绝对重力仪中落体光心与质心间距的精确测量

发布时间：2024-03-24 22:24

　　为了减少用光学干涉法测量绝对重力过程中落体旋转对测量结果的影响,设计了基于扭摆法调校落体光心与质心间距的方法。采用标准模态分析落体的本征频率,推导光心与质心沿铅锤线方向偏移的测量方程。并分析了角锥棱镜折射率与气体阻尼分别对测量结果的影响。结果表明:入射角在0～0.1°之间,品质因子Q=1 000时,调校落体使光心与质心重合,旋转导致的重力加速度干扰最佳可控制在1.4μGal。

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【部分图文】：

图1落体旋转引入加速度干扰的原理示意图

式中:R为光心与质心的间距;ω为落体的旋转角速度;γ0为初始时刻光心质心所在直线与参考面的夹角。由于落体下落时间短，引起的偏转角度ωt很小，式(1)可简化为:

图2落体扭摆法原理示意图

扭摆法测量原理如图2所示，钨丝一端固定，另一端通过套管与落体质心正上方侧面处的夹具连接，落体由角锥棱镜与镜座组成。迈克尔逊干涉仪由落体、偏振分束器、激光器、角锥棱镜、光强探测器组成，用来测量光心沿测量方向的位移量。建立如图2所示坐标系，α、β、α1、β1、γ1为5个转动自由度，采....

图3角锥棱镜的反射光程

落体中角锥棱镜的折射率不同于空气的折射率，落体绕扭丝小角度扭转，即使落体的光心与质心重合，角锥棱镜的反射光程也有所差异，如图3所示。折射率导致光心z方向投影的测量误差为[14]:

图4光心质心z方向偏移量测量干扰项与入射角φ的关系

入射角φ是影响光心与质心z方向偏移量测量的重要误差来源。随着入射角增大，折射率引入的干扰项呈指数增长。当入射角在0～0.1°之间时，干扰项增长缓慢，约为1.3μm。因此入射角控制在0.1°以内，可使该项系统误差最小。(2考虑到气体阻尼，分析值对光心与质心在z方向偏移量测量的影响。....

本文编号：3938111