专利名称：离子型加速度计的制作方法
在力的作用下，物体会产生加速度，加速度的大小同所受作用力的大小成正比，同物体的惯性质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。加速度计是测量物体在力作用下产生的加速度的大小和方向的仪器，在航空航天、导弹发射、交通运输、机器制造、海洋探测、物理探矿、地球物理测量等领域都有广泛的用途。
地球重力加速度计即地球重力仪是最常见的一类加速度计。地球重力仪是在地球表面或近地空间测量地球重力加速度的仪器。地球重力重力仪分为绝对重力仪和相对重力仪。在真空中让物体作自由落体运动或垂直上抛运动，通过测量落体或上抛物体的运动时间和距离来测量重力加速度的是绝对重力仪。美国Faller和Hammond发明的激光干涉重力仪就是一种绝对重力仪，中国计量科学研究院也研制出自由落体式可移动绝对重力仪。运用现代激光干涉、原子钟技术等，可以获得高精度(10-15微伽)的绝对重力值，在地球物理测量、物理勘探中得到广泛的应用。在真空中将一惯性体与弹簧或压电晶体相连，惯性体在力的作用下运动，使相连的弹簧或压电晶体发生形变，形变的大小与作用力的大小成线性或其他非线性关系，测量形变的大小可以确定重力加速度的变化，这是相对重力仪。美国Lacoste-Ramberg公司，加拿大Scitrex公司生产的相对重力仪被广泛应用。相对重力仪中的弹簧由于机械疲劳而产生零点漂移，读数不够稳定，压电晶体式相对加速度仪的精度低，适用于强加速运动中的加速度测量。超导重力仪也是一种相对重力仪。在低温超导环境中，线圈中电流产生的永久磁场相当于上述弹簧，作为惯性体的超导小球悬浮在磁场中，通过测量超导小球的位移量，可以确定重力加速度的相对变化。由于真空超导状态下电流和磁场的高稳定性，超导重力仪的零点漂移很小，精度很高，但超导重力仪结构复杂，体积和重量都较大，只适合于固定台站的测量。
在上述重力仪中，都有一个质量和体积较大的惯性体。在测量加速度的过程中，要同时测量惯性体的位置和相应时间。显然，测量精度与惯性体的线度有关，对大线度的惯性体，准确测量位置和时间的难度较大。
本发明提出一种离子型加速度计设计方案。下面结合
设计方案。图1是离子型加速度计结构示意图。图2是重力加速度计测量原理示意图。
如图1所示的这种加速度计，包括离子枪[1]、靶屏[2]和无磁性真空腔[3]，其特征在于离子枪[1]和靶屏[2]固定在无磁性真空腔[3]中，离子枪[1]的发射方向与靶屏[2]平面之间有一固定夹角。上述的离子枪[1]中，设置有强度和方向确定并已知的电场和磁场，离子或离子束[4]由离子枪[1]的枪口射出。
在图2所示的重力加速度计测量原理示意图中，当启动测量开关时，从离子枪[1]发射出的能量(速度)和质量已知的离子或离子束[4]，会受到重力场的作用，离子束[4]发生偏转，打在靶屏[2]上，落点的位置可由激光、微电子或光电子方法测定，或靶屏[2]本身就是一个刻有坐标编码的数字化屏，当离子[4]打在靶屏[2]上时，可自动记录下落点的数字化坐标。
如图2所示，在离子枪[1]中，强度和方向确定并已知的电场使出射离子[4]的速度(能量)被精确确定，在磁场的聚焦作用下，出射离子[4]的方向被精确确定。
本发明的优势在于第一，由于离子枪[1]与靶屏[2]是固定在一起的，即离子[4]飞行的水平距离S∥是已知的，而离子[4]的速度又是已知的，则离子[4]的飞行时间是已知的，这就避免了高精度时间测量的困难，只要测量离子[4]在靶屏[2]平面上的垂直偏移量S⊥就可以算出离子相对于靶屏的加速度了；第二，离子[4]的线度极小，定位的精度可以大大提高；第三，本发明不用弹簧等形变器件，避免了由机械疲劳引起的零点漂移和由非线性形变引起的读数误差。
将该加速度仪安置在地面，测得的就是当地的重力加速度g。该加速度仪也可安置在空间飞行器上，测得的加速度是离子相对于空间飞行器的加速度，如能测得或知道空间飞行器相对于地球的加速度就可以推算出当地的重力加速度了。总之，本发明设计的加速度仪可以在非超导条件下，在一个较小空间内，在极短时间内，实施高精度的加速度测量。
图1是说明书摘要附图。
权利要求
1.一种加速度计，包括离子枪[1]、靶屏[2]和无磁性真空腔[3]，其特征在于离子枪[1]和靶屏[2]固定在无磁性真空腔[3]中，离子枪[1]的发射方向与靶屏[2]平面之间有一固定夹角。
2.根据权利要求1所述的离子枪[1]中，设置有强度和方向确定并已知的电场和磁场，离子或离子束[4]由离子枪[1]的枪口射出。
全文摘要
本发明提出一种离子型加速度计设计方案。离子枪[1]、靶屏[2]固定在无磁性真空腔[3]中，离子枪[1]的发射方向与靶屏[2]平面之间有一固定夹角。离子或离子束[4]由离子枪[1]射出。从离子枪[1]发射出的能量(速度)和质量已知的离子或离子束[4]，会受到重力场的作用，离子束[4]发生偏转，打在靶屏[2]上，落点的位置可由激光、微电子或光电子方法测定。本发明的优势在于第一，由于离子枪[1]与靶屏[2]是固定在一起的，即离子[4]飞行的水平距离是已知的，而离子[4]的速度又是已知的，则离子[4]的飞行时间是已知的，这就避免了高精度时间测量的困难，只要测量离子[4]在靶屏[2]平面上的垂直偏移量就可以算出离子相对于靶屏的加速度了；第二，离子[4]的线度极小，定位的精度可以大大提高；第三，本发明不用弹簧等形变器件，避免了由机械疲劳引起的零点漂移和由非线性形变引起的读数误差。
文档编号G01P15/00GK1490624SQ02147630
公开日2004年4月21日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者汤克云 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所