專(zhuān)利名稱(chēng)：雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量裝置，更具體涉及一種絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量塊快速下落裝置。
背景技術(shù)：
在大地測(cè)量學(xué)和勘探地球物理學(xué)中，絕對(duì)重力測(cè)量不僅可獲得觀(guān)測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)重 力值及其變化，還應(yīng)用于建立國(guó)家重力絕對(duì)基準(zhǔn)，提供地球物理學(xué)和地球動(dòng)力學(xué)研 究所需的地球內(nèi)部物質(zhì)分布和運(yùn)動(dòng)信息，為海平面變化、地震監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，以及軍 事、航天、導(dǎo)航、資源勘探和開(kāi)發(fā)等提供地球重力場(chǎng)參數(shù)。因此，開(kāi)展絕對(duì)重力測(cè) 量一直受到國(guó)內(nèi)外同行的高度重視。目前，國(guó)際上絕對(duì)重力儀的測(cè)量技術(shù)主要還是 以激光干涉自由落體方式為主，其測(cè)量原理是通過(guò)高精度的激光測(cè)距系統(tǒng)、原子鐘 時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)精確測(cè)定落體質(zhì)量塊塊在重力場(chǎng)中的自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中的距離和時(shí)間兩個(gè)量，從而實(shí)現(xiàn)重力加速度g的測(cè)定。隨著電子測(cè)量技術(shù)和計(jì) 算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)應(yīng)用的日益提高，可使得落體在縮短行程、快速觀(guān)測(cè)以及在整體 儀器便攜等方面變?yōu)榭赡?。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在于提供一種雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置，該 裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接穩(wěn)固、體積小、快速觀(guān)測(cè)、落體質(zhì)量塊自由下落過(guò)程中平穩(wěn)，調(diào)試方便，成本低廉。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明裝置應(yīng)用光學(xué)一精密機(jī)械一電子測(cè)量技術(shù)，使用直 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙葉輪作勻速圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。將雙葉曲面輪間的落體質(zhì)量塊沿主、輔助導(dǎo)向 桿向上托起并平穩(wěn)送至頂部，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的雙葉曲面輪離開(kāi)落體質(zhì)量后，由于該質(zhì)量塊 受到地球引力作用而作自由落體運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，通過(guò)安裝在導(dǎo)向孔上的光電轉(zhuǎn)換， 通知計(jì)算機(jī)記錄落體質(zhì)量下落過(guò)程中多個(gè)某一時(shí)刻所經(jīng)過(guò)距離，從而實(shí)現(xiàn)落體質(zhì)量塊下落裝置的小型化和快速測(cè)定。 技術(shù)方案如下-
落體質(zhì)量塊下落裝置它包括上支承板、立柱、下支承板、中心定位導(dǎo)向孔、落 體質(zhì)量塊、滑向柱、曲面葉輪、落體接收座、轉(zhuǎn)軸、電機(jī)支架、直流，電機(jī)，其特 征在于落體質(zhì)量塊安裝在一個(gè)密封真空艙內(nèi)，上支承板、下支承板之間通過(guò)三根 圓形立柱連接并固定，穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)。落體質(zhì)量塊通過(guò)直流電機(jī)和轉(zhuǎn)軸裝在轉(zhuǎn)軸 兩端上的雙曲面葉輪上，落體質(zhì)量塊連接在主導(dǎo)向桿和輔助導(dǎo)向桿±，落體質(zhì)量塊 裝在中心定位導(dǎo)向孔內(nèi)。主導(dǎo)向桿、輔助導(dǎo)向桿分別穿入上支承板，落體質(zhì)量塊與 落體接收座連接，主導(dǎo)向桿與落體質(zhì)量塊中心滑動(dòng)連接。
直流電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、雙葉曲面輪、落體質(zhì)量塊以及落體質(zhì)量接收座安裝于下支承 板上。為了保證雙葉曲面輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平穩(wěn)地將落體質(zhì)量托起并送達(dá)到頂部，申請(qǐng)者采 用兩個(gè)相同曲面葉輪，同時(shí)在在落體質(zhì)量塊上中心處打一中心導(dǎo)向孔，并以該孔為 基準(zhǔn)，在其對(duì)稱(chēng)的兩邊各開(kāi)一輔助導(dǎo)向孔，在上支承板上也加工出相同的孔，將加 工好的主導(dǎo)向桿和兩根輔助導(dǎo)向桿從上支承板向下放置，穿過(guò)上支承板的孔，再穿 過(guò)落體質(zhì)量塊上的中心孔和兩對(duì)稱(chēng)孔，然后將其主、輔助導(dǎo)向桿與落體體質(zhì)量接收 座連接。這樣落體質(zhì)量塊就只能在主、輔助導(dǎo)向桿之間作上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)直流電機(jī)勻 速轉(zhuǎn)動(dòng)后，帶動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)軸兩端上的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使雙葉曲面輪間的落體質(zhì)量塊 沿主導(dǎo)向桿和兩個(gè)輔助導(dǎo)向桿向上運(yùn)動(dòng)，并平穩(wěn)送至頂部上支承板下面的導(dǎo)向孔內(nèi)， 這樣可確保落體質(zhì)量塊每次開(kāi)始下落時(shí)都能在同一高度和同一軸線(xiàn)上。
落體質(zhì)量塊的下落初始階段至關(guān)重要，它關(guān)系到落體下落過(guò)程中落體質(zhì)量塊的 穩(wěn)定和平穩(wěn)。由于雙葉曲面輪在抬起落體質(zhì)量塊向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，落體質(zhì)量塊受雙葉曲 面輪摩擦力的影響會(huì)使落體質(zhì)量塊發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致激光光路偏移，造成測(cè)量誤 差偏大甚至使儀器無(wú)法正常工作。為此，申請(qǐng)人設(shè)計(jì)了主、輔助導(dǎo)向桿兩頭豕取了 工字型結(jié)構(gòu),即主、輔助導(dǎo)向桿兩頭軸徑與落體質(zhì)量塊上孔徑配合釆用錐形體過(guò)渡 型式，而導(dǎo)向桿的中間部分的軸徑尺寸小于落體質(zhì)量塊上各孔孔徑，這樣可避免落 體下落過(guò)程中通孔與各導(dǎo)向桿發(fā)生擦撞，從而影響到觀(guān)測(cè)結(jié)果及測(cè)量精度。同時(shí)， 當(dāng)雙葉曲面輪將落體質(zhì)量塊托到頂端后，隨著雙葉曲面輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)隨即脫離落體 質(zhì)量塊，落體質(zhì)量塊將作自由落體運(yùn)動(dòng)，但此時(shí)落體質(zhì)量塊上端的導(dǎo)向柱還在導(dǎo)向 孔內(nèi)起著導(dǎo)向，穩(wěn)定落體質(zhì)量塊姿態(tài)的作用，從而確保隨后落體質(zhì)量塊塊脫離導(dǎo)向孔后的下落過(guò)程中始終處于平穩(wěn)狀態(tài)。另外，由于申請(qǐng)者在落體質(zhì)量塊中心部位預(yù) 置導(dǎo)向孔，從而使落體質(zhì)量大為減輕，簡(jiǎn)化了落體接收減震結(jié)構(gòu)。
申請(qǐng)者在落體質(zhì)量塊下端面上安裝了三個(gè)定位球，當(dāng)落體質(zhì)量塊下落一段時(shí)間 后，最終停留在落體質(zhì)量塊接收座上的三個(gè)V型槽內(nèi)，并為下一次自由落體準(zhǔn)備。 且整個(gè)落體質(zhì)量塊下落裝置安放在一個(gè)密封艙內(nèi)。
為了防止因黑色金屬(鋼、鐵)在加工過(guò)程中產(chǎn)生磁化的現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)也可減 輕絕對(duì)重力自由落體裝置的重量，整個(gè)落體裝置基本采用有色金屬加工而成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，重量輕、 連接穩(wěn)固、落體質(zhì)量塊下落平穩(wěn)、調(diào)試簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉。


圖1為雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
其中l(wèi)一上支承板、2—立柱、3—下支承板、4一主導(dǎo)向桿鎖緊螺母、5 —中 心定位導(dǎo)向孔、6—光電位置探測(cè)器、7—落體質(zhì)量塊、8—主導(dǎo)向桿、9一輔助導(dǎo)向 桿、IO—曲面葉輪、ll一落體接收座、12 —轉(zhuǎn)軸、13 —透視窗鏡、14一電機(jī)支架、 15—直流電機(jī)、16—真空艙。
注上述15個(gè)零部件中15-直流電機(jī)——型號(hào)為ZYM-37B500,其余零部件為 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員常見(jiàn)部件，該部件本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員不會(huì)出任何創(chuàng)造性 勞動(dòng)均能自行加工制造。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
根據(jù)圖1、圖2可知，雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置由上支承板1、 立柱2、下支承板3、主導(dǎo)向桿鎖緊螺母4、中心定位導(dǎo)向孔5、光電位置探測(cè)器6、 落體質(zhì)量塊7、主導(dǎo)向桿8、輔助導(dǎo)向桿9、曲面葉輪IO、落體接收座ll、轉(zhuǎn)軸12、 透視窗鏡13、電機(jī)支架14、直流電機(jī)15和真空艙16組成。
首先將中心定位導(dǎo)向孔5安裝于上支承板下端面上并固緊，再由上支承板1、 下支承板3之間通過(guò)三根圓柱形立柱2連接，使之形成一個(gè)穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)。在電機(jī)支架15上安裝直流電機(jī)16，將兩個(gè)葉輪11分別安裝于轉(zhuǎn)軸13的兩端 上固緊，再將帶有雙葉輪的轉(zhuǎn)軸組件安裝于直流電機(jī)15傳動(dòng)軸上并固緊。將上述組 件與下支承板3連接并固定，然后再將落體接收座11安裝并固定于位于雙葉曲面輪 中間的下支承板3上。
將一根主導(dǎo)向桿8和兩根輔助導(dǎo)向桿9分別從上支承板1預(yù)留孔和定位孔4中 間孔穿過(guò)，再穿過(guò)落體質(zhì)量塊組件7上預(yù)留孔與安裝在下支承板3上的落體質(zhì)量接 收座11連接。
將位置監(jiān)測(cè)器6安裝固定于中心定位導(dǎo)向孔5兩旁，調(diào)整主導(dǎo)向桿張緊度并通 過(guò)主導(dǎo)向桿鎖緊螺母4固緊主導(dǎo)向桿。
當(dāng)所有零部件安裝調(diào)試到位后，接通直流電機(jī)15電源，通過(guò)轉(zhuǎn)軸12上兩端曲 面輪10隨電機(jī)主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著雙葉曲面輪10的旋轉(zhuǎn)，雙葉曲面輪10曲面將從 落體質(zhì)量塊7底部開(kāi)始接觸，其后將其落體質(zhì)量塊7沿主導(dǎo)向桿8和輔助導(dǎo)向桿9 被向上抬起，并且雙曲面與落體質(zhì)量下端面的接觸點(diǎn)始終保持在落體軸心上，直至 落體質(zhì)量塊7上部導(dǎo)向軸完全被推進(jìn)中心定位導(dǎo)向孔5內(nèi)，此時(shí)，安裝在中心定位 導(dǎo)向孔5兩邊的光電轉(zhuǎn)換位置監(jiān)測(cè)器6中的光信號(hào)將被進(jìn)入孔內(nèi)的落體質(zhì)量塊7上 部導(dǎo)向軸遮擋，這時(shí)也是雙葉曲面輪10轉(zhuǎn)動(dòng)的最高點(diǎn)位。隨著雙葉曲面輪10的繼 續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，雙葉曲面輪10曲面隨即脫離落體質(zhì)量塊7的下端面，此時(shí)落體質(zhì)量塊7 由于受地心引力作用而作自由落體運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量塊下落過(guò)程中，由于落體質(zhì)量塊7上 部導(dǎo)柱滑出中心定位導(dǎo)向孔5時(shí)，位置監(jiān)測(cè)器6中的光信號(hào)將被重新接通。該光電 信號(hào)的變化為下步計(jì)算機(jī)接收、記錄、解算觀(guān)測(cè)值提供保證。
整個(gè)落體質(zhì)量塊下落裝置安放在一個(gè)密封艙16內(nèi)，激光可通過(guò)透視窗鏡13進(jìn)出。
權(quán)利要求
1、一種雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置，它包括上支承板(1)、下支承板(3)、落體質(zhì)量塊(7)、落體接收座(11)、電機(jī)支架(14)、直流電機(jī)(15)，其特征在于落體質(zhì)量塊(7)安裝在一個(gè)密封真空艙內(nèi)(16)，上支承板(1)、下支承板(3)之間通過(guò)三根圓形立柱(2)連接，落體質(zhì)量塊(7)通過(guò)直流電機(jī)(15)和轉(zhuǎn)軸(12)裝在轉(zhuǎn)軸兩端上的雙曲面葉輪(10)上，落體質(zhì)量塊(7)連接在主導(dǎo)向桿(8)和輔助導(dǎo)向桿(9)上，落體質(zhì)量塊(7)裝在中心定位導(dǎo)向孔(5)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置，其特征 在于所述的主導(dǎo)向桿(8)、輔助導(dǎo)向桿(9)分別穿入上支承板(1),落體質(zhì)量塊(7)與 落體接收座(ll)連接。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量下落裝置，其特 征在于所述的主導(dǎo)向桿(8)與落體質(zhì)量塊(7)中心孔滑動(dòng)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙葉曲面輪式絕對(duì)重力儀落體質(zhì)量塊下落裝置，包括上支承板、下支承板、落體質(zhì)量塊、曲面葉輪、落體接收座、轉(zhuǎn)軸、電機(jī)支架、直流電機(jī)，落體質(zhì)量塊下落裝置安放在一個(gè)密封艙內(nèi)，上支承板、下支承板之間通過(guò)三根圓形立柱連接，落體質(zhì)量塊向上運(yùn)動(dòng)方式是通過(guò)直流電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸及其安裝在轉(zhuǎn)軸兩端上的雙曲面葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將落體質(zhì)量塊沿主導(dǎo)向桿和輔助導(dǎo)向桿向上托起，并運(yùn)送到頂端的中心定位導(dǎo)向孔內(nèi)。該落體下落裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接穩(wěn)固、重量輕，體積小、落體行程短、快速觀(guān)測(cè)、調(diào)試拆裝簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉，適用于自由落體式絕對(duì)重力儀測(cè)量系統(tǒng)中的落體質(zhì)量下落裝置。
文檔編號(hào)G01V7/00GK101320097SQ20081004821
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者張為民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所