專(zhuān)利名稱(chēng)：重力梯度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重力梯度儀，并且尤其是(但不限于)涉及一種 航空用重力梯度儀。本發(fā)明具有用于測(cè)量重力梯度張量的對(duì)角分量和 非對(duì)角分量的特殊應(yīng)用。
背景技術(shù)：
重力儀在地質(zhì)勘探中被廣泛地使用，以測(cè)量地球重力場(chǎng)的一階導(dǎo) 數(shù)。由于將重力場(chǎng)的空間變化與運(yùn)動(dòng)體加速度的暫時(shí)波動(dòng)區(qū)分開(kāi)是比 較困難的，因此盡管在開(kāi)發(fā)能夠測(cè)量地球重力場(chǎng)的一階導(dǎo)數(shù)的重力儀 方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，然而這些測(cè)量通常只能對(duì)地上固定設(shè)備獲 得有效勘探的足夠的精度。重力梯度儀(與重力儀相區(qū)別)被用于測(cè)量重力場(chǎng)的二階導(dǎo)數(shù)， 并且其使用測(cè)量低至標(biāo)準(zhǔn)重力的1012分之一的重力之間的差值所需的 傳感器。典型地，這種設(shè)備用于試圖定位諸如包括鐵礦和含烴地質(zhì)構(gòu)造的 礦床之類(lèi)的沉積物。由本申請(qǐng)人的公司部分地?fù)碛袡?quán)利的國(guó)際公開(kāi)WO90/07131公開(kāi) 了一種重力梯度儀。所述梯度儀包括常平架軸承裝置，所述常平架軸 承裝置包括三個(gè)同心環(huán)，在該常平架軸承裝置中安裝有傳感設(shè)備。所 述傳感設(shè)備通常包括兩個(gè)分別位于屏蔽殼體中的、間隔開(kāi)的桿，并且 每個(gè)桿均安裝在腹板軸承(web bearing)上。由于在這個(gè)申請(qǐng)中公開(kāi)的 儀器包括大量的部件，因此相對(duì)復(fù)雜并且相對(duì)較重，這對(duì)航空應(yīng)用尤 為不利。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種重力梯度儀，其用于測(cè)量重力梯度張量的分量， 所述重力梯度儀包括傳感器，用于測(cè)量重力梯度張量的分量；安裝架，用于提供圍繞三個(gè)基本上正交的軸線的旋轉(zhuǎn)，并且用于 支撐所述傳感器，所述安裝架包括(a) 第一安裝件；(b) 第二安裝件；(c) 第一彎曲腹板(flexureweb)，用于樞轉(zhuǎn)地連結(jié)所述第一安 裝件和所述第二安裝件，以使其圍繞第一軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)；(d) 所述第二安裝件具有第一部件、第二部件和第三部件，所述 第一部件通過(guò)第二彎曲腹板連接至第二部件，以將第一部件樞轉(zhuǎn)地連 結(jié)至第二部件，以圍繞與第一軸線正交的第二軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)；以及(e) 所述第三部件通過(guò)第三彎曲腹板連結(jié)至第二部件，以將第三 部件樞轉(zhuǎn)地連結(jié)至第二部件，以圍繞與第一軸線和第二軸線正交的第 三軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。由于安裝架利用彎曲腹板來(lái)實(shí)現(xiàn)圍繞三個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)，因此組成 安裝架所需的部件的數(shù)量能夠顯著地降低，并且實(shí)際上減少至兩個(gè)部 件，從而降低了梯度儀的復(fù)雜性以及梯度儀的重量。在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器包括第一質(zhì)量體和第二質(zhì)量體。優(yōu)選地，第一彎曲腹板將第一安裝件分成主安裝部分和副安裝部 分，傳感器被連接至所述主安裝部分和副安裝部分中的一個(gè)上，使得 主安裝部分能夠圍繞第一彎曲腹板相對(duì)于副安裝部分樞轉(zhuǎn)，從而第一 安裝件和第二安裝件樞轉(zhuǎn)地連結(jié)，以圍繞第一軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，第二安裝件連接至所述主安裝部分和副安裝部分中的另 一個(gè)上。優(yōu)選地，傳感器連接至主安裝部分，并且所述第二安裝件連接至 副安裝部分。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一質(zhì)量體包括第一桿，并且第二質(zhì) 量體包括第二桿。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一桿連結(jié)至第一安裝件，并且第二 桿連結(jié)至第一安裝件。優(yōu)選地，第一桿和第二桿彼此橫交地設(shè)置。更優(yōu)選地，第一桿和 第二桿彼此正交地設(shè)置。優(yōu)選地，第一桿位于固定至第一安裝件的第一殼體中，第一桿通 過(guò)第四彎曲腹板連接至第一殼體部，以響應(yīng)重力場(chǎng)而相對(duì)于第一殼體 運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，第二桿位于固定至第一安裝件的第二殼體中，并且通過(guò) 第五彎曲腹板連接至第二殼體，以使第二桿能夠響應(yīng)重力場(chǎng)而相對(duì)于 第二殼體運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，第一殼體和第二殼體連結(jié)至第一安裝件的主部分，并且 第二安裝件連接至第一安裝件的副部分。優(yōu)選地，第四彎曲腹板和第五彎曲腹板具有公共的旋轉(zhuǎn)軸線。優(yōu)選地，第一桿和第二桿具有關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器用于輸 出指示響應(yīng)重力梯度的桿的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。
優(yōu)選地，第一殼體和第一桿為整體式(monolithic)結(jié)構(gòu)，并且所述第二殼體和第二桿為整體式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，第二安裝件為整體式結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，第二彎曲腹板通過(guò)在第二安裝件上構(gòu)造第一割線(cut) 以分離第一部件和第二部件而形成，所述割線延伸穿過(guò)第二安裝件的 除了限定第二彎曲腹板的部分之外的部分。優(yōu)選地，第三彎曲腹板由在第二安裝件中的、分離第二部件和第 三部件的第二割線而形成，所述第二割線自始至終延伸穿過(guò)第二安裝 件的除了限定第三彎曲腹板的部分之外的部分。優(yōu)選地，第二安裝件為筒形，并且第一割線形成在第二安裝件的 筒壁中，以形成具有兩個(gè)彼此對(duì)角的腹板部的第一彎曲腹板，并且第 二彎曲腹板由壁中的第二切割線形成，并且由兩個(gè)彼此對(duì)角的腹板部 形成。優(yōu)選地，第一部件具有安裝凸耳，所述凸耳用于將安裝架安裝在 杜瓦瓶中，以對(duì)梯度儀進(jìn)行低溫操作。


現(xiàn)將通過(guò)實(shí)例的方式參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中 圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的梯度儀的示意圖； 圖2為形成優(yōu)選實(shí)施例的梯度儀的安裝架的一部分的第一安裝件 的立體圖；圖3為安裝架的第二安裝件的視圖； 圖4為從圖3的安裝件的下側(cè)觀察的視圖； 圖5為沿圖3的線IV-IV剖開(kāi)的剖視圖； 圖6為沿圖3的線V-V剖開(kāi)的剖視圖7為組裝結(jié)構(gòu)的視圖；圖8為示出了安裝在常平架結(jié)構(gòu)上的傳感器的視圖；圖9為優(yōu)選實(shí)施例的桿的平面圖；圖IO為示出了致動(dòng)器控制的視圖；圖11為示出了可旋轉(zhuǎn)支撐系統(tǒng)的操作的框圖；圖12為優(yōu)選實(shí)施例的梯度儀的視圖；圖13為第二實(shí)施例的第一安裝件的視圖；圖14為圖13的安裝架的一部分的視圖，其中示出了第一安裝件 的彎曲腹板的位置和范圍；圖15為從下方觀察的圖13的安裝架的視圖；圖16為圖13的安裝架的視圖，其中包括第二實(shí)施例的第二安裝件；圖17為穿過(guò)圖16中示出的組件的剖面圖；圖18為從圖17中示出的部分的下方觀察的視圖；圖19為從第二實(shí)施例的第二安裝件的下方觀察的視圖；圖20為從上方觀察的圖19的第二安裝件的視圖；圖21為第二實(shí)施例的第二安裝件的分解視圖；圖22為根據(jù)第二實(shí)施例的組裝的安裝架和傳感器的視圖；圖23為梯度儀的立體圖，其中去除了外真空容器的一些；圖24為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的用于支撐桿的殼體的平面圖；圖25為圖24的殼體的一部分的更詳細(xì)的視圖； 圖26為在優(yōu)選實(shí)施例中使用的轉(zhuǎn)換器的視圖； 圖27為與圖25類(lèi)似的視圖，但其中示出了位于適當(dāng)位置的圖26 的轉(zhuǎn)換器；圖28為圖29和圖30的電路的輔助說(shuō)明的視圖； 圖29為涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電路圖，其中特別示出了使用 傳感器中的一個(gè)作為角加速度計(jì)的情況； 圖30為頻率調(diào)諧電路；圖31為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的穿過(guò)致動(dòng)器的剖面圖； 圖32為圖31的致動(dòng)器的一部分的視圖-,
圖33為示出了優(yōu)選實(shí)施例的梯度儀的傳感器的平衡(balancing) 的視圖；以及圖34為當(dāng)平衡梯度儀時(shí)使用的校準(zhǔn)傳感器的電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的重力梯度儀的示意圖。圖1中所示的梯度儀包括夾壁的杜瓦瓶1，其被支撐在外部平臺(tái)2 中。外部平臺(tái)2能夠圍繞三個(gè)正交軸線調(diào)節(jié)杜瓦瓶以及從而調(diào)節(jié)杜瓦 瓶的內(nèi)容物。外部平臺(tái)2是通常已知的，并且其由適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)等進(jìn)行 調(diào)節(jié)也是公知的。因此，將不提供詳細(xì)的說(shuō)明。真空容器3設(shè)置在杜瓦瓶中，并且杜瓦瓶被供應(yīng)有諸如流體氦He 之類(lèi)的液化氣，這樣梯度儀可以在低溫下操作。杜瓦瓶1由端板4封 閉，端板4包括用于連接電導(dǎo)線(未示出)至外部部件(未示出)的 連接器5a。容器3由端板9封閉，端板9包括用于連接電導(dǎo)線(未示出)至 連接器5a的連接器5b。梯度儀具有主殼體61，其由十二面環(huán)62和半 球形圓頂63形成(參見(jiàn)圖12)。內(nèi)部安裝架5連接至環(huán)62。環(huán)62承 載支架65，其中饋通凸緣9連結(jié)至支架65。在容器3的上方設(shè)有頸塞 11，其由將泡沫塑料體llb夾在中間的擋板lla形成。擋板lla被支撐 在中空棒93上，中空棒93延伸至容器3并且還用于對(duì)容器3抽真空。參考圖2，示出了梯度儀的可旋轉(zhuǎn)安裝架5 (圖7)的第一安裝件 10，其包括基底12和直立外周壁14。外周壁14具有多個(gè)切除部16。 基底12支撐集線器(hub) 18。圖3和圖4示出了第二安裝件20，其包括外周壁22和頂壁24。 外周壁22具有用于將安裝件連結(jié)至殼體61的四個(gè)凸耳B。頂壁24和 外周壁22限定開(kāi)口 28。外周壁22具有第一部件25、第二部件26和 第三部件27。第二安裝件20為整體式集成結(jié)構(gòu)，并且第一部件25通 過(guò)在除了形成彎曲腹板處之外的整個(gè)外周壁上構(gòu)造環(huán)形割線19而形 成，如將在下文中所描述的。第三部件27通過(guò)在除了形成彎曲腹板處 之外的整個(gè)外周壁22上構(gòu)造第二環(huán)形割線29而形成，這也將在下文 中進(jìn)行描述。通過(guò)將集線器18定位在開(kāi)口 28中，并且使凸耳13穿過(guò) 相應(yīng)地切除部16，而使第二安裝件20安裝在第一安裝件10上，如圖 7中所示。第一安裝件10結(jié)合(join)至第二安裝件20。第一彎曲腹板31 形成在第一安裝件10中，使得安裝件10的第一安裝部能夠圍繞板31、 相對(duì)于安裝件10的第二安裝部樞轉(zhuǎn)。這些將參考圖13至圖21中示出 的第二實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)地描述。凸耳13將安裝架5連接在容器3中，而容器3位于杜瓦瓶1中， 以低溫操作梯度儀。而杜瓦瓶安裝在第一外部平臺(tái)中，以進(jìn)行對(duì)梯度儀的圍繞三個(gè)正 交x、 y、 z軸線的旋轉(zhuǎn)控制。安裝架5安裝傳感器40 (其將在下面進(jìn) 行更詳細(xì)的描述，并且其優(yōu)選為質(zhì)量四極的形式)，以對(duì)圍繞x、 y和 z軸線的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行更精細(xì)地旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，以尤其在梯度儀被機(jī)載時(shí)進(jìn)行測(cè) 量的過(guò)程中，使梯度儀穩(wěn)定。第一彎曲腹板31允許第一安裝件10圍繞圖7中示出的z軸線相 對(duì)于第二安裝件20運(yùn)動(dòng)。圖5禾D圖6分別為沿線IV和V(它們依次為沿圖3中示出的割線 19和39)剖開(kāi)的視圖。外周壁22可以由諸如線切割器之類(lèi)的任何適 當(dāng)?shù)那懈钤O(shè)備進(jìn)行切割。圖5示出了由割線27形成的底表面19a，如 從圖3和圖5中表現(xiàn)出的，割線27具有兩個(gè)倒置的v形峰34，峰34
的頂點(diǎn)未被切割，從而形成第二彎曲腹板33，其將第一部件25結(jié)合至 第二部件26。因此，第二部件26能夠圍繞圖7中的x軸線相對(duì)于第一 部件25樞轉(zhuǎn)地旋轉(zhuǎn)。第二割線29在圖6中示出，并且此外可以看到 由割線29形成的底表面29a。此外，第二割線29形成兩個(gè)v形峰35 并且峰35的頂點(diǎn)未被切割，從而形成第三彎曲腹板37，其將第二部件 26連結(jié)至第三部件27。因此，第三部件27能夠圍繞圖7中的y軸線 樞轉(zhuǎn)地旋轉(zhuǎn)。圖8示出了安裝在安裝架上的傳感器40。傳感器40為由第一質(zhì) 量塊和第二質(zhì)量塊形成的正交四極響應(yīng)器(OQR)傳感器，第一質(zhì)量 塊和第二質(zhì)量塊的形式為第一桿41和第二桿42 (在圖8中未示出)， 其中第二桿42與桿41正交并且具有與桿41相同的形狀。桿41形成在第一殼體45中，并且桿42形成在第二殼體47中。 桿41和殼體45與桿42和殼體47類(lèi)似，其區(qū)別僅在于一個(gè)桿相對(duì)于 另一個(gè)桿旋轉(zhuǎn)90。，這樣所述桿彼此正交。因此，僅僅描述殼體45。殼體45具有端壁51和外周側(cè)壁52a。端壁51通過(guò)螺釘?shù)?未示 出)連接至第一安裝件IO的壁14的輪緣75 (圖2和圖7)。桿41通 過(guò)在壁51中的割線57而形成，除了將桿41結(jié)合至壁51的第四彎曲 腹板59處未受到切割。在圖9中的桿41的俯視圖中放大地示出了彎 曲腹板。因此，桿41能夠響應(yīng)重力場(chǎng)中的變化，相對(duì)于殼體45樞轉(zhuǎn)。 桿42以與上述相同的方式進(jìn)行安裝，并且也可以響應(yīng)重力場(chǎng)的變化圍 繞第五彎曲腹板59相對(duì)于其殼體47樞轉(zhuǎn)。殼體47連接至第一安裝件 IO的基底12 (圖2)。桿41和殼體45與彎曲腹板59 —起為集成整體式結(jié)構(gòu)。設(shè)置轉(zhuǎn)換器71 (在圖2至圖6中未示出)用于測(cè)量桿的移動(dòng)，并 且用于產(chǎn)生指示移動(dòng)量以及由此指示通過(guò)桿感測(cè)的重力場(chǎng)中差值的測(cè) 量的輸出信號(hào)。圖10為示出了通過(guò)圍繞三個(gè)正交軸線(x、 y、 z)旋轉(zhuǎn)安裝架5 而使得梯度儀穩(wěn)定的致動(dòng)器控制的示意性框圖?？梢詾橛?jì)算機(jī)、微處 理器等的控制器50輸出信號(hào)至致動(dòng)器52、 53、 54和55。致動(dòng)器52可 以圍繞x軸線旋轉(zhuǎn)安裝架5，致動(dòng)器54可以圍繞y軸線旋轉(zhuǎn)安裝架5， 并且致動(dòng)器54可以圍繞z軸線旋轉(zhuǎn)安裝架5。然而，在優(yōu)選的實(shí)施例 中，四個(gè)致動(dòng)器52、 53、 54和55中的兩個(gè)致動(dòng)器被用于圍繞各軸線 旋轉(zhuǎn)安裝架，這樣圍繞各軸線的旋轉(zhuǎn)由通過(guò)兩個(gè)致動(dòng)器提供的兩個(gè)線 性運(yùn)動(dòng)的結(jié)合而引起。通過(guò)各致動(dòng)器提供的線性運(yùn)動(dòng)將參考圖31和圖 32進(jìn)行描述。安裝架5的位置被監(jiān)控，從而可以向控制器50提供適當(dāng) 地反饋，及向致動(dòng)器提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，以根據(jù)在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 中(在航空器內(nèi)或者在航空器的后部拖拽)穩(wěn)定支架的要求旋轉(zhuǎn)支架 10。優(yōu)選的實(shí)施例還包括角加速度計(jì)，其形狀與桿41和桿42類(lèi)似，但是其形狀為零值四極矩而進(jìn)行調(diào)節(jié)。線加速度計(jì)是簡(jiǎn)單的擺動(dòng)裝置， 其具有作為彎曲鉸鏈的單個(gè)微樞軸。圖11為用在優(yōu)選實(shí)施例中的反饋控制的視圖。圖12為待安裝在杜瓦瓶1中以進(jìn)行低溫操作的梯度儀的剖開(kāi)的視 圖，而杜瓦瓶1將被安裝在外部平臺(tái)中。盡管圖2至圖8示出了頂部 和底部具有桿41和桿42的梯度儀，然而該儀器實(shí)際上向其一側(cè)旋轉(zhuǎn) (90° )，這樣桿41和桿42最終如圖12中所示。圖12示出了安裝架5，其設(shè)置在殼體61中并且通過(guò)環(huán)62和透明 半球形端部63形成。環(huán)62具有連接器69，該連接器69用于將設(shè)置在 殼體61中的轉(zhuǎn)換器71 (參見(jiàn)圖8)和SQuID (超導(dǎo)量子干涉設(shè)備)電 子儀器的內(nèi)部線路連接至連接器5b (圖1)。
轉(zhuǎn)換器71測(cè)量桿41和桿42的位移角，并且控制電路(未示出) 被構(gòu)造用于測(cè)量它們之間的差值。可以基于來(lái)自加速度計(jì)和溫度傳感器的數(shù)字化信號(hào)在數(shù)值上執(zhí)行 誤差修正。轉(zhuǎn)換器71為SQuID基轉(zhuǎn)換器，并且誤差修正可以通過(guò)SQuID基 轉(zhuǎn)換器的大動(dòng)態(tài)范圍和線性得以實(shí)現(xiàn)。圖13至圖21示出了第二實(shí)施例，其中類(lèi)似的部分表示與上述類(lèi) 似的部件。在本實(shí)施例中，第一安裝件IO具有有效地形成用于接收凸耳(未 示出)的槽口 (slot)的切除部80，所述凸耳在切除部80中連接至安 裝件IO，并且也連接至圖19至圖21所示的第二安裝件20。在本實(shí)施 例中，凸耳為分離部件，與利用第二安裝件部分20 (其形成第二彎曲 腹板33和第三彎曲腹板37)切割相比，這樣凸耳可以變得更小和更易 于制造。在圖13中，割線87用于限定集線器18的部分18a。割線87在 88處隨后沿徑向向內(nèi)延伸，并且隨后包圍中間部分18c，如由割線101 所示。割線101隨后沿切割線18d和18e進(jìn)入中間部分18c，以限定中 芯18f。中芯18f通過(guò)作為切割線18e和18d之間的未被切割的部分的 彎曲腹板31連接至中間部分18c。由此，部分10a形成安裝架IO的主 安裝部分，除了部分18a通過(guò)彎曲腹板31與部分10a結(jié)合之外，部分 10a與安裝架IO的副安裝部分10a分離。部分18a有效地形成允許部 分18a相對(duì)于部分10a沿z方向圍繞彎曲腹板31旋轉(zhuǎn)的軸線。如圖14中所示，切割線88從圖14中示出的上端至下端向外傾斜，
并且中芯18c以相應(yīng)的形狀向外傾斜，如圖17中清楚地示出的。如從圖13至圖18所顯示的，第一安裝件10為八角形而非圓形， 與之前的實(shí)施例相同。圖19至圖21示出了第二安裝件20。圖16示出了安裝在第一安 裝件10中的第二安裝件20。如圖19和圖20中清楚地示出的，第二安 裝件20具有與切除部80對(duì)齊以接收凸耳(未示出)的切除部120。凸 耳能夠通過(guò)穿過(guò)凸耳并進(jìn)入螺栓孔121中的螺栓而螺栓連接至第二安 裝件20。在安裝件20固定至第一安裝件IO之前，凸耳(未示出)即 安裝至安裝件20。在圖19和圖20的實(shí)施例中，峰34和倒置峰35被扁平化，而不 是如之前實(shí)施例中的V形。在本實(shí)施例中，頂壁24設(shè)有中心孔137和兩個(gè)附連孔138a。設(shè)置 三個(gè)較小的孔139a，以便于在需要拆卸時(shí)將殼體45推出部分18a。當(dāng) 第二安裝件20位于第一安裝件10中時(shí)，中間部分18c的上部突出穿過(guò) 孔137，如圖16中清楚地示出的。這樣，安裝件20能夠由穿過(guò)孔138 并進(jìn)入部分18a中的孔139b (參見(jiàn)圖13)的緊固件連接至安裝件10。由此，當(dāng)?shù)谝粴んw45及其關(guān)聯(lián)(associated)桿41被連接至殼體 10的輪緣75，并且第二殼體47被連接至基底12時(shí)，殼體45和47及 其關(guān)聯(lián)桿41和42由此能夠圍繞由彎曲腹板31、彎曲腹板33和彎曲腹 板37限定的三個(gè)正交軸線移動(dòng)。如圖21中清楚地看出的，其中圖21為構(gòu)成第二安裝件20的三個(gè) 部件25、 26和27的分解圖，通過(guò)孔137、孔138和孔139形成的開(kāi)口 延伸穿過(guò)安裝件20。應(yīng)當(dāng)理解，在圖21中示出的安裝件20具有整體 式結(jié)構(gòu)，并且僅通過(guò)分解視圖示出，以清晰地示出彎曲腹板33和35 的位置。顯然，圖21中示出的彎曲腹板33與部件26結(jié)合，并且圖21 中示出的彎曲腹板35與部件27結(jié)合?？?37、 138和139限定一通道， 當(dāng)?shù)诙惭b件20位于第一安裝件10中時(shí)，第一安裝件10的軸線或第 一部分18a可以延伸穿過(guò)該通道。由此，當(dāng)?shù)诙惭b件20固定至部分18a時(shí)，第二安裝件20能夠 圍繞由彎曲腹板31限定的z軸線相對(duì)于第一安裝件10的第一部分10a 樞轉(zhuǎn)，同時(shí)由部分18a形成的第二部分保持固定。如上所述，通過(guò)第二 安裝件20圍繞彎曲腹板33和35的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)獲得了圍繞x軸線和y軸 線的運(yùn)動(dòng)。圖22示出了固定至殼體45和47的線性和環(huán)形加速度計(jì)90。重力梯度在具有任何質(zhì)量分布的剛性體上施加扭矩(假定其具有 非零值四極矩)。對(duì)在x-y平面中和圍繞z軸線樞轉(zhuǎn)的平面物體而言， 四極為沿x和y方向的慣性矩之間的差值。由此，正方形或圓形具有 零值四極矩，而長(zhǎng)方形具有非零值的四極矩。所產(chǎn)生的扭矩為構(gòu)成由梯度儀測(cè)量的信號(hào)。存在兩個(gè)動(dòng)態(tài)干擾，它們也能夠產(chǎn)生扭矩并由此成為誤差源。首先是線性加速度。如果質(zhì)心并非恰好位于旋轉(zhuǎn)中心，即桿是"失衡的"，則產(chǎn)生扭 矩。桿41和42盡可能地平衡(利用平頭螺絲來(lái)調(diào)節(jié)質(zhì)心的位置)， 然而這并非是足夠的，因此存在殘余誤差。這種誤差可以通過(guò)測(cè)量線 性加速度并且利用此來(lái)在數(shù)值上減去信號(hào)的錯(cuò)誤部分而進(jìn)行修正。其次是角動(dòng)。
在角動(dòng)上存在兩個(gè)方面，每一方面產(chǎn)生不同的誤差。 第一方面為角加速度。角加速度通過(guò)其慣性矩(即使四極矩為零)在質(zhì)量分布上產(chǎn)生扭 矩。這是巨大的誤差，并且采用兩種優(yōu)先選用的技術(shù)來(lái)抵消它。首先是使用內(nèi)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。這在圖10的框圖中進(jìn)行了描繪。在此，Ho表示圍繞安裝件5樞轉(zhuǎn)的傳感器組件(根據(jù)圖9)。模塊A表示致 動(dòng)器，其提供了反饋扭矩，以通過(guò)抵消所施加的干擾來(lái)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)。T 表示測(cè)量所施加的干擾的效果的傳感器(或轉(zhuǎn)換器)。這是角加速度 計(jì)。在旋轉(zhuǎn)控制中利用角加速度計(jì)是不常見(jiàn)的，通常使用陀螺儀和/或 高阻尼傾斜儀，但是為了實(shí)現(xiàn)我們的目的，由于誤差與角加速度干擾 成比例，因此角加速度計(jì)是更優(yōu)的。其次是使用共模抑制CMRR，為此需要使用兩個(gè)正交桿。對(duì)這兩 個(gè)桿而言，由角加速度產(chǎn)生的誤差扭矩為沿相同的方向，而由重力梯 度產(chǎn)生的信號(hào)扭矩為沿相反的方向。因此，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)桿之間的偏差，感測(cè)梯度但不感測(cè)角加速度。為此，提供兩個(gè)分離的角加速度計(jì)90 (在圖22中標(biāo)示為90'，以 易于識(shí)別)。我們這里具有來(lái)自該對(duì)OQR桿41和42的兩個(gè)獨(dú)立的輸 出信號(hào)。第一信號(hào)與偏差成比例，其給出了梯度信號(hào)，并且第二信號(hào) 與它們的偏差和成比例，其與角加速度成比例且提供用于z軸線旋轉(zhuǎn)控 制的傳感器。x軸線和y軸線要求分離的角加速度計(jì)。由于兩個(gè)桿的樞轉(zhuǎn)軸線 并非完全平行，因此要求圍繞這些軸線的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，以及要求抵消
由角度干擾產(chǎn)生的第二形式的誤差，這將在下文中討論。 第二方面為角速度。角速度產(chǎn)生離心力，所述離心力也為誤差源。通過(guò)致動(dòng)器提供的內(nèi)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性降低了角運(yùn)動(dòng)，這樣誤差低于l厄缶(Eotvos)。圖23示出了主體61和連接器69，其中去除了半球形端部。圖24為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的殼體45的平面圖。如從圖24 中顯示出的，殼體45為圓形而不是如圖8的實(shí)施例示出的八角形。殼體45以與通過(guò)位于桿41的質(zhì)心的彎曲腹板59描述的方式相同 的方式支撐桿41。桿41為人字形，盡管人字形與前述實(shí)施例的形狀略 微不同，且具有與彎曲腹板59相對(duì)的更為圓滑的邊緣41e，并且槽形 壁部41f、 41g和41h毗鄰彎曲腹板59。桿41的端部具有螺紋孔300， 所述螺紋孔300接收可以為諸如平頭螺釘之類(lèi)的插塞形式的螺紋構(gòu)件 301。在殼體45的外周壁52a中，孑L 300與孔302對(duì)準(zhǔn)?？?02能夠通 過(guò)螺絲起子或其它工具接近插塞301，這樣插塞301能夠被旋鈕入或旋 出孔300，以調(diào)節(jié)插塞301在孔中的位置，以平衡質(zhì)量體41，從而使 得重心位于彎曲腹板59。如圖24中所示，孔300與圖24中的水平方向和垂直方向成45° 角。由此，在圖24中示出的兩個(gè)孔302彼此相對(duì)成直角。圖24還示出了用于接收轉(zhuǎn)換器71的開(kāi)口 305，所述轉(zhuǎn)換器71用 于監(jiān)控桿41的運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生傳送至SQUID設(shè)備的信號(hào)。典型地，轉(zhuǎn)換 器為線圈的形式，并且當(dāng)桿41由于桿端部之間的重力差而略微移動(dòng)時(shí)， 電容發(fā)生變化，其改變線圈中的電流，從而提供指示桿41的移動(dòng)的信 號(hào)。 圖25為圖24的殼體一部分的更詳細(xì)的視圖，其中示出了開(kāi)口 305。 如從圖25中可看出，開(kāi)口 305具有形成凹槽402的肩部401。彈簧403 毗鄰表面406設(shè)置。圖26示出了轉(zhuǎn)換器71。轉(zhuǎn)換器71由基本為方形的、具有圓形凸 臺(tái)407的玻璃陶瓷板410形成。線圈408圍繞凸臺(tái)407纏繞，并且可 以通過(guò)樹(shù)脂等保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩＞€圈408可以為多層線圈或者為單 層線圈。圖27示出了開(kāi)口 305中板410的位置，其中板位于凹槽402中， 并且通過(guò)彈簧403偏壓向肩部401，以將板410保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，?且線圈408毗鄰桿41的端面41a。因此，線圈408和桿41形成lc電路，這樣當(dāng)桿41移動(dòng)時(shí)，穿過(guò) 線圈408的電流變化。如從圖24中顯示出的，四個(gè)轉(zhuǎn)換器71毗鄰桿41的端部設(shè)置。另 一殼體47也具有毗鄰桿42設(shè)置的四個(gè)轉(zhuǎn)換器。由此，在梯度儀中設(shè) 有八個(gè)轉(zhuǎn)換器71。圖28為桿41和42的圖表，其中以"使用中"構(gòu)造示出了桿41 和42。位于開(kāi)口 305中的轉(zhuǎn)換器通過(guò)附圖標(biāo)記71a至71e示出，以與 圖29和圖30的電路圖等同。參考圖29和圖30，與桿41相關(guān)的轉(zhuǎn)換器71a和71b以及與桿42 相關(guān)的轉(zhuǎn)換器71g和71e被用于提供重力梯度測(cè)量。輸入端子361向圖29中示出的超導(dǎo)電路提供輸入電流。設(shè)置可以 為電阻362的形式的制熱開(kāi)關(guān)，其用于初始設(shè)定電路中的超導(dǎo)電流。
制熱開(kāi)關(guān)362初始開(kāi)啟非常短的時(shí)間周期，以加熱電路的設(shè)置有電阻 362的這些部分，從而使電路的這些部分停止形成超導(dǎo)。隨后，可以將 電流施加在超導(dǎo)電路上，并且當(dāng)由電阻362形成的制熱開(kāi)關(guān)被關(guān)閉時(shí)， 電路的相關(guān)部分再次變成超導(dǎo)，這樣，電流可以流通穿過(guò)受到由桿41 和42的運(yùn)動(dòng)(其是在重力梯度和角加速度的影響下產(chǎn)生的)導(dǎo)致的任 何變化的電路，如將在下文中所描述的。轉(zhuǎn)換器71a、 71b、 71g和71e并聯(lián)到連接至SQUID 367的電路線 365和電路線366。因此，當(dāng)桿41和42圍繞其相應(yīng)的彎曲腹板旋轉(zhuǎn)時(shí)，例如，桿41 和42分別更加靠近轉(zhuǎn)換器71a從而進(jìn)一步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)換器71b，和更加靠 近轉(zhuǎn)換器71h從而進(jìn)一步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)換器71g。從而這改變了流過(guò)轉(zhuǎn)換器的 電流，并且這些電流被有效地除去，以提供用于提供重力梯度的測(cè)量 的信號(hào)。如圖31中所示，轉(zhuǎn)換器71c和71d形成分離的電路，并且用于桿 41和轉(zhuǎn)換器71a和71b的頻率調(diào)諧。類(lèi)似地，轉(zhuǎn)換器71e和71f用于 桿42和轉(zhuǎn)換器71g和71h的頻率調(diào)諧。由于桿應(yīng)當(dāng)是相同的以阻止角 加速度，因此桿的頻率調(diào)諧是非常重要的。因此頻率調(diào)諧電路能夠?qū)?現(xiàn)桿的電調(diào)諧，以匹配諧振頻率并且獲得模式抑制，這樣，各桿以相 同的方式運(yùn)作。轉(zhuǎn)換器71a、 71b、 71g和71h也用于形成用于測(cè)量安裝架5的角 移動(dòng)的角加速度計(jì)，這樣可以提供反饋信號(hào)來(lái)補(bǔ)償所述角移動(dòng)。為此，線366連接至變壓器370。來(lái)自轉(zhuǎn)換器71a、 71b、 71g和 71h的信號(hào)的極性反轉(zhuǎn)，這樣線371和372上的轉(zhuǎn)換器370的輸出是對(duì) 信號(hào)的添加而不是刪減，如同在梯度被測(cè)量時(shí)的情況，這樣信號(hào)的添 加給出了桿的角運(yùn)動(dòng)的測(cè)量。輸出371和372連接至用于提供角加速
度的測(cè)量的SQUID設(shè)備375，其可以被用在圖IO的電路中，以提供穩(wěn) 定安裝架5的補(bǔ)償信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，角加速度計(jì)90'提供例如圍繞x 軸線和y軸線的角加速度的測(cè)量，并且角加速度計(jì)由桿41和桿42形 成，并且轉(zhuǎn)換器71a、 71b、 71g和71h提供例如圍繞z軸線的角加速度 計(jì)的測(cè)量。圖31和圖32示出了用于接收控制信號(hào)的致動(dòng)器，以響應(yīng)安裝架 5的角運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)安裝架。圖31和圖32中示出的致動(dòng)器通過(guò)附圖標(biāo)記52、 53、 54和55示 意性地在圖IO中示出。所有的致動(dòng)器均為相同的，并且將參考在圖10 中示出的圍繞x軸線進(jìn)行調(diào)節(jié)的致動(dòng)器52對(duì)圖31和圖32進(jìn)行描述。在圖31中示出的致動(dòng)器52具有中空?qǐng)A盤(pán)殼體310，其具有用于 將圓盤(pán)殼體310連接至安裝架5的安裝托架311。從而中空?qǐng)A盤(pán)殼體 310限定內(nèi)部腔室312，在內(nèi)部腔室312中，設(shè)有圓盤(pán)313形式的線圈 支撐板。圓盤(pán)313具有寬集線器部314和兩個(gè)環(huán)形表面315和316,其 上，線圈的繞組W1和W2圍繞集線器314纏繞。圓盤(pán)313的外周也設(shè)有徑向鉆孔319和與鉆孔319相通的孔320。 孔321設(shè)置在集線器314處，并且與鉆孔319相通，并且延伸至位于 管狀物330中的中空棒328。棒330固定至圓盤(pán)313并且還支撐固定至 主體61 (在圖31中未示出)的框架340。管狀物330連接至圓盤(pán)殼體 310，以使圓盤(pán)殼體310相對(duì)于圓盤(pán)313、棒328和框架340運(yùn)動(dòng)。設(shè)置在表面315上的繞組Wl具有導(dǎo)線331，其穿過(guò)孔320并且隨 后穿過(guò)鉆孔319至孔321，且隨后穿過(guò)管狀物328至右側(cè)，如圖31中 所示。來(lái)自繞組W1的另一端的導(dǎo)線332穿過(guò)孔321和中空棒328，并且也達(dá)到右側(cè)，這樣電流可以通過(guò)導(dǎo)線331和332被供應(yīng)至繞組Wl。設(shè)置在表面316上的第二繞組W2具有導(dǎo)線333，其穿過(guò)徑向孔 334和圓盤(pán)313中的鉆孔345，并且隨后穿過(guò)孔337至管狀物328，并 且到達(dá)圖31中的左側(cè)。繞組42的另一端具有導(dǎo)線328，其穿過(guò)孔337 進(jìn)入管狀物328中，并到達(dá)圖31中的左側(cè)。由此，電流可以經(jīng)由導(dǎo)線 333和338流通穿過(guò)繞組W2。當(dāng)繞組Wl和W2被通電或穿過(guò)繞組的電流變化時(shí)，圓盤(pán)殼體310 相對(duì)于圓盤(pán)313和框架340運(yùn)動(dòng)，并且由于圓盤(pán)殼體310通過(guò)托架311 連接至安裝架5，因此在致動(dòng)器52的情況中，安裝架5被調(diào)節(jié)。圓盤(pán) 殼體310的運(yùn)動(dòng)通常為沿管狀物330和棒328的軸線方向縱向運(yùn)動(dòng)(即 線性運(yùn)動(dòng))。為了利于這種運(yùn)動(dòng)，在棒330的端部和框架340之間， 以及在圓盤(pán)313附近設(shè)有間隙。托架331相對(duì)于彎曲腹板(例如彎曲 腹板37)偏移，這樣，殼體310的運(yùn)動(dòng)向安裝架5的第一部件25施加 扭矩，以使部件25圍繞彎曲腹板37旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置四個(gè)致動(dòng)器以提供關(guān)于各軸線和 彎曲腹板的實(shí)際調(diào)節(jié)，并且致動(dòng)器響應(yīng)接收自角加速度計(jì)的信號(hào)進(jìn)行 操作，以保持梯度儀使用時(shí)安裝架5穩(wěn)定。為了梯度儀的低溫操作，前述的安裝架5、殼體45和47、桿41 和42、中空?qǐng)A盤(pán)殼體310、線圈和電導(dǎo)線均由諸如鈮之類(lèi)的超導(dǎo)材料 制成。在本發(fā)明的梯度儀非低溫操作的實(shí)施例中，所述部件可以由諸如 鋁之類(lèi)的其它材料制成。角加速度計(jì)90'具有零值四極矩，這意味著質(zhì)心與彎曲腹板重合， 并且從而角加速度計(jì)90'對(duì)重力梯度和離心力均不靈敏。也可以設(shè)置線
性加速度計(jì)9CT'(圖22)。線性加速度計(jì)卯''并不施加積極補(bǔ)償，而 是可以施加對(duì)最終測(cè)量梯度數(shù)據(jù)的修正。由此，涉及線性加速度的數(shù) 據(jù)能夠被記錄并且可以用在隨后的處理中。桿41和42中的一個(gè)或兩個(gè)也可以用作角加速度計(jì)，以提供安裝 架5的角運(yùn)動(dòng)的測(cè)量，這樣能夠產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆答佇盘?hào)，以通過(guò)前述的 致動(dòng)器的控制對(duì)所述運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。在優(yōu)選的實(shí)施例中，四個(gè)角加速度計(jì)設(shè)有兩個(gè)由桿41和42形成 的加速度計(jì)。使用四個(gè)彼此相對(duì)以45°角設(shè)置的加速度計(jì)能夠通過(guò)在 任何時(shí)刻由兩個(gè)或更多的致動(dòng)器提供的扭矩圍繞x軸線、y軸線和z軸 線進(jìn)行調(diào)節(jié)。圓盤(pán)310防止來(lái)自繞組Wl和W2的磁通從致動(dòng)器泄漏，并且由 于導(dǎo)線331、 332、 333和338離開(kāi)致動(dòng)器穿過(guò)拉長(zhǎng)的管狀物330，因此基本上防止了磁通穿出致動(dòng)器的能力。因此，不會(huì)通過(guò)致動(dòng)器產(chǎn)生可能不利地影響儀器操作的寄生 (spurious)磁場(chǎng)，從而不會(huì)影響儀器的敏感性或操作。管狀物330優(yōu)選地具有至少10: 1的長(zhǎng)度直徑比。圓盤(pán)板316優(yōu)選地由陶瓷玻璃形成，并且中空?qǐng)A盤(pán)殼體310以兩 個(gè)部件310a和310b形成。部件310b形成使圓盤(pán)313定位在腔室312 中的封閉面板，從而圓盤(pán)殼體310通過(guò)將板310b設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢枚?被封閉。通過(guò)參考圖33和圖34，將描述實(shí)現(xiàn)桿41和42的平衡的方式。 設(shè)置通過(guò)電容400和401形成的一對(duì)位移傳感器有兩個(gè)主要目的1.為了測(cè)量各桿41 (和42)的殘余線性加速度敏感性，以在低
溫操作之前，使桿利用參考圖24描述的平頭螺釘301機(jī)械平衡；以及2.為了測(cè)量各桿41和42的感應(yīng)線性加速度敏感性。在其相應(yīng)的殼體中的桿41和42在夾具(未示出)中旋轉(zhuǎn)360° 。 這樣提供了 2gE的加速度范圍，所述范圍典型地比低溫下常規(guī)施加的加 速度大100倍。對(duì)電容400和401典型的要求是能夠在1至20分鐘的 周期上檢測(cè)O.lnm。由于桿41的旋轉(zhuǎn)將引起一個(gè)電容器400增大而另 一個(gè)電容器401減小相同的量(如圖33中所示)，而熱膨脹將引起電 容400和401的輸出均增加，因此對(duì)各桿均要求有一對(duì)電容400和401 ， 以提供對(duì)傳感器漂移的一些識(shí)別。電容400和401保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫?即使它們不適于低溫的情況，從而它們的部件需要為非磁性的，以使 得不會(huì)干擾梯度儀的操作，并且尤其是不會(huì)干擾其附近的超導(dǎo)電路。圖33示出了當(dāng)桿41樞轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)用于電容400的間隙減小，并且 電容401的間隙增大。電容400和401由桿41的表面41a(和另一桿42上相應(yīng)表面)和 與表面41a間隔開(kāi)的第二板405形成。相應(yīng)電容400和401的板之間的 間隙必須典型地被分辨至(be resolved to)約1 ppm。圖34示出了應(yīng)用于電容400的校驗(yàn)電路。用于另一電容401的電 路是相同的。電容400形成具有感應(yīng)器410的高Q值諧振電路。感應(yīng)器410和 電容器400與電容器411和412并聯(lián)設(shè)置，并且通過(guò)電容413連接至 放大器414。放大器414的輸出被提供至頻率計(jì)數(shù)器415并通過(guò)線416 反饋至電容412和411之間。從而電容400確定能夠以高精度讀取的 放大器414的操作頻率。如果桿41失衡，頻率計(jì)數(shù)器45將傾向于由于桿的失衡而漂移。
這可以如前所述通過(guò)將平頭螺釘301移入和移出質(zhì)量體來(lái)調(diào)整，直到 獲得平衡。隨后，放大器414與頻率計(jì)數(shù)器415分離，這樣梯度儀可 以設(shè)置在杜瓦瓶1中，并且在圖34中示出的電路的其它部分位于適當(dāng) 的位置。由于在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改易于由本領(lǐng)域的技術(shù)人員實(shí) 現(xiàn)，因此應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于通過(guò)上述實(shí)例描述的特定實(shí)施例。在所附的權(quán)利要求書(shū)中，以及在本發(fā)明的前述說(shuō)明中，除了上下 文要求，否則由于表達(dá)的語(yǔ)言或必要的暗示，措辭"包括"或其各種 變種(諸如"包含"或"含有")用于開(kāi)放的含義，即在本發(fā)明的各 種實(shí)施例中指出所述特征的存在，但不排除其它特征的存在或添加。
權(quán)利要求
1.一種重力梯度儀，其用于測(cè)量重力梯度張量的分量，所述重力梯度儀包括傳感器，用于測(cè)量重力梯度張量的分量；安裝架，用于提供圍繞三個(gè)基本上正交的軸線的旋轉(zhuǎn)，并且用于支撐所述傳感器，所述安裝架包括(a)第一安裝件；(b)第二安裝件；(c)第一彎曲腹板，用于樞轉(zhuǎn)地連結(jié)所述第一安裝件和所述第二安裝件，以使其圍繞第一軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)；(d)所述第二安裝件具有第一部件、第二部件和第三部件，所述第一部件通過(guò)第二彎曲腹板連接至第二部件，以將第一部件樞轉(zhuǎn)地連結(jié)至第二部件，以圍繞與第一軸線正交的第二軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)；以及(e)所述第三部件通過(guò)第三彎曲腹板連結(jié)至第二部件，以將第三部件樞轉(zhuǎn)地連結(jié)至第二部件，以圍繞與第一軸線和第二軸線正交的第三軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力梯度儀，其中，所述傳感器包括第 一質(zhì)量體和第二質(zhì)量體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的重力梯度儀，其中，所述第一彎曲腹板 將第一安裝件分成主安裝部分和副安裝部分，所述傳感器被連接至所 述主安裝部分和副安裝部分中的一個(gè)上，使得主安裝部分能夠圍繞第 一彎曲腹板相對(duì)于副安裝部分樞轉(zhuǎn)，從而樞轉(zhuǎn)地連結(jié)第一安裝件和第 二安裝件，以圍繞第一軸線樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的重力梯度儀，其中，所述第二安裝件連 接至所述主安裝部分和副安裝部分中的另一個(gè)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的重力梯度儀，其中，所述傳感器連接至 主安裝部分，并且所述第二安裝件連接至副安裝部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的重力梯度儀，其中，所述第一質(zhì)量體包 括第一桿，并且第二質(zhì)量體包括第二桿。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力梯度儀，其中，所述第一桿連結(jié)至 第一安裝件，并且第二桿連結(jié)至第一安裝件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力梯度儀，其中，所述第一桿和第二 桿彼此橫交地設(shè)置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的重力梯度儀，其中，所述第一桿和第二 桿彼此正交地設(shè)置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力梯度儀，其中，所述第一桿位于 固定至第一安裝件的第一殼體中，第一桿通過(guò)第四彎曲腹板連接至第 一殼體部，以響應(yīng)重力場(chǎng)而相對(duì)于第一殼體運(yùn)動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的重力梯度儀，其中，所述第二桿位于 固定至第一安裝件的第二殼體中，并且通過(guò)第五彎曲腹板連接至第二 殼體，以使第二桿能夠響應(yīng)重力場(chǎng)而相對(duì)于第二殼體運(yùn)動(dòng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的重力梯度儀，其中，所述第一殼體和 第二殼體連結(jié)至第一安裝件的主部分，并且第二安裝件連接至第一安 裝件的副部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的重力梯度儀，其中，所述第四彎曲腹 板和第五彎曲腹板具有公共的旋轉(zhuǎn)軸線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力梯度儀，其中，所述第一桿和第 二桿具有關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器用于輸出指示響應(yīng)重力梯度的桿 的運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的重力梯度儀，其中，所述第一殼體和 第一桿為整體式結(jié)構(gòu)，并且所述第二殼體和第二桿為整體式結(jié)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力梯度儀，其中，所述第二安裝件 為整體式結(jié)構(gòu)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力梯度儀，其中，所述第二彎曲腹 板通過(guò)在第二安裝件上構(gòu)造第一割線以分離第一部件和第二部件而形 成，所述割線延伸穿過(guò)第二安裝件的除了限定第二彎曲腹板的部分之 外的部分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力梯度儀，其中，所述第三彎曲腹 板由在第二安裝件中的、分離第二部件和第三部件的第二割線而形成， 所述第二割線自始至終延伸穿過(guò)第二安裝件的除了限定第三彎曲腹板的部分之外的部分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的重力梯度儀，其中，所述第二安裝件 為筒形，并且第一割線形成在第二安裝件的筒壁中，以形成具有兩個(gè) 彼此對(duì)角的腹板部的第一彎曲腹板，并且第二彎曲腹板由壁中的第二 割線形成，并且由兩個(gè)彼此對(duì)角的腹板部形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力梯度儀，其中，第一部件具有安 裝凸耳，所述凸耳用于將安裝架安裝在杜瓦瓶中，以對(duì)梯度儀進(jìn)行低 溫操作。
全文摘要
在此公開(kāi)了一種重力梯度儀，其具有桿(41和42)形式的傳感器，所述桿被支撐在具有第一安裝件(10)和第二安裝件(20)的安裝架(5)上。第一彎曲腹板(33)圍繞第一軸線樞轉(zhuǎn)地連結(jié)第一安裝件和第二安裝件。第二安裝件具有第一部件(25)、第二部件(26)和第三部件(27)。部件(25和26)通過(guò)第二彎曲腹板(37)連接，且部件(26和27)通過(guò)第三彎曲腹板(35)連接。桿(41和42)被設(shè)置在殼體(45和47)中，并且分別與殼體(45和47)形成整體式結(jié)構(gòu)。殼體(45和47)連接至第二安裝件(20)的相對(duì)兩側(cè)。桿(41和42)通過(guò)彎曲腹板(59)與它們各自的殼體連接。
文檔編號(hào)G01V7/16GK101156088SQ200680011490
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
發(fā)明者弗蘭克·若阿欣·范卡恩, 約翰·溫特費(fèi)拉德 申請(qǐng)人:技術(shù)資源有限公司