萬(wàn)有引力常數(shù)G的精確測(cè)量在地球物理、精確制導(dǎo)、精密測(cè)量及宇宙天文等領(lǐng)域具有重要意義。雖然G是人類認(rèn)識(shí)和測(cè)量最早的宇宙基本常數(shù),但其測(cè)量精度在物理學(xué)常數(shù)中仍然是最差的。盡管最近不同實(shí)驗(yàn)小組測(cè)出的G值自身精度都很高,但這些值在誤差棒內(nèi)卻并不吻合,這表明不同的測(cè)量方法之間可能存在尚未被認(rèn)識(shí)或正確評(píng)估的系統(tǒng)誤差。為了探究不同測(cè)G方法中尚未被發(fā)現(xiàn)或正確評(píng)估的系統(tǒng)誤差,我國(guó)華中科技大學(xué)引力實(shí)驗(yàn)中心同時(shí)采用扭秤周期法和角加速度法兩種方法測(cè)量G值。G的高精度確定不僅取決于巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和精密的機(jī)械加工,還依賴于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效處理。測(cè)G實(shí)驗(yàn)中扭絲材料特性和外部環(huán)境變化導(dǎo)致一些物理量存在長(zhǎng)時(shí)間的慢漂現(xiàn)象,這些物理量的慢漂效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)信號(hào)的特征參量提取具有顯著影響。在周期法測(cè)G實(shí)驗(yàn)中,G值的精確確定取決于扭秤運(yùn)動(dòng)信號(hào)周期的高精度提取,而環(huán)境溫度與扭秤周期的慢漂效應(yīng)及二者間的熱彈性效應(yīng)直接影響扭秤周期的提取。為了有效扣除環(huán)境溫度與扭秤周期的慢漂效應(yīng)對(duì)扭秤周期提取的影響,本文建立部分線性相關(guān)的理論模型以分析扭秤周期與環(huán)境溫度的復(fù)雜關(guān)系,提出“頻率-時(shí)間-溫度”模型擬合在近遠(yuǎn)程配置下扭秤運(yùn)動(dòng)頻率的變化,處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

1扭秤周期法測(cè)G實(shí)驗(yàn)基本原理圖

?暈侍�。角尖檪R確ú?G 實(shí)驗(yàn)的原理示意圖和裝置圖如圖2.1.2 所示，扭擺由一根細(xì)鎢絲懸掛并放置在氣浮軸承的內(nèi)部回轉(zhuǎn)臺(tái)(扭秤回轉(zhuǎn)臺(tái))上，四個(gè)吸引質(zhì)量不銹鋼球放置在熱膨脹系數(shù)極小的微晶玻璃支架上，微晶玻璃支架安裝在空心軸承的外部機(jī)械回轉(zhuǎn)臺(tái)(吸引質(zhì)量回轉(zhuǎn)臺(tái))上，兩回轉(zhuǎn)臺(tái)軸心線重合，且氣浮回轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在機(jī)械回轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)部。扭擺的殘余偏轉(zhuǎn)角由自準(zhǔn)直儀監(jiān)測(cè)，兩回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度由光軸編碼器測(cè)量得到。將扭擺和吸引質(zhì)量球放置在兩個(gè)相互獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò) PID 反饋控制系統(tǒng)控制兩回轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)模式，讓兩回轉(zhuǎn)臺(tái)角速度差保持恒定，使待測(cè)的引力角加速度信號(hào)呈現(xiàn)周期性，有利于扣除背景環(huán)境質(zhì)量導(dǎo)致的寄生引力信號(hào)，提高有用引力角加速度信號(hào)振幅的提取精度，進(jìn)而提高 G 值測(cè)量精度。角加速度法測(cè) G 大致流程為：正式實(shí)驗(yàn)前，兩回轉(zhuǎn)臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，未放置吸引質(zhì)量球，扭擺從初始位置開始作自由擺運(yùn)動(dòng)，受到扭絲提供的回復(fù)力矩、空氣粘滯阻尼導(dǎo)致的阻力力矩以及實(shí)驗(yàn)背景質(zhì)量產(chǎn)生的引力力矩作用。然后，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)扭秤轉(zhuǎn)臺(tái)，扭擺從初始速度加速到扭秤轉(zhuǎn)臺(tái)速度，仍受到以上三種力矩作用。接著，放置吸引質(zhì)量球，驅(qū)動(dòng)吸引質(zhì)量轉(zhuǎn)臺(tái)，則扭擺還受到由吸引質(zhì)量球產(chǎn)生的有用引力力矩作用。在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系下，設(shè)吸引質(zhì)量轉(zhuǎn)臺(tái)角速度為ωs(t)，扭秤轉(zhuǎn)臺(tái)角速度為ωp(t)。為使待測(cè)的引力角加速度信號(hào)具有周期性，可通過(guò)調(diào)節(jié)吸引質(zhì)量轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速，使兩轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度差為恒定值，即ωd= ωs(t) ωp(t)。在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(扭秤懸點(diǎn)坐標(biāo)系)下

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 的初始溫度，Ae-αt為慢漂，δT(t25 30 35 40 45 50 時(shí) 間 /day實(shí) 驗(yàn) 環(huán) 境 溫 度 變 化絲作為扭絲的扭秤周期法測(cè) G 實(shí)驗(yàn)中


本文編號(hào)：3267204