《超導重力梯度儀交叉耦合效應的實驗研究》是依託華中科技大學，由劉向東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超導重力梯度儀交叉耦合效應的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉向東
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超導重力梯度儀具有固有噪聲低穩定性高的優點，在航空資源勘探等領域有廣闊的套用前景，其研製是國際前沿研究課題。超導重力儀器的固有噪聲只代表其解析度的物理極限，在動態套用環境下，外部耦合噪聲遠高於固有噪聲。因此，壓制外部噪聲是超導重力梯度儀實用化的核心任務。在外部噪聲中，非敏感自由度的交叉耦合噪聲是一個關鍵項。本項目通過實驗手段，分別獨立測量超導加速度計中相對運動與磁場串擾兩種基本交叉耦合關係，並在實驗測試基礎上，最終完成超導加速度計結構與電磁參數設計最佳化。在此基礎上，利用全自由度超導磁懸浮檢驗質量，開展超導重力梯度儀中敏感方向重力測量與非敏感自由度控制的交叉耦合效應研究，系統評估超導重力梯度儀中的交叉耦合效應，提出抑制動態環境下超導重力梯度儀交叉耦合噪聲的有效技術方案。本項目的順利實施將為超導重力儀器的工程化與實用化提供必不可少的基礎實驗數據，從基礎層面支撐我國超導重力儀器的研製。
結題摘要
超導重力梯度儀具有固有噪聲低穩定性高的優點，在航空資源勘探等領域有廣闊的套用前景，其研製是國際前沿研究課題。超導重力儀器的固有噪聲只代表其解析度的物理極限，在動態套用環境下，外部耦合噪聲遠高於固有噪聲。因此，壓制外部噪聲是超導重力梯度儀實用化的核心任務。在外部噪聲中，非敏感自由度的交叉耦合噪聲是一個關鍵項。本項目針對磁場串擾和幾何誤差兩種交叉耦合效應進行實驗測量與評估，並給出了相應的抑制方案。 首先針對磁場串擾機制，設計搭建了低溫測量裝置，通過磁場調製方法測量超導加速度計中磁場串擾交叉耦合關係。測量結果表明，非敏感自由度內側壁類線圈的磁耦合係數為1E-9Wb/A量級，外側壁類線圈為1E-10Wb/A量級，兩類線圈中各線圈的耦合係數略有差異。同時利用低溫納米位移台，測定了各線圈有效電感對檢驗質量的位置的依賴關係曲線，並據此給出通過磁場耦合的懸浮檢驗質量運動交叉耦合係數，評估了在研超導重力梯度儀的磁場耦合交叉耦合效應。評估結果表明，在實驗室環境下，該效應可以忽略；在航空環境下，該效應增大至5-10E/square root Hz，需要通過對檢驗質量非敏感自由度運動的反饋控制來抑制該效應。 針對梯度儀幾何誤差引入的交叉耦合效應，我們分析了在不同環境下敏感軸取向偏差對重力梯度測量噪聲水平的影響，設計了測定敏感軸取向偏差測定的低溫調製實驗裝置，評估了該裝置的測量靈敏度，並制定了利用低溫納米位移執行機來調節減少敏感軸取向偏差的技術方案。目前，調製實驗裝置的搭建尚在進行中，取向調節實驗將在調節實驗裝置完成後進行。
