[发明专利]一种可移动冷原子绝对重力加速度传感器有效
| 申请号： | 201710128755.3 | 申请日： | 2017-03-06 |
| 公开（公告）号： | CN106959473B | 公开（公告）日： | 2019-02-19 |
| 发明（设计）人： | 吴彬;周寅;程冰;翁堪兴;付志杰;王肖隆;林强 | 申请（专利权）人： | 浙江工业大学 |
| 主分类号： | G01V7/14 | 分类号： | G01V7/14 |
| 代理公司： | 杭州天正专利事务所有限公司 33201 | 代理人： | 王兵;黄美娟 |
| 地址： | 310014 浙*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种可移动冷原子绝对重力加速度传感器，属于绝对重力加速度精密测量领域。所述传感器由真空单元、光路单元、磁屏蔽单元、被动隔振平台、加速度计和倾斜计等组成。其中，真空单元主要基于玻璃材料粘接而成，其与光路单元直接在自由空间对接；所述磁屏蔽单元用于减小外界磁场对绝对重力测量的影响；所述被动隔振平台用于压制地面振动噪声的干扰；另外，所述加速度计和倾斜计主要用于随机振动的主动补偿和垂线的获取，辅助于绝对重力测量。本发明的特征在于，所述真空单元通光自由度高、体积小、重量轻，其直接与光路单元对接使测量系统紧凑、稳定、环境适应性强。本发明主要解决冷原子绝对重力仪小型化、轻量化、可移动等关键技术问题。 | ||
| 搜索关键词： | 一种 移动 原子 绝对 重力加速度 传感器 | ||
【主权项】：
1.一种可移动冷原子绝对重力加速度传感器，包括真空单元(10)、上平板光路单元(20)、下平板光路单元(30)、支撑单元(40)、倾斜计(50)、加速度计(60)、磁屏蔽单元(70)和被动隔振器单元(80)；其中，所述真空单元(10)固定在上下平板中间，上下平板通过支撑单元(40)连接，上平板光路单元(20)在自由空间与真空单元(10)对接，倾斜计(50)、加速度计(60)放置在下平板上，磁屏蔽单元(70)包围上下平板，并放置在被动隔振器单元(80)上；所述真空单元(10)的主体部分由玻璃材料粘接而成，由二维磁光阱(14)、三维磁光阱(17)、干涉区(18)、探测区(19)部分组成；二维磁光阱下方安置有铷源(11)，铷源由放置在无氧铜管内的铷气室组成；通过二维分子泵抽气口(12a)，二维磁光阱与外围分子泵连接；二维磁光阱下方有用于连接二维磁光阱和二维金属管道(13b)的玻璃管，玻璃管与金属通过铟丝压接密封；二维磁光阱周围放置二维磁光阱线圈(15a)；二维磁光阱(14)通过二级差分管(16)与三维磁光阱(17)连接，二级差分管由实心玻璃块组成，中间逐级有两段相互连通的小孔，两边分别粘接在二维和三维真空腔体上；三维磁光阱(17)由六片玻璃板粘接而成，三维磁光阱下方依次是干涉区(18)和探测区(19)，三维磁光阱线圈(15b)由水平方向上的两对反亥姆霍兹线圈组成；偏置场线圈(15c)由竖直方向的亥姆霍兹线圈构成；主真空抽气口(13c)在三维磁光阱的一侧，由玻璃管组成，一端通过粘接与三维腔连接，另一端通过铟丝与三维金属管道(13d)连接；三维分子泵抽气口(12b)与离子泵(29)连接到三维金属管道(13d)；所述光路单元由上平板光路(20)和下平板光路(30)组成；上平板光路由一套分光系统组成，提供二维竖直光束(21)、二维水平光束(22)、二维的推送光束(23)、三维相互垂直的三激光束(24、25、26)；另外，上平板还提供吹送光(27)和拉曼光(28)，分别从水平方向和竖直方向入射到真空单元(10)；下平板光路由分离的光学元器件搭建，包括二维光束反射器(32a)和两个三维光束反射器(32b、32c)，所述的二维光束反射器(32a)和两个三维光束反射器(32b、32c)均由四分之波片和反射镜粘接组合而成；集成探测光路单元(33)的后方放置反射器(34)，侧方放置原子荧光收集系统(35)；另外，拉曼光反射器(31)放置在真空单元正下方；所述真空单元与光路单元直接在自由空间对接，其中，各光束先由上平板光路分配，再经上平板反射器直接在自由空间传送至真空单元；所述集成探测光路单元(33)输出水平相互平行且间距相等的三束激光；所述磁屏蔽单元(70)由高磁导率材料组成，离子泵(29)在磁屏蔽单元的外部。
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- 黄腾超;庞斌;贺青;舒晓武;刘承 - 浙江大学
- 2014-05-15 - 2017-01-11 - G01V7/14
- 本发明公开了一种双真空腔式落体控制绝对重力仪及应用方法。一种双真空腔式落体控制绝对重力仪，包括水平基座、双真空腔落体控制系统、激光干涉系统、振动隔离系统、铷原子钟和上位机，双真空腔落体控制系统位于水平基座上，激光干涉系统位于水平基座的下方，振动隔离系统位于激光干涉系统的下方。本发明的落体棱镜位于一小真空腔中真空度可保持在10‑6Pa以下，减小残余分子的阻力，降低了测量误差。落体控制的动力源直线超声电机，体积小、定位精确、振动小，能有效减小真空腔的体积，降低了真空腔设计难度和真空度维持成本，并且直线超声电机向上托运和向下释放落体时只产生较小振动，能有效减小由于振动所带来的测量误差。
- 基于双干涉仪的自由落体绝对重力测量方法及系统-201410455839.4
- 冯金扬 - 中国计量科学研究院
- 2014-09-09 - 2017-01-04 - G01V7/14
- 本发明提供了一种基于双干涉仪的自由落体绝对重力测量系统，设置有上下对称的干涉仪，所述干涉仪包括固定棱镜、活动棱镜和分光镜，通过相同频率的激光光源照射所述干涉仪分别发生干涉；上、下活动棱镜设置在同一个落体内，上、下活动棱镜的光心相距预定距离，在垂直方向上落体质心位于两个所述光心中间。本系统能够消除落体偏摆对自由落体绝对重力测量精度的影响。本发明同时还提供了一种基于双干涉仪的自由落体绝对重力测量方法。
- 一种重力加速度检测装置-201620330664.9
- 唐淑红 - 湖南人文科技学院
- 2016-04-19 - 2016-09-07 - G01V7/14
- 本实用新型公开了一种重力加速度检测装置，包括底座，所述底座的右侧上部固定安装有检测装置，所述底座的上侧固定安装有支撑杆，所述支撑杆的中部活动连接有移动平台，所述移动平台的下部固定安装有光电开关和距离传感器，所述支撑杆的上端固定安装有固定平台，所述固定平台的上部固定安装有电磁控制装置，所述电磁控制装置包括外壳，所述外壳的内腔上部固定安装有控制器，所述外壳的内腔中部固定安装有铁柱，所述铁柱的内腔中设置有线圈，所述铁柱的底部内腔中固定安装有隔磁板，所述铁柱的底部设置有底板。本实用新型结构简单，采用光电开关和距离传感器，减小了小球下降高度和时间的测量误差，从而使得测量结果具有较高的测量精度。
- 高精度绝对重力仪用光学倍频式激光干涉系统及应用-201520253241.7
- 黄腾超;庞斌;贺青;舒晓武;刘承 - 浙江大学
- 2015-04-23 - 2015-09-09 - G01V7/14
- 本实用新型公开了一种高精度绝对重力仪用光学倍频式激光干涉系统及应用，它包括稳频激光器、准直扩束镜、可调反射镜、分束器、参考棱镜、落体棱镜、水平液面、反射棱镜、光阑、聚焦透镜、光电探测器；激光由稳频激光器发出，经准直扩束镜后由可调反射镜反射后竖直向下传输，再经分束器分为竖直向下传输的测试光束和水平向右传输的参考光束，其中测试光束分别经过参考棱镜和落体棱镜的多次反射后射向水平液面，然后反射后按原光路返回与参考光束汇合，产生干涉条纹，干涉光束经过打开的光阑被聚焦透镜汇聚于光电探测器上。一种采用所述系统的绝对重力仪。本实用新型可将测试精度提高多倍，能简单有效地调节测试光束的方向，保证其与重力加速度方向平行。
- 重力加速度的测量装置-201420154824.X
- 孙福玉 - 赤峰学院
- 2014-03-27 - 2014-09-03 - G01V7/14
- 本实用新型公开了一种重力加速度的测量装置。包括：支架(1)、第一固定杆(2)、第二固定杆(3)、电磁铁(4)、铁球(5)、激光二极管(6)、第一光电二极管(7)、反光板(8)、聚光灯泡(9)、固定环(10)、第二光电二极管(11)、单片机(12)、LCD液晶显示器(13)。单片机(12)控制电磁铁(4)的导通与关闭，第一光电二极管(7)、第二光电二极管(11)的输出分别送入单片机(12)，单片机(12)将处理结果送入LCD液晶显示器(13)显示。
- 一种重力加速度测量装置-201420114729.7
- 杨绍荣 - 金华职业技术学院
- 2014-03-08 - 2014-08-13 - G01V7/14
- 本实用新型涉及测量领域，特指一种采用物体自由下落时，下落的距离与下落时间的平方以及重力加速度成正比的原理测量重力加速度的一种重力加速度测量装置。主要由送料盘、轴承座、横杆、圆螺母、立柱、行星轮系、工作台、减速箱、数控电机、透明塑料管、插销、凸轮、弹簧和接料盘构成。所述行星轮系主要由主轴、行星架、四支相同的行星轴、静止太阳轮、四只相同的行星轮和太阳轮构成。本测量装置结构简单，测量原理合理，测量过程简便，能够较准确测量重力加速度。
- 一种重力加速度测量装置及测量方法-201410092272.9
- 杨绍荣 - 金华职业技术学院
- 2014-03-08 - 2014-05-28 - G01V7/14
- 本发明涉及测量领域，特指一种采用物体自由下落时，下落的距离与下落时间的平方以及重力加速度成正比的原理测量重力加速度的一种重力加速度测量装置及测量方法。测量装置主要由送料盘、轴承座、横杆、圆螺母、立柱、行星轮系、工作台、减速箱、数控电机、透明塑料管、插销、凸轮、弹簧和接料盘构成。所述行星轮系主要由主轴、行星架、四支相同的行星轴、静止太阳轮、四只相同的行星轮和太阳轮构成。这种测量方法所用测量器材结构简单，测量原理合理，测量过程简便，能够较准确测量重力加速度。
- 重力加速度的测量装置及测量方法-201410082065.5
- 吴书清;李春剑;粟多武;徐进义 - 中国计量科学研究院
- 2014-03-07 - 2014-05-14 - G01V7/14
- 本发明实施例公开了一种重力加速度的测量装置及方法，其中，装置包括：铷钟，用于测量被测落体的下落时间t；激光干涉仪，用于在被测落体下落的过程中产生干涉条纹；测振仪，用于测量地面振动位移；干涉条纹采集单元，用于采集干涉条纹的个数，以计算得到被测落体的下落位移X；振动采集单元，用于采集测振仪发生的地面振动位移，以表示参考棱镜发生的位移Y；补偿处理单元，用于根据公式S=X-Y，得到被测落体在下落时间t内的实际下落位移S；拟合处理单元，用于对三组以上下落时间t及其对应实际下落位移S的数据组（S，t）进行最小二乘法拟合，得到重力加速度g的数值。本发明实施例可以得到更加准确的加速度g的数值。
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