2018
DOI: 10.1088/1361-6501/aaa190
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A vibration correction method for free-fall absolute gravimeters

Abstract: An accurate determination of gravitational acceleration, usually approximated as 9.8 m s−2, has been playing an important role in the areas of metrology, geophysics, and geodetics. Absolute gravimetry has been experiencing rapid developments in recent years. Most absolute gravimeters today employ a free-fall method to measure gravitational acceleration. Noise from ground vibration has become one of the most serious factors limiting measurement precision. Compared to vibration isolators, the vibration correctio… Show more

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“…该值具有简单直观的数学含义, 但物理意义不明显. 类比基于相同简化模型的振动 补偿方法在光学重力仪中的算法流程 [27] , 可以用 另一种更具有物理意义的变量作为振动补偿效果 的最终评价指标, 即干涉条纹拟合残差的变化.…”
Section: 振动补偿前后干涉条纹拟合残差的 变化unclassified
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“…该值具有简单直观的数学含义, 但物理意义不明显. 类比基于相同简化模型的振动 补偿方法在光学重力仪中的算法流程 [27] , 可以用 另一种更具有物理意义的变量作为振动补偿效果 的最终评价指标, 即干涉条纹拟合残差的变化.…”
Section: 振动补偿前后干涉条纹拟合残差的 变化unclassified
“…他们采用的传感器为高精度地震计, 利用相关分析 法或黄金分割法搜索出当前环境下这2个系数的 具体值, 并对下落物体轨迹信号进行修正. 对同一 套振动补偿算法, 输入在中国计量科学研究院昌平 院区的安静环境中测得的重力数据和地震计数据, 算法的直接输出结果表明振动补偿后光学重力仪 的测量分辨率可以提升5倍; 输入在清华大学所处 的复杂振动环境中的数据, 结果表明振动补偿可将 重力仪的测量分辨率提升16倍, 效果更为显著 [27] .…”
unclassified
“…拟合来得到 g 值,可实现 μGal (1 μGal = 10 −8 m/s 2 )量级的测量不确定度 [5,6] 。其 测量误差主要来自地面振动噪声 [7] , 综合考虑噪声强度、 频率和相位因素的影响, 对于复杂振动环境下的振动补偿应用,消除或衰减 0.1 Hz ~ 100 Hz 范围的噪声 所造成的干扰是实现优于毫伽量级重力测量不确定度的关键 [8][9][10][11][12][13] 。 隔振和振动补偿是绝对重力测量处理振动噪声的两种主要方法 [14,15] 。其中, 振动补偿是通过传感器探测振动噪声来修正测量值,具备强振动环境下开展绝对 重力测量的应用潜力,但振动传感器的性能制约着振动补偿效果。目前常用于振 动补偿的振动传感器有两类:宽频带地震计和加速度计。宽频带地震计分辨率较 高,其带宽约在 0.01 Hz 至 80 Hz,相对于振动补偿应用较窄,对于高频振动存在 探测信号失真问题,而且量程较小通常不适用于较强振动噪声及移动平台环境; 加速度计测量分辨率比宽频带地震计要低,但带宽可达数百 Hz 甚至 kHz 量级, 量程一般都超过±2 g, 可以适应较强振动噪声及移动平台环境。 以卡尔加里大学、 中国计量院、清华大学、浙江大学和法国巴黎天文台等为代表的研究机构采用地 震计实现了实验室环境下的振动补偿,补偿后单次测量标准差达到百微伽量级 [15][16][17][18][19][20] 。以苏黎世联邦理工学院、法国航空航天实验室、浙江工业大学等为代表的研 究机构则应用加速度计进行了野外或移动平台的振动补偿,补偿后单次测量标准 差达到毫伽量级 [21][22][23][24] 地面振动X 0…”
Section: 引 言unclassified
“…Gs。 目前已有不少关于补偿算法的研究, 由于真实传递函数 () Gs的复杂性,现有补偿算法均将 () Gs进行了合理的简化 [15][16][17]25] 。本文采用课题组已有的振动补偿算法 [16] ,该算法将传递函数 () 量院的地基稳固性高,整体振动小于 0.1 μg (RMS 值,带宽<10 Hz) [26] ,承办过…”
Section: 算法 补偿算法的关键在于求解传递函数 ()unclassified
“…At the end of the 20th century, vibration compensation was put forth to detect the vibration-induced noise of a reference mirror inside a gravimeter using a sensor, such as a seismometer or an accelerometer, and then correct the measured gravity accordingly. The vibration compensation with a seismometer in a laboratory had been achieved by some research teams from the Observatoire de Paris [ 16 ], the Universität Hannover [ 17 ], the National Institute of Metrology, China [ 18 ], the Tsinghua University [ 19 ], and the Zhejiang University [ 9 ]. After vibration compensation, the standard deviation of each measurement reached dozens or hundreds of µGal.…”
Section: Introductionmentioning
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