xoy上的棒A转动角加速度、β_Ax为侧面yoz上的棒A转动角加速度、β_Ay为侧面xoz上的棒A转动角加速度；β_Bz为侧面xoy上的棒B转动角加速度、β_Bx为侧面yoz上的棒B转动角加速度、β_By为侧面xoz上的棒B转动角加速度；

3)根据公式β_Az-β_Bz＝-(Γ_xx-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_xycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；根据公式β_Ax-β_Bx＝-(Γ_zz-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_zycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；根据公式β_Ay-β_By＝-(Γ_xx-Γ_zz)sin(2ωt)-2Γ_xzcos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz；

4)根据步骤3)的解算结果得到梯度张量

Γ_ij分量表示i方向上的重力加速度g_i在j方向上的导数，i方向与j方向互相垂直，其中i，j∈{x，y，z}。

进一步的，该棒A与该棒B相互垂直放置。

所述质量块为质量相对于棒较大的质量体。

所述光纤角加速度计为基于Sagnac效应的光纤角加速度计。

所述光纤角加速度计包括一环行器的第一端口与光源连接，该环行器的第二端口与一Y型波导连接，用于将光源的光输入到该Y型波导；该Y型波导的另一侧两端口与一光纤环连接；该环行器的第三端口与一光电探测器连接，用于将该Y型波导返回的信号发送给该光电探测器。

所述光纤角加速度计包括一2*2耦合器，该2*2耦合器的一输入端与光源连接；该2*2耦合器的另一侧的第一端口经保偏延时环与第一环行器的第一端口连接，该第一环行器的第二端口与第一Y型波导连接，用于将光源的光输入到该第一Y型波导；该第一Y型波导的另一侧第一端口经第一偏振分束/合束器与一光纤环一端连接、第二端口经第二偏振分束/合束与该光纤环另一端连接；该第一环行器的第三端口与第一光电探测器连接，用于将该第一Y型波导返回的信号发送给该第一光电探测器；该2*2耦合器的另一侧的第二端口与第二环行器的第一端口连接，该第二环行器的第二端口与第二Y型波导连接，用于将光源的光输入到该第二Y型波导；该第二Y型波导的另一侧第一端口经该第一偏振分束/合束器与该光纤环一端连接、第二端口经该第二偏振分束/合束与该光纤环另一端连接；该第二环行器的第三端口与第二光电探测器连接，用于将该第二Y型波导返回的信号发送给该第二光电探测器。

附图1展示了本重力梯度探测方法的基本原理，其中圆圈表示质量球/质量体，连接两者的为轻棒结构，棒-质量球固定于圆盘或其它支撑面上，圆盘或其它支撑面受电机或其它设备驱动存在逆时针方向的角速度ω，两端质量球质量均为m，质量球中心至原点的距离为R，则在距离初始时刻后的t时刻，球a中心的坐标：(Rcosωt，-Rsinωt)，球b中心的坐标：(-Rcosωt，Rsinωt)。

设原点处的重力加速度为g_x、g_y，由于重力梯度张量具有对称性，故Γ_xy＝Γ_yx；考虑到重力梯度本身是个小量，假设在仪器空间内，重力梯度张量的值与原点处的张量相同，从而各球中心所在位置的重力加速度分别为：

上述重力加速度可分为沿转动方向的切向分量和径向分量，其中径向分量由于棒被固定而不对运动起作用，切向分量如下：

当忽略所处环境空气的阻尼及粘滞作用时，棒-质量块可在xoy面内自由转动，从而根据转动方程可得到棒的转动角加速度：

由式(5)可见，在固定电机或其它设备驱动的转动角速度ω后，只要测得角加速度β，即可通过相干解调等方式测得重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy。

角加速度计可采用Sagnac效应实现。Sagnac效应如附图2所示，在一个光纤圆形环路(光纤环)中，有两束光(顺时针、逆时针)在光纤中传输，当光纤环静止时，两束光的传输时间相同(即经历相同时间后，两束光均回到附图2的M点)，而光纤环正在以角速度Ω旋转时，根据Sagnac效应，沿顺时针和逆时针的光之间存在相位差φ(对应于附图2的M₁和M₂点)，且φ的表达式如式(6)所示：

其中，R为光纤环的半径，L为光纤环总长度，λ为光波长，c为光速。

对公式(6)求导，有：

其中β表示角加速度。

将基于Sagnac效应的光纤角加速度计固定于附图1所示的结构上，即可根据式(7)测得式(5)所示的角加速度β，进而获取重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy。基于Sagnac效应的测量方式对平移运动不敏感，有利于降低周边环境干扰的影响。

附图1所示的探测装置可改进为附图3所示的差分重力梯度探测装置。两个初始正交的棒-质量球固定于圆盘上，圆盘受电机驱动存在逆时针方向的角速度ω，两端质量球质量均为m，质量球中心至原点的距离为R，则在距离初始时刻后的t时刻，各球中心的坐标为：

球a中心的坐标：(Rcosωt，-Rsinωt)

球b中心的坐标：(-Rcosωt，Rsinωt)

球c中心的坐标：(Rsinωt，Rcosωt)

球d中心的坐标：(-Rsinωt，-Rcosωt)

类似地，各球中心所在位置的重力加速度切向分量分别为：

记A棒表示球a、b所在的棒，B棒表示球c、d所在的棒。从而根据转动方程可得到A棒的转动角加速度：

B棒的转动角加速度为：

由上述推导可知：β_A、β_B大小相等，方向相反。将两者相减：

β_A-β_B＝-(Γ_xx-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_xycos(2ωt) (14)

由式(14)可见，只要获取A、B两棒的角加速度，即可通过相干解调等方式测得重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy。差分模式的式(14)相比于式(5)，信号增大一倍，更有利于精度的提升。此外，由于测量棒A、棒B角加速度的两个光纤角加速度计处于相同环境，因此两者信号相减还可消去环境共模噪声，提高重力梯度探测信噪比。

上述的分析仅测量了重力梯度与x、y方向有关的量Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy。如果将整个装置由xoy面转至另外两个与之正交的面(如附图4所示，图中为了表示的方便对装置进行了平移，即图3所示的重力梯度探测装置可由xoy面转至另外两个与之正交的面，三者同时工作即可实现全重力梯度张量的测量)，可以得到Γ_xx-Γ_zz、Γ_zz-Γ_yy、Γ_yz、Γ_xz分量，结合重力梯度张量的特性，即可求解Γ，实现全重力梯度张量的测量。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：

本发明提出了一种重力梯度的新型测量方式，现有重力梯度测量大多基于线加速度或平移运动测量，而本发明基于角加速度计测量方式(即旋转运动测量)，其中用光纤角加速度计作为传感器件可以做到抗EMI、高稳定性等优势，使得本发明更能适用于恶劣的环境，也可大大降低重力梯度的探测要求。基于Sagnac效应的测量方式对平移运动不敏感，有利于降低周边环境干扰的影响。

采用差分模式的重力梯度探测装置，可使重力梯度探测精度翻倍，并且消去环境共模噪声，提高重力梯度探测信噪比，降低了应用环境要求。相比于现有旋转重力梯度仪中采用线性加速度计的装置，由单个重力梯度仪中使用4个线加速度计乃至8个线加速度计的测量减少至1个(非差分模式)或2个角加速度计(差分模式)，大大降低了在仪器一致性方面的要求。

该方法经过派生，还可实现全重力梯度张量的测量。

附图说明

图1为重力梯度探测方法原理图。

图2为Sagnac效应示意图；

(a)表示光纤环无角速度时顺时针光和逆时针光的交汇示意图，

(b)表示光纤环存在角速度时顺时针光和逆时针光的交汇示意图。

图3为差分模式重力梯度探测装置。

图4为全重力梯度张量的测量派生原理示意图。

图5为基于Sagnac效应的光学拓扑结构。

图6为基于Sagnac效应的双偏振光学拓扑结构。

具体实施方式

如附图1所示，将两个相同的高密度(如钨镍铜合金)均匀球用轻杆或簧片(可采用铝合金材质)支撑于圆盘或其它支撑面上，轻杆被电机或其它设备驱动以恒定功率绕竖直轴以某一角速度转动。将光纤环与轻杆或簧片固定在一起，使得光纤角加速度计固定于附图1所示的重力梯度探测装置上。如需按照附图3所示的差模模式实施，参照附图1类似执行即可，棒A、棒B均需按照附图1的方式各固定一光纤角加速度计。

光纤角加速度计的光学拓扑结构如附图5所示，光源可使用SLD或ASE光源，此外包括光源(激光器)、光学环行器、Y型波导、光纤环、光电探测器等器件。根据附图2所述的Sagnac效应，附图5中的光纤环可探测到角加速度β。

根据式(5)，使用相干解调的方法可得：

利用低通滤波器将直流量滤出，即可得到Γ_xx-Γ_yy和Γ_xy分量。

根据式(14)获取重力梯度的方式类似，使用相干解调的方法可得：

利用低通滤波器将直流量滤出，即可得到Γ_xx-Γ_yy和Γ_xy分量。

若需进一步提高探测精度，光纤角加速度计可采用其它精度更高的双偏振光学拓扑结构方案。例如附图6所示的双偏振光学拓扑结构方案。该方案可进一步排除外界磁场及残余热效应的影响，使得传感部分对于温度和磁场不敏感，提高探测精度及抗干扰性能。

以上说明了在xoy面上的实施具体方案。如果将整个装置由xoy面转至另外两个与之正交的面(如附图4所示，图中为了表示的方便对装置进行了平移，即图3所示的重力梯度探测装置可由xoy面转至另外两个与之正交的面，三者同时工作即可实现全重力梯度张量的测量)，可以得到Γ_xx-Γ_zz、Γ_zz-Γ_yy、Γ_yz、Γ_xz分量，结合重力梯度张量的特性，即可求解Γ，实现全重力梯度张量的测量。

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 (9)

1.一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的xoy或xoz或yoz侧面上设置一圆盘或支撑面，在该圆盘或支撑面上固定一棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中该棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)驱动所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度β；

3)设置圆盘或支撑面的侧面为xoy面时，根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；设置圆盘或支撑面的侧面为yoz面时，根据公式

解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；设置圆盘或支撑面的侧面为xoz面时，根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz。

2.一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的三个互相垂直的侧面xoy、yoz、xoz上分别设置一圆盘或支撑面，在每一圆盘或支撑面上固定一棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中该棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)分别或同时驱动各侧面的所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度，其中β_z为侧面xoy上的棒转动角加速度、β_x为侧面yoz上的棒转动角加速度、β_y为侧面xoz上的棒转动角加速度；

3)根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；根据公式

解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；根据公式

解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz；

4)根据步骤3)的解算结果得到梯度张量

Γ_ij分量表示i方向上的重力加速度g_i在j方向上的导数，i方向与j方向互相垂直，其中i，j∈{x，y，z}。

3.一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的xoy或xoz或yoz侧面上设置一圆盘或支撑面，在每一圆盘或支撑面上固定两个棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中第一棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒A，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；第二棒-质量块包括两个质量均为m的质量块c、d，以及连接该质量块c、该质量块d的棒B，该质量块c、该质量块d和该棒B均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块c的中心、该质量块d的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)驱动所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度；其中β_A为棒A转动角加速度、β_B为棒B转动角加速度；

3)设置圆盘或支撑面的侧面为xoy面时，根据公式β_Az-β_Bz＝-(Γ_xx-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_xycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；设置圆盘或支撑面的侧面为yoz面时，根据公式β_Ax-β_Bx＝-(Γ_zz-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_zycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；设置圆盘或支撑面的侧面为xoz面时，根据公式β_Ay-β_By＝-(Γ_xx-Γ_zz)sin(2ωt)-2Γ_xzcos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz。

4.一种基于Sagnac效应角加速度计的重力梯度探测方法，其步骤包括：

1)在仪器空间的三个互相垂直的侧面xoy、yoz、xoz上分别设置一圆盘或支撑面，在每一圆盘或支撑面上固定两个棒-质量块，在所述棒-质量块上固定一光纤角加速度计；其中第一棒-质量块包括两个质量均为m的质量块a、b，以及连接该质量块a、该质量块b的棒A，该质量块a、质量块b和该棒均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块a的中心、该质量块b的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；第二棒-质量块包括两个质量均为m的质量块c、d，以及连接该质量块c、该质量块d的棒B，该质量块c、该质量块d和该棒B均固定于该圆盘或支撑面上，该质量块c的中心、该质量块d的中心至该圆盘或支撑面原点的距离均为R；

2)分别或同时驱动各侧面的所述圆盘或支撑面以角速度ω转动，并测量t时刻后棒的转动角加速度，其中β_Az为侧面xoy上的棒A转动角加速度、β_Ax为侧面yoz上的棒A转动角加速度、β_Ay为侧面xoz上的棒A转动角加速度；β_Bz为侧面xoy上的棒B转动角加速度、β_Bx为侧面yoz上的棒B转动角加速度、β_By为侧面xoz上的棒B转动角加速度；

3)根据公式β_Az-β_Bz＝-(Γ_xx-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_xycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_yy、Γ_xy；根据公式β_Ax-β_Bx＝-(Γ_zz-Γ_yy)sin(2ωt)-2Γ_zycos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_zz-Γ_yy、Γ_zy；根据公式β_Ay-β_By＝-(Γ_xx-Γ_zz)sin(2ωt)-2Γ_xzcos(2ωt)解算重力梯度分量：Γ_xx-Γ_zz、Γ_xz；

4)根据步骤3)的解算结果得到梯度张量

Γ_ij分量表示i方向上的重力加速度g_i在j方向上的导数，i方向与j方向互相垂直，其中i，j∈{x，y，z}。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，该棒A与该棒B相互垂直放置。

6.如权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述质量块为质量相对于棒较大的质量体。

7.如权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述光纤角加速度计为基于Sagnac效应的光纤角加速度计。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光纤角加速度计包括一环行器的第一端口与光源连接，该环行器的第二端口与一Y型波导连接，用于将光源的光输入到该Y型波导；该Y型波导的另一侧两端口与一光纤环连接；该环行器的第三端口与一光电探测器连接，用于将该Y型波导返回的信号发送给该光电探测器。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光纤角加速度计包括一2*2耦合器，该2*2耦合器的一输入端与光源连接；该2*2耦合器的另一侧的第一端口经保偏延时环与第一环行器的第一端口连接，该第一环行器的第二端口与第一Y型波导连接，用于将光源的光输入到该第一Y型波导；该第一Y型波导的另一侧第一端口经第一偏振分束/合束器与一光纤环一端连接、第二端口经第二偏振分束/合束与该光纤环另一端连接；该第一环行器的第三端口与第一光电探测器连接，用于将该第一Y型波导返回的信号发送给该第一光电探测器；该2*2耦合器的另一侧的第二端口与第二环行器的第一端口连接，该第二环行器的第二端口与第二Y型波导连接，用于将光源的光输入到该第二Y型波导；该第二Y型波导的另一侧第一端口经该第一偏振分束/合束器与该光纤环一端连接、第二端口经该第二偏振分束/合束与该光纤环另一端连接；该第二环行器的第三端口与第二光电探测器连接，用于将该第二Y型波导返回的信号发送给该第二光电探测器。

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