為了減少用光學(xué)干涉法測量絕對重力過程中落體旋轉(zhuǎn)對測量結(jié)果的影響,設(shè)計了基于扭擺法調(diào)校落體光心與質(zhì)心間距的方法。采用標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)分析落體的本征頻率,推導(dǎo)光心與質(zhì)心沿鉛錘線方向偏移的測量方程。并分析了角錐棱鏡折射率與氣體阻尼分別對測量結(jié)果的影響。結(jié)果表明:入射角在0～0.1°之間,品質(zhì)因子Q=1 000時,調(diào)校落體使光心與質(zhì)心重合,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的重力加速度干擾最佳可控制在1.4μGal。

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【部分圖文】：

圖1落體旋轉(zhuǎn)引入加速度干擾的原理示意圖

式中:R為光心與質(zhì)心的間距;ω為落體的旋轉(zhuǎn)角速度;γ0為初始時刻光心質(zhì)心所在直線與參考面的夾角。由于落體下落時間短，引起的偏轉(zhuǎn)角度ωt很小，式(1)可簡化為:

圖2落體扭擺法原理示意圖

扭擺法測量原理如圖2所示，鎢絲一端固定，另一端通過套管與落體質(zhì)心正上方側(cè)面處的夾具連接，落體由角錐棱鏡與鏡座組成。邁克爾遜干涉儀由落體、偏振分束器、激光器、角錐棱鏡、光強探測器組成，用來測量光心沿測量方向的位移量。建立如圖2所示坐標(biāo)系，α、β、α1、β1、γ1為5個轉(zhuǎn)動自由度，采....

圖3角錐棱鏡的反射光程

落體中角錐棱鏡的折射率不同于空氣的折射率，落體繞扭絲小角度扭轉(zhuǎn)，即使落體的光心與質(zhì)心重合，角錐棱鏡的反射光程也有所差異，如圖3所示。折射率導(dǎo)致光心z方向投影的測量誤差為[14]:

圖4光心質(zhì)心z方向偏移量測量干擾項與入射角φ的關(guān)系

入射角φ是影響光心與質(zhì)心z方向偏移量測量的重要誤差來源。隨著入射角增大，折射率引入的干擾項呈指數(shù)增長。當(dāng)入射角在0～0.1°之間時，干擾項增長緩慢，約為1.3μm。因此入射角控制在0.1°以內(nèi)，可使該項系統(tǒng)誤差最小。(2考慮到氣體阻尼，分析值對光心與質(zhì)心在z方向偏移量測量的影響。....

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