[发明专利]基于光纤Fabry-Perot干涉仪的重力梯度测量方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤Fabry-Perot干涉仪的重力梯度测量方法，适用于惯导技术应用领域。本发明中，把光纤Fabry-Perot干涉仪的腔长两端分别固定在柔性机构的两个质量块上，两个质量块分别通过柔性铰链与支撑结构相连，由于重力梯度的影响，上下两个质量块产生的位移不同，则固定在两个质量块上的光纤Fabry-Perot腔长会发生变化，通过干涉测量出腔长的变化量，进而计算出重力梯度。本发明采用双光纤Fabry-Perot腔双点测量取平均值，光源由同一个光源分束产生，消除了光源不稳定等对测量结果的影响；测量结果为二者腔长变化量的平均值，消除光功率等的影响；柔性机构采用八个柔性铰链组成，双侧对称布局，有利于保证系统的稳定性和提高竖直方向上的测量精度。

主权项

基于光纤Fabry‑Perot干涉仪的重力梯度测量方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，柔性机构处于初始水平校准位置，此时两个质量块处于同一水平线上，受到相同的重力的影响，重力梯度为零，因此在竖直方向上没有位移差，此时光纤Fabry‑Perot腔长保持不变；第二步，柔性结构在初始水平位置的基础上旋转90度，信号解调出此时两个光纤Fabry‑Perot腔长的变化量分别为ΔS11和ΔS21，则第一次测量的上下质量块相对位移差为ΔS1： ΔS 1 = ΔS 11 + ΔS 21 2 ; 第三步，在第二步的基础上，柔性机构再次旋转180度，与第二步相比，两个质量块在竖直方向上位置互换，由于受到的重力不同，两个质量块产生位移差，信号解调出此时两个光纤Fabry‑Perot腔长的变化量ΔS12和ΔS22则第二次测量的两个质量块的相对位移差为ΔS2： ΔS 2 = ΔS 12 + ΔS 22 2 ; 第四步，计算第二步和第三步中两个质量块相对位移差的平均值，即为柔性机构由于重力梯度的影响产生的平均位移差ΔS；第五步，由位移差计算重力梯度：由平均位移差计算重力差Δg的公式为： Δg = ΔS · K b m 其中m为质量块的质量，Kb为柔性机构的刚度，则重力梯度Γ为： Γ = Δg h .