旋转加速度计重力梯度仪重力梯度信号仿真-物探与化探.pdf

　 第３９卷增刊 物　 探　 与　 化　 探 Ｖｏｌ．３９，Ｓｕｐｐ．　 　 ２０１５年１２月 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ ＆ ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ Ｄｅｃ．，２０１５　 ｄｏｉ：１０．１１７２０／ ｗｔｙｈｔ．２０１５．Ｓ１．１７ － 蔡体菁，钱学武，丁昊．旋转加速度计重力梯度仪重力梯度信号仿真［Ｊ］．物探与化探，２０１５，３９（Ｓ１）：７６ ７９．ｈｔｔｐ：／ ／ ｄｏｉ．ｏｒｇ／ １０．１１７２０／ ｗｔｙｈｔ．２０１５． Ｓ１．１７ ＣａｉＴＪ，ＱｉａｎＸＷ，ＤｉｎｇＨ．Ｓｉｇｎａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｆｏｒｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒｏｆｒｏｔａｔｉｎｇａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ［Ｊ］．ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａ⁃ － ｔｉｏｎ，２０１５，３９（Ｓ１）：７６ ７９．ｈｔｔｐ：／ ／ ｄｏｉ．ｏｒｇ／ １０．１１７２０／ ｗｔｙｈｔ．２０１５．Ｓ１．１７ 旋转加速度计重力梯度仪重力梯度信号仿真 １ １ ２ 蔡体菁 ，钱学武 ，丁昊 （１． 东南大学仪器科学与工程学院，江苏 南京　 ２１００９６；２． 北京航天控制仪器研究所，北京　 １０００３９） 摘 要：在介绍旋转加速度计重力梯度仪仿真系统构成的基础上，依据旋转加速度计重力梯度仪测量原理，给出重 力梯度信号仿真方法。 信号仿真流程为：由计算机产生加速度计数字输出，经数模转换、模拟信号运算、放大、模数 转换和数字解调，得到重力梯度数值。 采用这种重力梯度信号仿真方法，可以详细研究旋转加速度计重力梯度仪 的信号特征、参数调整、误差补偿以及信号处理方法，为重力梯度仪系统设计研发提供方法指导。 关键词：重力梯度仪；旋转加速度计；信号仿真；梯度解调 － － － 中图分类号：Ｐ６３１　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１０００ ８９１８（２０１５）Ｓ１ ００７６ ０４ 　 　 地球重力场是反映地球的物质分布与地质构造 补偿，构建一套重力梯度传感器信号模拟仿真分析 的物理场。 地球重力场的垂向变化与地球固体矿 系统。 通过该仿真分析系统，可以从定性和定量上 产、石油和天然气有关。 高精度、高分辨率的重力场 分析旋转加速度计重力梯度仪的主要误差，研究重 对于地球科学研究、矿产资源勘查和国防建设等具 力梯度信号处理方法，为重力梯度仪硬件设计提供 有重要意义。 重力梯度仪是探测重力梯度张量的仪 理论和技术支持。 本文介绍在这套仿真系统上产生 ［１ ４］ 器。 目前重力梯度仪有这几种 ：旋转加速度计 重力梯度信号的方法。 重力梯度仪、静电加速度计重力梯度仪、超导重力梯 １　 仿真系统构成 度仪和冷原子重力梯度仪。 为了更好地开展研究旋转加速度计重力梯度仪 旋转加速度计重力梯度仪的信号流图如图１所 研究，分析和处理重力梯度仪信号，进行误差分析和 示。 ４ 只加速度计输出的信号，通过模拟信号调理 图１　 旋转加速度计重力梯度仪信号流程 　 　 收稿日期：２０１５⁃１２⁃０４ 　 　 基金项目：国家高技术研究发展计划“８６３计划”