CN113267821B - 一种基于角运动的重力梯度测量方法及系统 - Google Patents

一种基于角运动的重力梯度测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于角运动的重力梯度测量方法及系统。本方法为：1)选取或者制备一个双探测质量装置，其所包含的探测质量体A、B所在直径与坐标轴横轴的夹角为γ；2)当在yoz面内A、B出现转动时，将转动角度θ、角加速度β发送给计算单元，建立
Figure DDA0003048936920000011
3)将该双探测质量装置处于xoz面、xoy面，建立
Figure DDA0003048936920000012
Figure DDA0003048936920000013
4)根据所建立关系式计算得到重力梯度全张量。本发明可采用主动、被动源探测，且大大降低了测量单元一致性的要求。

Description

一种基于角运动的重力梯度测量方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于角运动的重力梯度测量方法及系统，可用于地球重力场重力梯度观测范畴，如密度分布监测、地质资源勘查、地球构造研究、地球物理勘探、地震及地质灾害预警、海洋学与气候学、惯性导航等工程及科研领域。
背景技术
对地球重力场的测量本质上是对密度分布的探测，而重力梯度是重力加速度g＝[gx gy gz]的空间导数，其表达式如(1)式所示。
Figure BDA0003048936900000011
其中，主对角线的三个分量Γxx、Γyy、Γzz之和为0，即Γxx+Γyy+Γzz＝0；张量内元素关于主对角线对称相等，即Γxy＝Γyx、Γxz＝Γzx、Γyz＝Γzy。重力梯度的常用单位为厄缶，符号为E，E与SI单位制的换算关系为：1E＝10-9/s2。
由于重力梯度为重力的空间导数，其对于密度的空间分布变化也将更为灵敏，因而研究重力梯度测量仪器具有重要意义。
目前，重力梯度测量方案主要有两大类：扭矩法和差分法。前者通过检测参考质量体的静态力矩来获得重力梯度，而后者利用对两点的重力加速度进行差分来获得重力梯度。采用的测量手段包括旋转加速度计、静电悬浮、超导、激光干涉、MEMS等。对于扭矩法测量方案，其获取一个点的重力梯度的时间较长，且测量过程中会受到装置弹性不稳定等原因产生较大误差，目前很少使用。差分法为目前的主流测量方案，其中，旋转加速度计式探测手段采用外加调制的方式完成重力梯度探测，通常采用8个线加速度计作为测量单元，各测量单元之间的不一致性及对轴误差等因素抑制其测量精度的进一步提升。而其它测量方式则对于天然振动敏感，需要采取一定的隔振措施以保证测量的稳定性。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于角运动的重力梯度测量方法及系统，其原理为基于外界振动产生的探测质量角运动完成重力梯度的传感，外界振动既可以采用被动源(如天然振动)，也可采用主动源(如压电陶瓷)，适用面广阔，同时降低了使用要求，从原理上解决了现有测量手段存在的对于外界振动的敏感性问题；采用差模对偶的方案可使重力梯度信号翻倍、抑制共模干扰，抵消一部分环境影响；相比于旋转加速度计式重力梯度仪的装置，由使用4个以上线加速度计作为测量元件减少至1个或2个角加速度计，大大降低了在仪器一致性方面的要求。
不失一般性，本发明以装置整体处于竖直的yoz面为例进行分析，以下分析均基于左手坐标系方向。附图1展示了双探测质量装置的原理示意图，其中有两个质量均为m的探测质量体，分别标号为A、B；初始状态下，两探测质量体A、B被一半径为R的支撑圆环固定于边缘，两探测质量体的位置为过O点与y轴呈γ角的直线与支撑圆环的交点，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ,Rsinγ)、(-Rcosγ,-Rsinγ)；在O点存在一与支撑圆环联结的支点，被固定于与yoz面垂直的水平面xoy面上，用于支撑双探测质量体及支撑圆环。
设O点处的重力加速度为gy、gz，当整个装置在yoz面内受到外界振动出现θ角转动时，A的坐标变为(Rcos(γ+θ),Rsin(γ+θ))、B的坐标变为(-Rcos(γ+θ),-Rsin(γ+θ))。
设支撑圆环的质量为mr，则该装置的转动惯量为：
I＝(mr+2m)R2 (2)
考虑到重力梯度是小量，假设在仪器所占据的小空间内，重力梯度张量Γ的值相同，从而探测质量体A所在位置的重力加速度分别为：
gAy＝gy+ΓyyRcos(γ+θ)+ГyzRsin(γ+θ) (3)
gAz＝gz+ГyzRcos(γ+θ)+ГzzRsin(γ+θ) (4)
探测质量体B所在位置的重力加速度分别为：
gBy＝gy-ΓyyRcos(γ+θ)-ΓyzRsin(γ+θ) (5)
gBz＝gz-ΓyzRcos(γ+θ)-ΓzzRsin(γ+θ) (6)
从而可导出系统在重力梯度作用下的合力矩(设正方向为右手螺旋逆时针方向)：
Figure BDA0003048936900000021
结合转动定律M＝Iβ有：
2mR2Γyzcos[2(γ+θ)]+mR2(Γzz-Γyy)sin[2(γ+θ)]＝Iβ (8)
其中β为系统角加速度，当支撑圆环质量远小于探测质量时，可得：
Figure BDA0003048936900000022
(9)式建立了角运动与重力梯度分量Γyz、Γzz-Γyy之间的关系，因此在已知或测量得到θ、β、γ等角运动参量的情况下，即可实现基于角运动的重力梯度测量。如果将图1所示的装置旋转至xoy面，则可以得到角运动与重力梯度分量Γxy、Γyy-Γxx的关系：
Figure BDA0003048936900000031
其中，γ为探测质量体固定位置连线与x轴的夹角。
将装置旋转至xoz面，则可以类似得到角运动与重力梯度分量Γxz、Γzz-Γxx的关系：
Figure BDA0003048936900000032
其中，γ为探测质量体固定位置连线与x轴的夹角。
本发明可通过同一装置改变朝向进行三次测量(如前所述)或同时采用三个不同朝向装置进行一次测量等方式，然后根据测量结果结合(9)～(11)式及重力梯度张量性质计算得到重力梯度全张量。
该测量技术还可采用差模对偶方案，进一步优化信噪比：引入另一对偶装置，如图2所示，对偶装置的探测质量体被固定在以O点为原点对称分布于与y轴正半轴呈
Figure BDA0003048936900000033
角的直线上，其它条件与图1所示原始装置相同(即仅更换两探测质量体的位置)。类似可以得到该对偶装置角运动与重力梯度分量的关系：
Figure BDA0003048936900000034
对偶装置整体置于原始装置附近、朝向相同，将原始装置角加速度信号与对偶装置角加速度信号相减：
β-β(d)＝2Γyzcos[2(γ+θ)]+(Γzz-Γyy)sin[2(γ+θ)] (13)
可见，相比于仅用单装置的信号，使用差模对偶方案的信号强度可增大一倍，同时，其角加速度测量中受到共同环境影响的噪声还可在该过程中消除。
本发明的技术方案为：
一种基于角运动的重力梯度测量方法，其步骤包括：
1)选取或者制备一个双探测质量装置，其包括两个质量均为m的探测质量体A、B和一半径为R的支撑圆环，两探测质量体A、B固定于该支撑圆环上，两探测质量体的位置为该支撑圆环的一直径与该支撑圆环的交点；通过一支撑结构的支点与该支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该支撑圆环，将该双探测质量装置置于竖直的yoz面；初始状态下，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ,Rsinγ)、(-Rcosγ,-Rsinγ)，该双探测质量装置所在平面的坐标轴原点与该圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
2)当该双探测质量装置受到外界振动在yoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000041
Figure BDA0003048936900000042
3)将该双探测质量装置处于xoz面，当该双探测质量装置受到外界振动在xoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000043
xoz面竖直且与yoz面垂直；
4)将该双探测质量装置处于xoy面，当该双探测质量装置受到外界振动在xoy面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000044
其中，xoy面分别与yoz面、xoz面垂直；
5)该计算单元根据步骤2)～4)所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure BDA0003048936900000045
一种基于角运动的重力梯度测量方法，其步骤包括：
1)将三个双探测质量装置分别设置在相互垂直的yoz面、xoy面、xoz面；其中yoz面、xoz面为竖直面；所述双探测质量装置包括两个质量均为m的探测质量体A、B和一半径为R的支撑圆环，两探测质量体A、B固定于该支撑圆环上，两探测质量体的位置为该支撑圆环的一直径与该支撑圆环的交点；通过一支撑结构的支点与该支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该支撑圆环，将该双探测质量装置置于所在平面；初始状态下，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ,Rsinγ)、(-Rcosγ,-Rsinγ)，该双探测质量装置所在平面的坐标轴原点与该圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
2)当该双探测质量装置受到外界振动出现转动时，将监测到的该双探测质量装置在yoz面、xoy面、xoz面转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元根据收到的信息分别建立关系式
Figure BDA0003048936900000046
Figure BDA0003048936900000047
β|yoz为yoz面对应的角加速度β，β|xoz为xoz面对应的角加速度β，β|xoy为xoy面对应的角加速度β；
3)该计算单元根据所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure BDA0003048936900000051
进一步的，采用差模对偶方案计算得到重力梯度全张量Γ，其方法为：
1)在各双探测质量装置附近设置一对偶装置，其包括两个质量均为m的探测质量体a、b和一半径为R的第二支撑圆环，两探测质量体a、b固定于该第二支撑圆环上，两探测质量体的位置为该第二支撑圆环的一直径与该第二支撑圆环的交点；通过第二支撑结构的支点与该第二支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该第二支撑圆环，将该对偶装置置于竖直的yoz面；初始状态下，探测质量体a、b的初始坐标分别为
Figure BDA0003048936900000052
Figure BDA0003048936900000053
该对偶装置所在平面的坐标轴原点与该第二支撑圆环的圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
2)当该对偶装置受到外界振动出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元根据对偶装置在yoz面时收到的信息建立关系式
Figure BDA0003048936900000054
Figure BDA0003048936900000055
该计算单元根据对偶装置在xoz面时收到的信息建立关系式
Figure BDA0003048936900000056
该计算单元根据对偶装置在xoy面时收到的信息建立关系式
Figure BDA0003048936900000057
Figure BDA0003048936900000058
将(β|yoz-β(d)|yoz)作为yoz面对应的差模对偶方案角加速度β，将(β|xoz-β(d)|xoz)作为xoz面对应的差模对偶方案角加速度β，将(β|xoy-β(d)|xoy)作为xoy面对应的差模对偶方案角加速度β；
3)该计算单元根据所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure BDA0003048936900000059
进一步的，通过旋转运动传感器测量得到β；
进一步的，通过主动控制系统测量反馈得到γ，由伺服控制系统或角度传感器测量得到θ。
一种基于角运动的重力梯度测量系统，其特征在于，包括一支撑体、双探测质量装置和计算单元；其中，所述双探测质量装置，包括两个质量均为m的探测质量体A、B和一半径为R的支撑圆环，两探测质量体A、B固定于该支撑圆环上，两探测质量体的位置为该支撑圆环的一直径与该支撑圆环的交点；通过一支撑体的支点与该支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该支撑圆环，将该双探测质量装置置于设定平面；初始状态下，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ,Rsinγ)、(-Rcosγ,-Rsinγ)，该双探测质量装置所在平面的坐标轴原点与该圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
当该双探测质量装置处于yoz面，该双探测质量装置受到外界振动在yoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000061
将该双探测质量装置处于xoz面，当该双探测质量装置受到外界振动在xoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000062
Figure BDA0003048936900000063
xoz面竖直且与yoz面垂直；
当该双探测质量装置处于xoy面，该双探测质量装置受到外界振动在xoy面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000064
其中，xoy面分别与yoz面、xoz面垂直；
当该双探测质量装置处于xoy面，该双探测质量装置受到外界振动在xoy面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure BDA0003048936900000065
其中，xoy面分别与yoz面、xoz面垂直；
所述计算单元根据所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure BDA0003048936900000066
进一步的，所述支撑圆环为一转子5；两所述探测质量体A、B分别使用第一连接片3、第二连接片4固定在转子5上；转子5的中心有一个支撑母头6，用于将探测质量体与转子5整体支撑于支撑公头7、支撑基座8及支架9所构成的支撑体上；其中支撑公头7固定于支撑基座8中，支撑基座嵌套于支架9上。
本发明的实施方式如下：
如前所述，本发明提供的重力梯度测量基于角运动观测，根据(9)～(11)式可知，在已知或测量得到θ、β、γ等角运动参量的情况下，即可实现基于角运动的重力梯度测量。其中γ既可以是主动控制的动态量，其值由主动控制系统测量反馈得到，也可以是固定在某一个已知角度。在主动源振动(如使用压电陶瓷电机振动)的情况下，θ可以由伺服控制系统反馈得到，也可以自行使用角度传感器测量；在被动源振动(如利用天然振动或人工地震震动)的情况下，由于旋转量为一个小量，可进一步合理简化(9)～(11)式(可参见具体实施方式)。β可通过旋转运动传感器测量得到，如直接使用角加速度计/传感器测量，或使用角速度传感器积分得到，或使用角度传感器二次积分得到。
如采用差模对偶方案，则可在原始装置附近放置一朝向相同、两探测质量体的位置与原始装置垂直、其它要素相同的对偶装置，并根据(13)式计算重力梯度。
与现有技术相比，本发明的积极效果为：
本发明提供了一种基于角运动的重力梯度测量方法，与现有重力梯度测量技术相比，其使用面更广，既可以采用天然振动等被动源探测方式，也可采用压电陶瓷电机等主动源探测方式，降低了使用要求。相比于目前最常见的旋转加速度计式重力梯度测量方法，可降低测量元件数目，从而减小测量元件一致性的消极影响。可采用差模对偶方案，提升重力梯度信号的信噪比，抵消一部分环境影响。
附图说明
图1为双探测质量装置原理示意图；
图2为差模对偶装置示意图；
图3为重力梯度测量装置组图；
图4为重力梯度测量装置装配图；
图5为重力梯度解算系统关系示意图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明进行进一步详细描述。
一种采用被动源的基于角运动的重力梯度测量装置如图3所示，两个探测质量体(即第一探测质量体1和第二探测质量体2)分别使用第一连接片3、第二连接片4固定在转子5上且沿
Figure BDA0003048936900000071
线对称分布。转子5的中心有一个支撑母头6，用于将探测质量体与转子整体支撑于支撑公头7、支撑基座8及支架9所构成的支撑体上；其中支撑公头7固定于支撑基座8中，支撑基座嵌套于支架9上。该装置中，转子5质量远小于第一探测质量体1和第二探测质量体2。装置整体装配后的效果如图4所示。
由于采用天然地面振动作为探测源，其产生的外界振动θ很小，假设转子5正面所在平面为yoz面，则该装置的角加速度信号表达式可由(9)式得到：
Figure BDA0003048936900000081
上式左侧的角加速度采用光纤陀螺测量，其中光纤陀螺的光纤环固定于转子5外围，其它光器件置于转子5中下侧的托盘上。如图5所示，光纤陀螺光信号通过跳线传送至光电探测器，该模拟电信号传输给ADC后变为数字电信号，而后送入计算单元完成角加速度信号的处理，最后根据(14)式完成重力梯度的解算。
上述实施案例还可采用差模对偶方案进一步优化信噪比。在原始装置支撑基座8处支撑另一朝向相同、探测质量体沿
Figure BDA0003048936900000082
线对称分布(即第一探测质量体1、第二探测质量体2及第一连接片3、第二连接片4的固定方向与图3固定方向垂直)的对偶装置，其它条件与图3所示原始装置相同。该对偶装置的角加速度信号表达式为：
Figure BDA0003048936900000083
将原始装置角加速度信号(式(14))与对偶装置角加速度信号(式(15))相减，即可得到重力梯度Γzz-Γyy。相比于仅用原始装置的信号，差模对偶方案的信号强度可增大一倍，同时，其角加速度测量中受到共同环境影响的噪声还可在该过程中消除。
调整该装置的探测质量体分布(即调整γ)、改变转子朝向可得到其它重力梯度分量。
上述实施案例中用于测量角加速度的光纤陀螺还可替换为角加速度计/传感器、角度传感器等其它角运动传感器。
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)

1.一种基于角运动的重力梯度测量方法，其步骤包括：
1)选取或者制备一个双探测质量装置，其包括两个质量均为m的探测质量体A、B和一半径为R的支撑圆环，两探测质量体A、B固定于该支撑圆环上，两探测质量体的位置为该支撑圆环的一直径与该支撑圆环的交点；通过一支撑体的支点与该支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该支撑圆环，将该双探测质量装置置于竖直的yoz面；初始状态下，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ,Rsinγ)、(-Rcosγ,-Rsinγ)，该双探测质量装置所在平面的坐标轴原点与该圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
2)当该双探测质量装置受到外界振动，两探测质量体在yoz面内出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000011
Figure FDA0003048936890000012
3)将该双探测质量装置处于xoz面，当该双探测质量装置受到外界振动在xoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000013
xoz面竖直且与yoz面垂直；
4)将该双探测质量装置处于xoy面，当该双探测质量装置受到外界振动在xoy面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000014
其中，xoy面分别与yoz面、xoz面垂直；
5)该计算单元根据步骤2～4)所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure FDA0003048936890000015
2.一种基于角运动的重力梯度测量方法，其步骤包括：
1)将三个双探测质量装置分别设置在相互垂直的yoz面、xoy面、xoz面；其中yoz面、xoz面为竖直面；所述双探测质量装置包括两个质量均为m的探测质量体A、B和一半径为R的支撑圆环，两探测质量体A、B固定于该支撑圆环上，两探测质量体的位置为该支撑圆环的一直径与该支撑圆环的交点；通过一支撑体的支点与该支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该支撑圆环，将该双探测质量装置置于所在平面；初始状态下，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ,Rsinγ)、(-Rcosγ,-Rsinγ)，该双探测质量装置所在平面的坐标轴原点与该圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
2)当该双探测质量装置受到外界振动出现转动时，将监测到的该双探测质量装置在yoz面、xoy面、xoz面转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元根据收到的信息分别建立关系式
Figure FDA0003048936890000021
Figure FDA0003048936890000022
Figure FDA0003048936890000023
β|yoz为yoz面对应的角加速度β，β|xoz为xoz面对应的角加速度β，β|xoy为xoy面对应的角加速度β；
3)该计算单元根据所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure FDA0003048936890000024
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用差模对偶方案计算得到重力梯度全张量Γ，其方法为：
1)在各双探测质量装置附近设置一对偶装置，其包括两个质量均为m的探测质量体a、b和一半径为R的第二支撑圆环，两探测质量体a、b固定于该第二支撑圆环上，两探测质量体的位置为该第二支撑圆环的一直径与该第二支撑圆环的交点；通过第二支撑结构的支点与该第二支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该第二支撑圆环，将该对偶装置置于竖直的yoz面；初始状态下，探测质量体a的初始坐标为
Figure FDA0003048936890000025
Figure FDA0003048936890000026
探测质量体b的初始坐标为
Figure FDA0003048936890000027
该对偶装置所在平面的坐标轴原点与该第二支撑圆环的圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
2)当该对偶装置受到外界振动出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元根据对偶装置在yoz面时收到的信息建立关系式
Figure FDA0003048936890000028
Figure FDA0003048936890000029
该计算单元根据对偶装置在xoz面时收到的信息建立关系式
Figure FDA00030489368900000210
该计算单元根据对偶装置在xoy面时收到的信息建立关系式
Figure FDA00030489368900000211
Figure FDA00030489368900000212
将(β|yoz-β(d)|yoz)作为yoz面对应的差模对偶方案角加速度β，将(β|xoz-β(d)|xoz)作为xoz面对应的差模对偶方案角加速度β，将(β|xoy-β(d)|xoy)作为xoy面对应的差模对偶方案角加速度β；
3)该计算单元根据所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure FDA0003048936890000031
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过旋转运动传感器测量得到β。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过主动控制系统测量反馈得到γ，由伺服控制系统或角度传感器测量得到θ。
6.一种基于角运动的重力梯度测量系统，其特征在于，包括一支撑体、双探测质量装置和计算单元；其中，所述双探测质量装置，包括两个质量均为m的探测质量体A、B和一半径为R的支撑圆环，两探测质量体A、B固定于该支撑圆环上，两探测质量体的位置为该支撑圆环的一直径与该支撑圆环的交点；通过一支撑体的支点与该支撑圆环的圆心O连接，用于支撑该支撑圆环，将该双探测质量装置置于设定平面；初始状态下，探测质量体A、B的初始坐标分别为(Rcosγ，Rsinγ)、(-Rcosγ，-Rsinγ)，该双探测质量装置所在平面的坐标轴原点与该圆心O重合，γ为两探测质量体所在直径与坐标轴横轴的夹角；
当该双探测质量装置处于yoz面，该双探测质量装置受到外界振动在yoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000032
将该双探测质量装置处于xoz面，当该双探测质量装置受到外界振动在xoz面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000033
Figure FDA0003048936890000034
xoz面竖直且与yoz面垂直；
当该双探测质量装置处于xoy面，该双探测质量装置受到外界振动在xoy面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000035
其中，xoy面分别与yoz面、xoz面垂直；
当该双探测质量装置处于xoy面，该双探测质量装置受到外界振动在xoy面内两探测质量体出现转动时，将监测到的转动角度θ、角加速度β发送给计算单元；该计算单元建立关系式
Figure FDA0003048936890000036
其中，xoy面分别与yoz面、xoz面垂直；
所述计算单元根据所建立关系式及重力梯度张量性质，计算得到重力梯度全张量
Figure FDA0003048936890000041
7.如权利要求6所述的重力梯度测量系统，其特征在于，通过旋转运动传感器测量得到β。
8.如权利要求7所述的重力梯度测量系统，其特征在于，通过主动控制系统测量反馈得到γ，由伺服控制系统或角度传感器测量得到θ。
9.如权利要求6所述的重力梯度测量系统，其特征在于，所述支撑圆环为一转子(5)；两所述探测质量体A、B分别使用第一连接片(3)、第二连接片(4)固定在转子(5)上；转子(5)的中心有一个支撑母头(6)，用于将探测质量体与转子(5)整体支撑于支撑公头(7)、支撑基座(8)及支架(9)所构成的支撑体上；其中支撑公头(7)固定于支撑基座(8)中，支撑基座嵌套于支架(9)上。
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