重力传感器

GT-1A航空重力仪重力传感器如图4-4-2所示，重荷用两根宽50?m的弹簧连接到基座上，在两个方向相反的磁场作用下，重荷处于悬浮状态。

在工厂里，设定一个稳定的电流I通过补偿线圈产生一个支持37 g重荷的平衡力，使重荷处于零位置（静止点）。由于漂移等因素的影响，因此，飞行测量前和飞行测量后需要在固定的基准点进行静态测量，用于漂移校正。

稳定电流I的计算公式为：

图4-4-2 GT-1A重力传感器（GSE）工作原理图

航空重力勘探理论方法及应用

式中：I为稳定电流；m为重荷质量；g0为重力常数；k为常数（取决于补偿线圈）。

当作用于重荷上的重力场发生改变时，LED和光敏传感器提供一个与重荷偏移量大小成正比的电信号，该信号被转变成电流加到测量线圈中，使重荷重新回到零位置（静止点）。这样一个与垂向视加速度Wz成比例的电流流经重力传感器的测量线圈（第一个线圈）和串接到线圈上的参考电阻，在参考电阻上产生的电压信号经过ADC输入到微处理器，并转换成垂向重力值Wz。

由微处理器产生的另一个用来平衡引力的参考电流加载到重力传感器力传感器的第二个线圈（补偿线圈）上，利用通电线圈产生的磁力调整偏移的重荷使其回到零位置。

该测量仍然是模拟控制，其响应速度大约100 Hz。恒温对于重力传感器来说至关重要。

在工厂里，通过振动测试，获得用于因振动造成传感器偏移的补偿系数。分别设定不同的振动频率进行测试，振动频率从几Hz直到接近100 Hz。

图4-4-3为重力传感器不同频率振动测试结果，振动频率从5～70 Hz。通过不同频率的振动测试，获得不同频率下重力传感器的偏移量。图中蓝线代表着不同振动频率下重力传感器的读数。从图中可以看出：当振动频率60 Hz时，由于振动造成重力传感器读数偏差接近100×10-5m·s-2。图中红线代表着不同振动频率下测得的重荷位置偏移量（单位为m2）。补偿系数由下式求得：

航空重力勘探理论方法及应用

图中绿色线为利用补偿系数进行改正后所获得的测量结果，振动的影响减少了20倍。