[实用新型]一种基于冷原子束干涉仪的水平重力梯度测量传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于重力勘测技术领域，特别涉及一种基于冷原子束干涉仪的水平重力梯度测量传感器。

背景技术

地质结构中质量和密度分布的不均匀会导致地表重力及重力梯度场的异常。而作为重力位的更高阶微商，重力梯度场具有比重力场更高的空间分辨率和灵敏度。因此，重力梯度测量在资源勘察、环境监测和国防建设等领域具有非常广泛的应用和重要意义。

目前较成熟的重力梯度仪方案主要包括：美国 Bell Aerospace 公司和澳大利亚 BHP Billiton 公司所采用的“旋转加速度计方案”（J. B. Lee，FALCON gravity gradiometer technology, BHP Billiton Discovery Technologies, 1～4,1992）、英国 ARKeX 公司所采用的“超导方案”（M. V. Moody, H. J. Paik, and E. R. Canavanc, Three-axis superconducting gravity gradiometer for sensitive gravity Experiments,Rev.Sci.Instrum.73, 3957, 2002）、法国航空航天中心（ONERA）所采用的“静电加速度计方案”（P Touboul, B Foulon, M Rodrigues, J.P Marque, In orbit nano-g measurements, lessons for future space missions, Aerospace Science and Technology,8,431,2004），以及本实用新型所涉及的“原子干涉仪方案”（M. J. Snadden, J. M. McGuirk, P. Bouyer, et al, Measurement of the earth’s gravity gradient with an atom interferometer-based gravity gradiometer, Phys. Rev. Lett. 81,971,1998）。  

与旋转加速度计和静电加速度计方案相比，原子干涉仪方案具有更高的理论精度（目前已经实现了10^-12g的单个重力仪(S. M. Dickerson, J. M. Hogan, A. Sugarbaker, et al, Multiaxis inertial sensing with long-time point source atom interferometry, Phys. Rev. Lett.111,083001,2013)）,与精度相当的超导方案相比，由于不需要极端的超导条件，因此更具有体积、功耗和成本等方案的工程化优势。此外，其他各方案均以相对加速度计（重力仪）为构成单元，无法给出绝对的重力值，而且不同加速度之间的系统误差之差也会引入重力梯度测量的结果，而原子干涉重力梯度仪由两个绝对重力梯度仪组成，不仅可以进行绝对的重力梯度测量，也可以一并给出绝对重力值。