CN207198347U - 绝对重力测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种绝对重力测量系统，包括：自由落体装置、激光干涉测量装置、隔振平台。所述自由落体装置包括壳体、设置在所述壳体内的真空仓、以及与所述真空仓传动连接的动力装置。所述动力装置用于控制所述真空仓在竖直方向的运动。所述落体设置于所述真空仓内。所述真空仓底部设置有真空仓观察窗用于观测所述落体的自由落体运动。所述绝对重力测量系统进一步包括设置在所述壳体内的真空仓位移测量装置。所述真空仓位移测量装置包括设置于所述壳体内部的光栅尺，以及固定安装在所述真空仓外壳的读数头。所述绝对重力测量系统进一步包括空气折射率测量装置，用于测量所述壳体内部的空气折射率。

Description

绝对重力测量系统

技术领域

本实用新型涉及精密仪器技术领域，尤其涉及一种绝对重力测量系统。

背景技术

绝对重力仪是一种通过测量敏感元件对重力场的响应来计算重力加速度绝对值的仪器，在计量、测绘、地震、地球物理、资源勘探和辅助导航等领域承担着重要测量任务。绝对重力仪根据敏感元件的线度可分为两类：一类是经典自由落体绝对重力仪，它以激光器波长为长度测量参考基准、原子钟频率为时间测量参考基准，以角反射棱镜为敏感元件，使用马赫-曾德尔型激光干涉仪测量角反射棱镜在真空中的自由落体运动位移。下落棱镜每移动二分之一激光波长的距离，光电探测器探测到的光强会发生一个整周期的变化。光电探测器将该光信号转换成均值为零的电信号，通过测量其过零点时间可反推出落体运动轨迹，拟合求解重力加速度值。另一类是原子干涉绝对重力仪，它利用原子能级分布概率对重力场的响应来测量重力加速度值。

由于原子干涉重力仪技术成熟较晚、复杂度较高，目前广泛应用的绝对重力仪仍是经典自由落体绝对重力仪。Micro-g LaCoste公司在早期JILA型绝对重力仪的基础上开发出了FG-5型绝对重力仪。该重力仪采用“无拖曳下落腔技术”有效地减小了残余空气的影响，并将激光干涉仪中的参考棱镜放置在“超级弹簧(Super Spring)”中组成隔振系统，以降低地面微振动对测量结果的影响。另外，该重力仪的隔振系统与真空下落腔共线布置，满足阿贝原则，可提高测量准确度及可靠性。在此基础上开发出的FG-5X型绝对重力仪带有补偿质量块，可减小地面反弹效应对测量结果的影响。这两种仪器的不确定度可达2μGal。此外，意大利国家计量院(INRIM)研发的IMGC-02型绝对重力仪采用上抛下落的运动方式，不确定度可达9μGal。中国计量科学研究院研制NIM系列绝对重力仪，该系列仪器曾多次参与国际绝对重力仪比对，不确定度优于10μGal。本课题组于2011年自主研制出T-1型高精度绝对重力仪。该重力仪同样采用经典自由落体结构，使用弹性下拉方式实现落体释放，并用高速信号采集系统采集小型化激光干涉仪的输出信号，不确定度可达到μGal量级。为提高仪器的机动性，Micro-g公司还研发出一款A-10型便携式绝对重力仪。该重力仪通过缩小真空腔和隔振系统、简化激光干涉仪、选用小型离子泵代替原离子泵等方法，简化系统的整体结构，可快速拆装，便于在测量地点之间移动。A-10型便携式绝对重力仪的精度可达10μGal。

在上述的所有绝对重力仪里，落体的下落过程全部发生在一个体积较大的真空腔中，且一般都带有离子泵来维持腔中的真空，以减小空气阻尼、空气浮力等对落体运动的干扰。这些绝对重力仪可以在实验室环境中实现高精度测量，但其系统较为复杂、沉重，不适用于环境恶劣的野外测量。

为此，必须设计更为轻便简单、机动性和可靠性更高的绝对重力仪。虽然上述A-10型便携式绝对重力仪相比其他重力仪而言体积更小，但由于它仍使用了传统结构，体积减小有限，且运输途中仍需要离子泵来维持真空，若遇到系统断电等突发情况，就会有真空泄漏的风险。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种轻便简单、机动性和可靠性更高，适用于环境恶劣的野外测量的绝对重力测量系统。

一种绝对重力测量系统，包括：

自由落体装置，用于实现落体的自由落体运动；

激光干涉测量装置，用于跟踪所述落体作自由落体运动以获取激光干涉条纹信号；

隔振平台，设置在所述自由落体装置与所述激光干涉测量装置之间，用于隔离地面震动对所述测量的影响，其中：

所述自由落体装置包括壳体、设置在所述壳体内的真空仓、以及与所述真空仓传动连接的动力装置，所述动力装置用于控制所述真空仓在竖直方向的运动，所述落体设置于所述真空仓内，所述真空仓底部设置有真空仓观察窗用于观测所述落体的自由落体运动；

所述绝对重力测量系统进一步包括设置在所述壳体内的真空仓位移测量装置，所述真空仓位移测量装置包括设置于所述壳体内部的光栅尺，以及固定安装在所述真空仓外壳的读数头；

所述绝对重力测量系统进一步包括空气折射率测量装置，用于测量所述壳体内部的空气折射率。

在其中一个实施例中，所述自由落体装置包括设置于所述壳体内部的支撑框架，所述支撑框架包括竖直设置的直线导轨；

所述真空仓滑动安装于所述直线导轨，在所述动力装置的驱动下沿所述直线导轨移动；

所述光栅尺安装于所述支撑框架，且与所述直线导轨平行间隔设置从而使得所述光栅尺与所述读数头相对设置。

在其中一个实施例中，所述支撑框架包括框架顶板、导轨支架和框架底板；所述导轨支架固定在所述框架顶板和所述框架底板之间，所述直线导轨设置于所述导轨支架上设置。

在其中一个实施例中，所述真空仓内壁固定设置有支撑结构，用于支撑所述落体。

在其中一个实施例中，所述真空仓为焊接密封，所述真空仓内的真空度为 10^-6Pa至10^-4Pa。

在其中一个实施例中，所述真空仓内设置有空气吸收剂。

在其中一个实施例中，

所述落体内设置有第一反射棱镜，用于反射所述激光干涉测量装置发出的测量激光；

所述隔震平台内设置有第二反射棱镜，用于反射所述第一反射棱镜反射的所述测量激光。

在其中一个实施例中，所述激光干涉测量装置包括：

第一分光元件，用于将准直激光分成相互垂直的所述测试激光和参考激光，所述测试激光传输至所述第一反射棱镜，并经过所述第一反射棱镜反射至所述第二反射棱镜；

第二分光镜，用于将穿过所述第二分光镜的所述参考激光，和经由所述第二反射棱镜反射至所述第二分光镜的所述测试激光进行光合；

光电探测器，用于将经由所述第二分光镜光合的所述测量激光与所述参考激光形成的干涉条纹转换成模拟信号。

在其中一个实施例中，所述空气折射率测量装置包括设置于所述壳体内部的传感器，所述传感器用于感测所述壳体内部的温度、气压和湿度。

在其中一个实施例中，所述绝对重力测量系统还包括：

数字信号处理器，所述数字信号处理器与所述动力装置和所述传感器电连接，用于控制所述动力装置，并通过所述传感器采集所述壳体内部的温度、气压和湿度；

与所述数字信号处理器连接的计算机，用于通过所述数字信号处理器给所述动力装置发送指令从而控制所述动力装置，并且根据所述数字信号处理器传回的所述壳体内部的温度、气压和湿度计算所述壳体内部的空气折射率；

与所述真空仓位移测量装置、所述激光干涉测量装置和所述计算机连接的数据采集卡，所述计算机通过所述数据采集卡获取所述激光干涉测量装置发出的激光干涉条纹信号和所述真空仓位移测量装置发出的真空仓位移信号；以及

与所述数据采集卡连接的原子钟，所述原子钟为所述数据采集卡提供标准的时钟参考信号。

本申请的绝对重力测量系统可以脱离离子泵工作，简化了绝对重力测量系统，提高了绝对重力测量野外作业的便捷性与可靠性。另外，本申请的技术方案还包括真空仓位移测量装置和空气折射率测量装置，从而可以通过由所述真空仓位移测量装置测量真空仓位移信息和所述空气折射率测量装置测量的壳体内部的空气折射率，对绝对重力的测量方法进行修正，从而获得更加准确的测量结果。因此，本申请的绝对重力测量系统具有轻便简单、机动性和可靠性更高，适用于环境恶劣的野外测量的优点。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的绝对重力测量系统的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中的绝对重力测量系统的自由落体装置的内部结构的正面视图；

图3为图2中的自由落体装置的内部结构的侧面视图；

图4为本实用新型一个实施例中的绝对重力测量系统的真空仓的内部结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例中的绝对重力测量系统的激光干涉测量装置的光路结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例中的绝对重力测量系统的结构框图；

图7为本实用新型一个实施例中的绝对重力测量系统的自由落体运动轨迹测量原理图。

主要元件符号说明

绝对重力测量系统 100

自由落体装置 10

顶部法兰 11

壳体 12

主腔体 13

底部观察窗 14

底部法兰 15

隔振平台 20

激光干涉测量装置 30

准直激光器 31

反射元件 32

第一分光元件 33

第二分光元件 34

透镜 35

光电探测器 36

数字信号处理器 40

计算机 50

数据采集卡 60

原子钟 70

真空仓 110

铜管 111

落体 112

真空仓顶板 113

第一反射棱镜 114

真空从仓底板 115

支撑结构 116

真空仓观察窗 117

真空仓侧壁 119

真空仓位移测量装置 120

光栅尺 122

读数头 124

安装座 126

空气折射率测量装置 130

动力装置 140

控制电机 142

柔性联轴器 143

同步带 144

行程开关 145

第一同步带轮 146

第二同步带轮 148

支撑框架 150

框架顶板 151

导轨支架 152

直线导轨 154

滑块 155

真空仓连接件 156

框架底板 157

第二反射棱镜 214

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、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实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1，本实用新型实施例提供一种绝对重力测量系统100，用于测量地球不同位置的绝对重力值。所述绝对重力测量系统100包括自由落体装置10、隔振平台20、激光干涉测量装置30、真空仓位移测量装置120和空气折射率测量装置130。

所述自由落体装置10设置于所述隔振平台20，用于实现落体112的自由落体运动。所述自由落体装置10包括壳体12、设置在所述壳体12内的真空仓110、以及与所述真空仓110传动连接的动力装置140。所述落体112设置于所述真空仓110内。所述动力装置140可以控制所述真空仓110在重力方向上移动，从而实现所述落体112做自由落体运动。所述壳体12内部为大气压强。可以理解，所述壳体12底部还具有底部观察窗14，可以使得激光进入以探测所述落体112。

所述隔振平台20设置于所述自由落体装置10与所述激光干涉测量装置30 之间，用于隔离底面震动对测量的影响。所述激光干涉测量装置30可以发射测量激光，并且通过所述测量激光来跟踪所述落体112，以获取所述落体112在做自由落体运动时的激光干涉条纹信号。所述真空仓位移测量装置120用于测量所述真空仓110下落时的真空仓位移信号。所述真空仓位移测量装置120包括设置于所述壳体12内部的光栅尺122，以及固定安装在所述真空仓110外壳的读数头124。所述空气折射率测量装置130设置于所述壳体12内部，用于测量所述壳体12内部的空气折射率。

请参见图2-3，所述壳体12可以由顶部法兰11、主腔体13、底部法兰15、底部观察窗14组成。其中，所述顶部法兰11、所述主腔体13和所述底部法兰 15可以采用铝合金材料制作，用于降低自由落体装置10的重量。可以理解，所述顶部法兰11、所述主腔体13和所述底部法兰15的材料不限于铝合金，也可采用其他金属材料制备。可以理解，所述壳体12的结构形状不限制，只要能够形成一个收纳空间即可。

在一个实施例中，所述自由落体装置10内部可以设置支撑框架150，用于安装所述真空仓110。所述支撑框架150包括框架顶板151、导轨支架152和框架底板157。所述导轨支架152固定在所述框架顶板151和所述框架底板157之间。所述导轨支架152上设置有直线导轨154。所述真空仓110滑动设置在所述直线导轨154上，从而可以沿着所述直线导轨154滑动。可以理解，所述直线导轨154可以匹配设置有滑块155。所述滑块155可以沿着所述直线导轨154做直线运动。所述真空仓110可以通过真空仓连接件156固定在所述滑块155上。从而，所述真空仓110在所述动力装置140的控制下，可以沿着所述直线导轨 154做直线运动，以实现所述落体112的自由落体运动。

所述光栅尺122可以固定安装于所述支撑框架150。具体地，所述光栅尺 122的两端可以分别固定于所述框架顶板151和所述框架底板157。所述光栅尺 122与所述直线导轨154平行间隔设置。所述读数头124设置在所述真空仓110 上。具体地，所述读数头124可以通过连接件126固定在所述真空仓110的上。因此，所述读数头124相对于所述光栅尺122的运动就是所述真空仓110相对于所述支撑框架150的运动。从而所述读数头124的位移等同于所述真空仓110 的位移。因此，所述真空仓位移测量装置120可以通过所述光栅尺122和所述读数头124测量出所述真空仓110的位移信息，也就是真空仓位移信息。可以理解，所述光栅尺122的测量范围应该大于所述真空仓110的最大速度。在一个实施例中，所述光栅尺122可连续输出0V方波或～5V方波，测量分辨率为 2×10^-6m。

所述动力装置140可以是各种能够提供动力的装置，只要能够控制所述真空仓110在重力方向竖直运动即可。所述动力装置140的作用是提供动力，从而控制所述真空仓110沿着所述直线轨道154运动。在一个实施例中，所述动力装置140包括控制电机142、柔性联轴器143、同步带144、行程开关145、第一同步带轮146和第二同步带轮148。所述控制电机142可以穿过所述壳体 12安装于所述支撑框架150。所述控制电机142的转轴与所述柔性联轴器143 相连。所述柔性联轴器143与所述第一同步带轮146连接。所述第一同步带轮 146安装于所述框架顶板151。所述第二同步带轮148安装于所述框架底板147。所述同步带12缠绕在所述第一同步带轮146和所述第二同步带轮148上，并与所述真空仓连接件156固定连接。所述控制电机142可以通过所述第一同步带轮146和所述同步带144带动所述真空仓连接件156运动，从而实现所述真空仓110的上升和下降，以及所述落体112的自由下落。所述行程开关145固定安装在所述轨道支架152上。当所述真空仓连接件156与所述行程开关145接触之后，所述控制电机142停止转动。

请参见图4，在一个实施例中，所述真空仓110包括铜管111、真空仓顶板 113、真空仓侧壁119、真空仓底板115、以及真空仓观察窗117。所述真空仓侧壁119设置在所述真空仓顶板113和所述真空仓底板115之间，三者共同形成一个封闭的真空腔体。所述落体112放置在所述真空腔体内。所述铜管11用于对所述真空腔体抽真空。所述真空仓顶板113、所述真空仓侧壁119、所述真空仓底板115可以通过焊接密封连接在一起。所述真空仓观察窗117设置在所述真空仓底板115。激光可以通过所述真空仓观察窗117进入所述真空仓110内部。可以理解，所述真空仓观察窗117与所述真空仓底板115之间也可以通过焊接密封连接在一起。可以理解，所述真空仓110的材料应该具有一定的强度，并且适合做真空仓，可以但是不限于金属。在一个实施例中，所述真空仓110为铝合金材料制成。所述真空仓110内壁上还可以设置有支撑结构116，用于支撑所述落体112。可以理解，所述支撑结构11上还可以设置凹槽，与所述落体112 上设置的凸起结构配合，从而使得所述落体112稳定的放置在所述支撑结构116 上。在一个实施例中，所述支撑结构116为支撑环。所述落体112放置在所述支撑环上。所述落体112内部还设置有第一反射棱镜114。所述第一反射棱镜 114可以反射从所述真空仓观察窗117射入的激光，用于测量。可以理解，所述第一反射棱镜114的结构不限制，可以根据需要选择。

所述隔振平台20可以由机械弹簧和精密控制系统组成，以实现超过20秒的本征振荡周期，具有较好的隔离地面振动的效果。所述隔振平台20可以悬挂有第二反射棱镜214，用于与所述激光干涉测量装置30配合组成光路，将所述落体112的所述第一反射棱镜114反射的激光发射到所述激光干涉测量装置30。可以理解，所述第二反射棱镜214的结构不限制，可以根据需要选择。

所述激光干涉测量装置30用于测量所述落体112作自由落体运动的激光干涉条纹信号。所述激光干涉条纹信号用于计算所述落体112的绝对重力加速度。可以理解，所述激光干涉测量装置30的结构不限，只要能够实现上述功能即可。请一并参见图5，在一个实施例中，所述激光干涉测量装置30可以包括准直激光器31、反射元件32、第一分光元件33、第二分光元件34、透镜35、以及光电探测器36。所述准直激光器31用于发射出准直激光，其可以通过一个激光器和以及准直器组成。所述反射元件32用于将所述准直激光器31发出的准直激光反射进入所述第一分光元件33。可以理解，当所述准直激光直接进入所述第一分光元件33时，所述反射元件32是可选元件。所述第一分光元件33可以将所述准直激光分为测试激光和参考激光。所述测试激光和所述测试激光相互垂直。所述测试激光输入所述第一反射棱镜114，并经由所述第一反射棱镜114反射至所述第二分光元件34。所述参考激光输入所述第二分光元件34，并与所述测试激光合光后进入所述光电探测器36。经过所述第二分光元件34的所述参考激光和所述测试激光可以通过所述透镜35后进入所述光电探测器36。所述光电探测器36可以将经由所述第二分光元件34光合的所述测量激光与所述参考激光形成的干涉条纹转换成模拟信号。可以理解，所述透镜35也可以是可选择元件。所述第一分光元件33和所述第二分元件34都可以为分光镜。

请参见图6，所述绝对重力测量系统100，还可以包括数字信号处理器40、与所述数字信号处理器40连接的计算机50、数据采集卡60、以及原子钟70。所述数字信号处理器40与所述动力装置140和所述空气折射率测量装置130电连接。所述数字信号处理器40用于控制所述动力装置140，并通过所述空气折射率测量装置130采集所述壳体12内部的温度、气压和湿度。所述计算机50 用于通过所述数字信号处理器40给所述动力装置140发送指令从而控制所述动力装置140，并且根据所述数字信号处理器40传回的所述壳体12内部的温度、气压和湿度计算所述壳体12内部的空气折射率。所述数据采集卡60与所述真空仓位移测量装置120、所述激光干涉测量装置30和所述计算机50电连接。所述计算机50通过所述数据采集卡60获取所述激光干涉测量装置30发出的激光干涉条纹信号和所述真空仓位移测量装置120发出的真空仓位移信号。所述原子钟70与所述数据采集卡60连接，所述原子钟70为所述数据采集卡60提供标准的时钟参考信号。所述原子钟70可以是任何基准钟，比如铷原子钟。所述数字信号处理器40可以使用任何形式的嵌入式处理器。

下面详细介绍所述自由落体装置10如何实现所述落体112的自由落体运动。

(1)、通过所述控制电机142转动，使得所述真空仓连接件156向上运动，并带动所述真空仓110向上运动，从而将所述真空仓110和放置在其中的所述落体112运送至所述壳体12的顶部位置。

(2)、当所述真空仓连接件156与所述行程开关145接触之后，所述控制电机142停止转动。

(3)、通过所述控制电机142反向转动，使得所述真空仓连接件156向下运动。所述真空仓110随所述真空仓连接件156加速向下运动。所述真空仓110 的运动加速度大于重力加速度。所述落体112与所述支撑结构116分离，此时所述落体112仅受到重力的作用，开始向下作自由落体运动。

(4)、当所述真空仓110向下运动到所述壳体12的底部位置时，所述控制电机10减速。所述支撑结构116与作自由落体运动的所述落体112重新接触，并且一起作减速运动，直至静止。

(5)、重复以上(1)-(4)步骤，可以重复实现所述落体112的自由落体运动。

与现有技术相比，本申请的技术方案采用高真空维持技术，通过焊接密封技术保持小型化真空仓内的真空度，巧妙地实现了落体的自由落体运动。小型化真空仓的采用使重力仪可以脱离离子泵工作，简化了绝对重力测量系统，提高了绝对重力测量野外作业的便捷性与可靠性。另外，本申请的技术方案还包括真空仓位移测量装置和空气折射率测量装置，从而可以通过由所述真空仓位移测量装置测量真空仓位移信息和所述空气折射率测量装置测量的壳体内部的空气折射率，对绝对重力的测量方法进行修正，从而获得更加准确的测量结果。因此，本申请的绝对重力测量系统具有轻便简单、机动性和可靠性更高，适用于环境恶劣的野外测量的优点。

本申请实施例还提供一种采用所述绝对重力测量系统100的绝对重力测量方法，包括：

通过所述动力装置140控制所述真空仓110由所述壳体12顶部竖直向下运动，从而使得所述落体112做自由落体运动；

通过所述激光干涉测量装置30跟踪所述落体112做自由落体运动以获取激光干涉条纹信号；

通过所述真空仓位移测量装置120测得所述真空仓110下落时的真空仓位移信号；

通过所述空气折射率测量装置130测得所述壳体12内部的空气折射率；以及

根据所述激光干涉条纹信号、所述真空仓位移信号和所述空气折射率计算绝对重力加速度。

以下介绍如何通过所述激光干涉条纹信号、所述真空仓位移信号和所述空气折射率计算绝对重力加速度。在一个下落周期内，所述真空仓110与所述落体112一同下落。下落过程中所述落体112相对所述真空仓110的位移、以及所述真空仓110相对所述激光干涉测量装置30的位移均发生改变。上述改变将导致测量臂光程变化，此时所述激光干涉条纹信号已不能表征所述落体112的位移绝对值，而应通过分析测量臂光程变化的方法重建所述落体112的轨迹，具体过程如下。

请参见图7，表示下落过程中i时刻(实线)和i+1时刻(虚线)所述真空仓110与所述落体112的位置关系。矩形代表所述真空仓110，直角三角形代表所述落体112内的所述第一角反射棱镜114。箭头代表i时刻(实线)和i+1时刻(虚线)的测量臂光束。x为所述落体112的位移，y为所述真空仓110的真空仓位移，二者均取竖直向下为正方向，下标i表示它们各自在i时刻的取值。记测量臂光程为z，则从i时刻到i+1时刻z的变化为：

z_i+1-z_i＝2(y_i+1-y_i)(n_TPf-n_vac)+2(x_i+1-x_i)n_vac (1)

式中n_TPf表示激光干涉仪测量臂附近空气折射率，n_vac为真空仓内残余气体的折射率。由(1)式可知，通过测量真空仓位移y、空气折射率n_TPf与激光干涉条纹信号z，可以重建真空中的自由落体轨迹x。这三个物理量分别由绝对重力测量系统100的所述激光干涉测量装置30、所述真空仓位移测量装置120和所述空气折射率测量装置130得到。因此，通过上述三个物理量就可以计算出所述落体112的准确自由落体轨迹，从而计算出绝对重力加速度。

由于本申请中所述的所述真空仓110随所述落体112一同下落，根据公式 (1)，所述激光干涉测量装置30测量到的激光光程变化不再等同于落体的自由落体运动位移。通过所述真空仓位移测量装置120和所述空气折射率测量装置 130安装在所述自由落体装置10中，以配合所述激光干涉测量装置30，可以保证测量结果的准确性。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的相关装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述程序可存储于一计算机可读取存储介质中，如本实用新型实施例中，所述程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被所述计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory， RAM)等。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，随其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种绝对重力测量系统，包括：

自由落体装置，用于实现落体的自由落体运动；

激光干涉测量装置，用于跟踪所述落体作自由落体运动以获取激光干涉条纹信号；

隔振平台，设置在所述自由落体装置与所述激光干涉测量装置之间，用于隔离地面震动对所述测量的影响，其特征在于：

所述自由落体装置包括壳体、设置在所述壳体内的真空仓、以及与所述真空仓传动连接的动力装置，所述动力装置用于控制所述真空仓在竖直方向的运动，所述落体设置于所述真空仓内，所述真空仓底部设置有真空仓观察窗用于观测所述落体的自由落体运动；

所述绝对重力测量系统进一步包括设置在所述壳体内的真空仓位移测量装置，所述真空仓位移测量装置包括设置于所述壳体内部的光栅尺，以及固定安装在所述真空仓外壳的读数头；

所述绝对重力测量系统进一步包括空气折射率测量装置，用于测量所述壳体内部的空气折射率。

2.如权利要求1所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述自由落体装置包括设置于所述壳体内部的支撑框架，所述支撑框架包括竖直设置的直线导轨；

所述真空仓滑动安装于所述直线导轨，在所述动力装置的驱动下沿所述直线导轨移动；

所述光栅尺安装于所述支撑框架，且与所述直线导轨平行间隔设置从而使得所述光栅尺与所述读数头相对设置。

3.如权利要求2所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述支撑框架包括框架顶板、导轨支架和框架底板；所述导轨支架固定在所述框架顶板和所述框架底板之间，所述直线导轨设置于所述导轨支架上设置。

4.如权利要求1所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述真空仓内壁固定设置有支撑结构，用于支撑所述落体。

5.如权利要求1所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述真空仓为焊接密封，所述真空仓内的真空度为10^-6Pa至10^-4Pa。

6.如权利要求5所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述真空仓内设置有空气吸收剂。

7.如权利要求1所述的绝对重力测量系统，其特征在于，

所述落体内设置有第一反射棱镜，用于反射所述激光干涉测量装置发出的测量激光；

所述隔振平台内设置有第二反射棱镜，用于反射所述第一反射棱镜反射的所述测量激光。

8.如权利要求7所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述激光干涉测量装置包括：

第一分光元件，用于将准直激光分成相互垂直的测试激光和参考激光，所述测试激光传输至所述第一反射棱镜，并经过所述第一反射棱镜反射至所述第二反射棱镜；

第二分光镜，用于将穿过所述第二分光镜的所述参考激光，和经由所述第二反射棱镜反射至所述第二分光镜的所述测试激光进行光合；

光电探测器，用于将经由所述第二分光镜光合的所述测量激光与所述参考激光形成的干涉条纹转换成模拟信号。

9.如权利要求1所述的绝对重力测量系统，其特征在于，所述空气折射率测量装置包括设置于所述壳体内部的传感器，所述传感器用于感测所述壳体内部的温度、气压和湿度。

10.如权利要求9所述的绝对重力测量系统，其特征在于，还包括：

数字信号处理器，所述数字信号处理器与所述动力装置和所述传感器电连接，用于控制所述动力装置，并通过所述传感器采集所述壳体内部的温度、气压和湿度；

与所述数字信号处理器连接的计算机，用于通过所述数字信号处理器给所述动力装置发送指令从而控制所述动力装置，并且根据所述数字信号处理器传回的所述壳体内部的温度、气压和湿度计算所述壳体内部的空气折射率；

与所述真空仓位移测量装置、激光干涉测量装置和所述计算机连接的数据采集卡，所述计算机通过所述数据采集卡获取所述激光干涉测量装置发出的激光干涉条纹信号和所述真空仓位移测量装置发出的真空仓位移信号；以及与所述数据采集卡连接的原子钟，所述原子钟为所述数据采集卡提供标准的时钟参考信号。