加速度计敏感轴调节装置和重力梯度仪

本发明涉及一种加速度计敏感轴调节装置和重力梯度仪，属于精密测量仪器。

背景技术：

1、重力梯度测量技术在国防、自然资源勘探和地球物理科学等多个领域中具有重要的战略价值。以加速度计作为万有引力梯度敏感元件的动基座重力梯度仪，通过在一定空间距离上的两个加速度计进行差分比力测量，以获得万有引力梯度信息。加速度计的敏感轴失准角直接影响仪器的运动误差抑制水平。动基座重力梯度仪需在1 m/s²量级的动态环境下，测量并分辨达到10-10m/s²量级的万有引力加速度，要求具有10个量级的运动误差抑制能力。为此，在仪器装配过程中，加速度计敏感轴的对准精度需要达装配的极致水平，通常在角秒级别。

2、目前加速度计敏感轴的调节方式是通过观测加速度计输出，手动使用垫片抬高或降低加速度计安装板的一端，以实现方向调整。这种方法难以精确升降安装板的高度，需要反复调节，耗时且稳定性不足。申请号为202211490480.5的中国专利申请公开了一种用于调整加速度计安装精度的工装及加速度计，所述工装包括底座、多个支撑件以及用于安装所述加速度计的连接板；所述底座上预留有工装槽；所述连接板底部悬空设置于所述工装槽中，所述连接板周向与所述工装槽之间留有间隙；各所述支撑件沿所述连接板周向分布，一端与所述连接板固连，另一端通过螺纹结构与所述底座固连；各所述支撑件相对于基准面倾斜设置，通过螺纹结构旋转所述支撑件，所述连接板相应的发生倾斜，从而实现所述加速度计的安装角度调整。所述加速度计采用前述的工装，加速度计安装于所述工装的连接板上，通过螺纹结构调整连接板的倾斜姿态来对加速度计的安装误差角进行补偿，这种直接转动螺纹的调整结构精度低，难以实现加速度计角秒级角度调整的调节能力。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对现有加速度计的安装调整工装调节精度低的问题，提供一种高精度调节的加速度计敏感轴调节装置和重力梯度仪。

2、本发明采用如下技术方案实现：

3、本发明首先公开了一种加速度计敏感轴调节装置，包括安装底板1、传感器安装板2和顶升机构3，所述安装底板1根据加速度计的安装基准固定，所述传感器安装板2通过至少三组不在同一直线上的顶升机构3设置在安装底板1上，加速度计4固定在传感器安装板2上；所述顶升机构3采用齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构装配在齿轮箱体34内，所述齿轮箱体34固定在安装底板1上，所述齿轮齿条机构的齿轮部分采用多级减速齿轮组33，第一级的初始主动齿轮轴36作为顶升输入端，最后一级的从动齿轮与齿轮齿条机构的齿条部分啮合，所述齿条部分竖直设置并与传感器安装板2连接，作为顶升输出端。

4、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述顶升输入端的初始主动齿轮轴36的轴端设有手动调节旋钮39，实现顶升机构的手动调节。

5、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述顶升输入端的初始主动齿轮轴36所在的安装轴孔上设有刻度盘38，通过刻度盘精确控制顶升机构的顶升量。

6、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述顶升输入端的初始主动齿轮轴与电机37传动连接，所有顶升机构3的电机与加速度计的敏感轴角度控制单元反馈连接，根据加速度计敏感轴的实时角度进行电机自动调节。

7、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述顶升输出端的齿条部分包括竖直滑动装配在齿轮箱体34内的竖向齿条32，所述竖向齿条32的顶部设有支撑平台35，所述支撑平台35上设有螺柱31，所述螺柱31穿过传感器安装板2与锁紧螺母311螺接，将传感器安装板2限位在支撑平台35和锁紧螺母311之间。

8、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，四组所述顶升机构3以加速度计4为中心，间隔90°均匀分布在加速度计外侧圆周上，每组所述多级减速齿轮组33包括至少两级串联的减速齿轮副。

9、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述安装底板1底部设有定位卡槽12，所述定位卡槽12的底面为安装基准面13，通过定位卡槽12与安装基准嵌合定位，所述安装底板1通过底板紧固螺栓11进行固定，实现安装底板与加速度计安装基准之间的有效定位和固定。

10、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述传感器安装板2为弹性板，顶升机构的作用力使得传感器安装板发生形变进而实现其上加速度计敏感轴的角度调节。

11、在本发明的加速度计敏感轴调节装置中，进一步的，所述安装底板1上固定安装有线束收纳盒5，所述加速度计的连接线束收纳于线束收纳盒5内，所述传感器安装板2上设有加速度计的连接线束穿过的通孔，使加速度计线束有序收纳。

12、本发明还公开了一种重力梯度仪，所述重力梯度仪采用本发明上述的加速度计敏感轴调节装置安装加速度计。

13、本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：

14、（1）本发明具备微米级分辨率的高度调节能力，实现加速度计敏感轴的角秒级姿态调节。本发明的加速度计敏感轴调节装置中，采用多级减速齿轮组作为顶升机构的动力传递，通过串联的减速齿轮和齿条机构进行减速传动，采用较大的角位移输入，较小的线位移输出，实现微米级分辨率的高度调节及角秒级别的加速度计敏感轴姿态调节。

15、（2）本发明采用的调节装置具有自锁功能，能够实现加速度计敏感轴调节后稳定的姿态保持，本发明的在调节加速度计敏感轴时由减速齿轮实现顶升机构的扭矩放大，多级串联的减速齿轮组可以在较小输入力的情况下推动较重的负载，也就是较小的扭矩就可以实现顶升机构的自锁，保证调整后加速度计敏感轴的姿态保持稳定。

16、（3）本发明采用的加速度计敏感轴调节装置可采用手动调节或自动调节，自动调节加速度计敏感轴使用加速度计的输出信号作为反馈，提取加速度计敏感轴的姿态信息，输入敏感轴角度控制器，产生姿态调节信号，输入手动/自动顶升机构，实现加速度计敏感轴姿态的自动精密调节。特别是解决了安装了加速度计的重力梯度仪中，加速度计组角秒级安装精度难以调节和稳定的问题。

17、综上所述，本发明实现加速度计敏感轴角秒级别的精密调节，调节精度更高，能够对安装加速度计后的重力梯度仪进行自动精密调节。

18、以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

1.加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：包括安装底板（1）、传感器安装板（2）和顶升机构（3），所述安装底板（1）根据加速度计的安装基准固定，所述传感器安装板（2）通过至少三组不在同一直线上的顶升机构（3）设置在安装底板（1）上，加速度计（4）固定在传感器安装板（2）上；

2.根据权利要求1所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述顶升输入端的初始主动齿轮轴（36）的轴端设有手动调节旋钮（39）。

3.根据权利要求2所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述顶升输入端的初始主动齿轮轴（36）所在的安装轴孔上设有刻度盘（38）。

4.根据权利要求1所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述顶升输入端的初始主动齿轮轴与电机（37）传动连接，所有顶升机构（3）的电机与加速度计的敏感轴角度控制器反馈连接。

5.根据权利要求1所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述顶升输出端的齿条部分包括竖直滑动装配在齿轮箱体（34）内的竖向齿条（32），所述竖向齿条（32）的顶部设有支撑平台（35），所述支撑平台（35）上设有螺柱（31），所述螺柱（31）穿过传感器安装板（2）与锁紧螺母（311）螺接，将传感器安装板（2）限位在支撑平台（35）和锁紧螺母311之间。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：四组所述顶升机构（3）以加速度计（4）为中心，间隔90°均匀分布在加速度计外侧圆周上，每组所述多级减速齿轮组（33）包括至少两级串联的减速齿轮副。

7.根据权利要求1所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述安装底板（1）底部设有定位卡槽（12），所述定位卡槽（12）的底面为安装基准面（13），通过定位卡槽（12）与安装基准嵌合定位，所述安装底板（1）通过底板紧固螺栓（11）进行固定。

8.根据权利要求1所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述传感器安装板（2）为弹性板。

9.根据权利要求1所述的加速度计敏感轴调节装置，其特征在于：所述安装底板（1）上固定安装有线束收纳盒（5），所述加速度计的连接线束收纳于线束收纳盒（5）内，所述传感器安装板（2）上设有加速度计的连接线束穿过的通孔。

10.重力梯度仪，其特征在于：采用权利要求1-9中任一项所述的加速度计敏感轴调节装置安装加速度计。