《雷射干涉絕對重力儀的數字式條紋信號處理方法》是依託清華大學，由胡華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射干涉絕對重力儀的數字式條紋信號處理方法
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：胡華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高精度絕對重力儀在計量、測繪、地震研究等領域具有重要套用。現有的絕對重力儀普遍採用自由落體和雷射干涉測量方案，通過過零檢測和時間間隔測量技術，計算干涉條紋信號過零點之間的時間間隔，進而擬合得到重力值。由於硬體電路存在的非線性相移，上述條紋信號處理方法可能含有測量偏差。此外，擬合後的殘差信號反映了測量期間受到的擾動，如何利用殘差信號來修正重力測值，是長期以來未解決的難題。本項目在前期研製高精度絕對重力儀的工作基礎上，深入研究新型數字式條紋信號處理方法，主要包括：（1）數字式條紋信號處理方法的誤差模型和理論分析；（2）數字式條紋信號處理與傳統技術方案的比對實驗研究；（3）利用殘差信號修正重力測值的新方法。本項目致力於研究高精度絕對重力儀的關鍵技術，探索現有重力測量技術體系潛在的系統誤差，將顯著提升絕對重力儀的自主研製水平，推動重力測量技術的發展，在精密測量領域具有重要的科學意義和套用前景。
結題摘要
高精度絕對重力儀在計量、測繪、地震研究等領域具有重要套用。現有的絕對重力儀普遍採用自由落體和雷射干涉測量方案，其關鍵在於雷射干涉條紋信號處理技術、地面環境振動的隔離與補償方法。本項目在研製高精度絕對重力儀的工作基礎上，深入研究新型數字式條紋信號處理方法和地面環境振動處理技術，主要研究內容和成果包括： 1、建立了數字式條紋信號處理方案的誤差模型，分析影響過零檢測誤差的各項因素，包括數據採集卡的採樣頻率和量化噪聲、系統白噪聲和抖晃噪聲。通過計算機數值仿真計算，驗證理論誤差模型的準確性。 2、搭建基於高性能數據採集卡的數字條紋信號處理系統，與傳統時間間隔測量技術方案進行對比實驗研究。在此基礎上，提出一種新的基於數位訊號處理器的事件時間測量方案，具有功耗低、成本低、結構簡單、體積小巧等優點，該方案的總測時誤差不超過6.8ns，標準差小於2ns，對應的重力測值標準差小於5微伽，適用於小型化、野外使用的絕對重力儀系統。 3、研究完成一種新型結構的超低頻主動式垂直隔振系統，採用全新的配合零長彈簧的兩級擺桿結構，通過高精度的光電探測電路和模擬電路反饋控制策略，實現本徵頻率低至0.01 Hz的垂直隔振系統，達到高精度絕對重力儀的垂直隔振要求。系統結構簡單，易於裝配和調試，可套用於高精度絕對重力測量，以及其他精密物理測量實驗研究。 4、研究完成基於條紋信號擬合殘差分析與地面振動測量的重力測值修正方法。在具體方案中，將高靈敏度的振動感測器與絕對重力儀的參考稜鏡同時放置於地面，根據感測器的輸出信號，計算參考稜鏡的運動。實驗表明該方法對於重力測值有較好的補償效果，並且適用於經常變換測量點位的野外測量任務。 本項目深入研究高精度絕對重力儀的關鍵技術，探索現有重力測量技術體系潛在的系統誤差，將顯著提升絕對重力儀的自主研製水平，推動重力測量技術的發展，在精密測量領域具有重要的科學意義和套用前景。
