一种自由漂移式引力测量方法及系统与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及弱力测量领域，尤其涉及天体(含物体，下同)万有引力测量 方法及其系统。背景技术：2.基于牛顿万有引力理论，地球上任何物体都受到来自地球、太阳、月球等 天体的引力作用。按公开文献资料得知地球重力加速度(习惯上用加速度表示 引力大小)为980伽(cm/s2)，太阳对地球物体的引力加速度是592毫伽，月球 的引力加速度约是3毫伽。考虑到惯性力等因素影响后，天体实际的引力效果 大为减少，故与地球引力相比，太阳、月球及其他行星的引力效应是一种非常 微弱的力学效应。3.目前引力测量技术已广泛应用到地球物理、资源勘探、引力理论检验等领 域，引力测量方法主要包括周期法、补偿法、自由落体法等，主要的测量设备 包括扭秤、重力仪、倾斜仪、原子干涉仪等。如专利申请号为cn202110599628， 专利申请名称为《一种间接测量重力的方法及系统》；专利申请号为 cn202111054013，专利申请名称为《利用实验测量万有引力定律中距离修正常 数的方法》等都涉及到了上述引力测量的方法与技术设备。4.上述引力测量方法及技术设备存在着以下不足：5.首先，对时间、距离、角度、速度和加速度等各物理量的测量精度要求非 常高，如自由落体法中的加速度测量精度需达到10-7量级，从而对加工工艺、测 量设备主要部件的物理性能、测量环境等提出了十分苛刻的要求，直接影响到 测量精度的提高；6.其次，加大检验质量虽然能增强引力效应，但同时降低测量设备灵敏度和 测量精度；7.再者，现有的测量方法都是测量平衡静止状态下的引力效应，无法将微弱 的引力效应放大到易于观测程度。扭秤中虽然用平面镜反射光线来放大测量信 号，但同时也放大了噪声，信噪比没有改变，测量精度没有提高。技术实现要素：8.本发明基于液体表面与地球重力方向正交的特点，提出一种自由漂移式引 力测量方法及系统，用于测量太阳、月球等天体(含物体，下同)的水平引力。 本发明的自由漂移式引力测量方法，包括以下步骤：9.s1；在天体引力作用下漂移瓶在盛有液体的容器内液面上自由漂移；10.s2：实时记录漂移瓶移动轨迹；11.s3：从漂移轨迹记录中分析出漂移瓶移动速度，依据其移动速度计算出天体对 漂移瓶的水平引力大小及方向；12.s4：自动控制实现测量空间的恒温环境。13.进一步地，步骤s1所述的漂移瓶是圆滑的空心密封圆柱体，柱顶中心处固 定小直径密封空管。漂移瓶的大部分沉入液体中，只留柱顶空管部分露出液面， 漂移瓶瓶底离容器底部至少5厘米；14.进一步地，步骤s1所述的漂移瓶(含空管)和容器，其材质为非磁性、非 电性材料；15.进一步地，步骤s1所述的液体，是指粘滞系数较低且性能稳定的液体；16.进一步地，步骤s1所述的容器，其上口有透明盖板密封覆盖；17.进一步地，步骤s2所述的实时记录漂移瓶移动轨迹，包括但不限于利用摄 像机、录像机或轨迹自动跟踪设备连续记录或按一定时间间隔连续记录漂移瓶 位置坐标与时间的对应关系；所述漂移瓶位置坐标是在容器上口透明盖板上分 别沿纵横方向按1厘米间隔刻画出明显可辨的方格网线作为坐标线，并使方格 网线分别平行于南北方向和东西方向置放；18.进一步地，步骤s3所述的从漂移轨迹记录中分析出漂移瓶移动速度，据此 速度计算出天体对漂移瓶的水平引力大小及方向，是应用流体力学中流体运动 速度与圆柱体绕流阻力的平衡关系，由漂移瓶移动速度计算出天体对漂移瓶的 水平引力大小；或是通过计量技术事先标定出漂移瓶运动速度与作用力的对应 关系，测量时依据漂移瓶的移动速度查知水平引力的大小。漂移瓶的移动方向 就是水平引力的作用方向；19.进一步地，步骤s4所述的自动控制实现测量空间的恒温环境，是将测量空 间的温度自动控制在10-20℃范围内的某个设定温度上，温度变化幅度不超过 正负0.1℃/天。20.本发明还提供一种自由漂移式引力测量系统，包括：21.自由漂移模块，用于建立天体引力与漂移瓶移动二者之间的因果关系，并 利用液体粘滞性实现阻尼作用；22.漂移轨迹记录模块，包括但不限于采用摄像机、录像机及轨迹跟踪设备实 时记录漂移瓶位置坐标与时间的对应关系；23.漂移速度分析模块，从漂移轨迹记录中分析出漂移瓶移动速度，据此速度 计算出天体对漂移瓶的水平引力大小及其作用方向；24.恒温自动控制模块，用于控制实现测量空间的恒温环境，使液体静止稳定。25.本发明的有益效果在于，提供一种基于液体表面与地球重力方向正交特点 的自由漂移式引力测量方法及系统，完全避开强势的地球引力及其波动影响， 直接测量其他天体的微弱引力效应；通过增大漂移时间间隔累积漂移距离，将 微弱的引力移动效应放大到可观测程度，又不影响原有的噪声，大幅提高测量 精度至微伽量级甚至更低；不受漂移瓶质量大小限制；液体起着阻尼作用，漂 移瓶移动平稳易于测量；不需精密的距离、速度等测量仪器，成本极低。附图说明26.图1是自由漂移式引力测量系统示意图；27.图2是自由漂移式引力测量系统功能示意图。具体实施方式28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。29.请参见自由漂移式引力测量系统示意图，本发明一种自由漂移式引力测量 方法，包括以下步骤：30.s1：在天体引力作用下漂移瓶在盛有液体的容器内液面上自由漂移；31.s2：实时记录漂移瓶移动轨迹；32.s3：从漂移轨迹记录中分析出漂移瓶移动速度，据此速度计算出天体对漂 移瓶的水平引力大小及方向；33.s4：自动控制实现测量空间的恒温环境。34.在步骤s1中，所述漂移瓶是圆滑的空心密封圆柱体，柱顶中心处固定小直 径密封空管。漂移瓶的大部分沉入液体中，只留柱顶空管部分露出液面，漂移 瓶瓶底离容器底部至少5厘米，漂移瓶(含空管)材质为非磁性、非电性材料； 所述容器，其材质为非磁性、非电性材料，其上口有透明盖板密封覆盖，盖板 材质为非磁性、非电性材料；所述液体，是指粘滞系数较低且性能稳定的液体。35.在步骤s2中，所述实时记录漂移瓶移动轨迹，是包括但不限于利用摄像机、 录像机或轨迹自动跟踪设备连续记录或按一定时间间隔连续记录漂移瓶位置坐 标与时间的对应关系。所述漂移瓶位置坐标，是在容器上口透明盖板上分别沿 纵横方向按1厘米间隔刻画出明显可辨的方格网线作为坐标线，并使方格网线 分别平行于南北方向和东西方向置放。36.在步骤s3中，所述的漂移瓶移动速度，是指漂移瓶的实时移动速度。漂移 瓶移动距离微小不易观测的，可采用1分钟、10分钟或1小时等时间单位，计 算出漂移瓶在此时间单位内的平均移动速度作为实时移动速度。所述的天体对 漂移瓶的水平引力，是应用流体力学理论中层流状态下流体运动速度v与圆柱 体绕流阻力fd的平衡关系37.fd＝cda p v2/238.其中，cd是阻力系数，a是圆柱体的迎风面积，p是液体质量密度。将漂 移瓶移动速度对应为v，天体对漂移瓶的水平引力对应为fd，cd取50(雷诺数约 为0.1时)，a为漂移瓶圆柱体外直径与高度的乘积，则测量出漂移瓶的移动速 度v就能依据上式计算出天体对漂移瓶的水平引力fd；或是通过计量技术事先 标定出漂移瓶移动速度与作用力的对应关系，测量时依据漂移瓶的移动速度查 知水平引力大小。漂移瓶的移动方向就是水平引力的作用方向。39.在步骤s4中，所述的自动控制实现测量空间的恒温环境，是将测量空间的 温度自动控制在10-20℃范围内的某个设定温度上，温度变化幅度不超过正负 0.1℃/天。40.请参见自由漂移式引力测量系统功能示意图，本发明还提供一种自由漂移 式引力测量系统，包括：41.自由漂移模块，用于建立天体引力与漂移瓶移动二者之间的因果关系，并 利用液体粘滞性实现阻尼作用；42.漂移轨迹记录模块，包括但不限于采用包括摄像机、录像机或轨迹自动跟 踪设备连续记录或按一定时间间隔连续记录漂移瓶位置坐标与时间的对应关 系；43.漂移速度分析模块，从漂移轨迹记录中分析出漂移瓶移动速度，据此速度 计算出天体对漂移瓶的水平引力大小及方向。结合天体相对于水平面的倾角， 还能计算出天体对漂移瓶的引力大小及引力的空间方位；44.恒温自动控制模块，用于控制实现测量空间的恒温环境，使液体静止稳定。45.由以上自由漂移式引力测量方法及系统的特征，我们可以知道，本发明基 于液体表面与地球重力方向正交的特点，完全避开了强势的地球引力及其波动 影响，直接测量其他天体的微弱引力效应。通过合理增大漂移时段，可观测到 微伽量级甚至更低的引力效应。46.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也视为本发明的保护范围。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!