轴对称型金属弹簧动态相对重力仪非线性误差抑制关键技术研究

The dynamic relative gravimeter with axisymmetric metal spring can measure the gravity with high efficiency and wide range by a moving carrier, It has important applications in resource exploration, military, geodetic and geophysical field. All of the dynamic gravimeters have nonlinear error, which restricts the accuracy of dynamic gravity measurement and caused by the disturbance from the moving carrier. Very large damping coefficient can be obtained by using high viscosity liquid, but the Long-term stability and environmental adaptability of the gravimeter which used liquid damping are challenged. A new scheme is proposed to restrain the nonlinear error of the dynamic relative gravimeter by active damping and proportional force feedback compression on the carrier disturbance with Ultra-low frequency and large amplitude. The implementation of this project will accelerate the Marketization of high precision dynamic relative gravimeter with our own independent intellectual property.

轴对称型金属弹簧动态相对重力仪可在运动载体上进行高效率、大范围的动态重力测量，在资源勘探、军事、大地测量及地球物理领域有着重要应用。动态重力仪不可避免地存在非线性误差，非线性误差制约了仪器的动态测量精度，而载体扰动是产生非线性误差的主要原因。现有技术方案中，液体阻尼能获得足够大的阻尼系数，但也带来了难以克服的长期稳定性和环境适应性问题；本项目在对轴对称型金属弹簧动态相对重力仪非线性误差深入分析的基础上，提出一种主动阻尼和比例力反馈相结合，速度和位置双闭环控制策略的超低频大幅扰动抑制方案，以减小重力仪动态测量过程中的非线性误差，提高仪器测量精度。本项目的实施对加快我国自主知识产权的高精度动态相对重力仪的市场化进程具有重要意义。

轴对称型金属弹簧动态相对重力仪可在运动载体上进行高效率、大范围的动态重力测量，在资源勘探、军事、大地测量及地球物理领域有着重要应用。动态重力仪测量时的非线性误差是制约仪器的动态测量精度的主要原因。本项目在对轴对称型金属弹簧动态相对重力仪非线性误差深入分析的基础上，提出了一种主动阻尼和比例力反馈相结合，速度和位置双闭环控制策略的扰动抑制方案，完成了主动阻尼执行机的结构设计及制作，控制回路的设计及制作，并将该方案应用到新组装的CHZ-Ⅱ海洋重力仪样机上，通过实验室动态测试检验了其非线性误差抑制效果，结果表明：在主动阻尼和比例力反馈的共同作用下，能确保CHZ-Ⅱ海洋重力仪在平静和一般海况下非线性误差小于1毫伽。本项目的实施对加快我国自主知识产权的高精度动态相对重力仪的市场化进程具有重要意义。