绝对重力仪是直接开展绝对重力测量的精密计量仪器。绝对重力测量是指对地球表面重力加速度值的直接测量,其在地球科学和计量科学等领域都有十分重要的应用。历史上最早的绝对重力测量约在1590年。1590~1960年,主要利用摆仪的摆长和自由摆周期来开展绝对重力测量。自1960年起,随着激光技术的发明,高精度绝对重力测量有了新的发展,人们开始利用宏观物体自由运动(自由下落或上抛)的方法开展绝对重力测量,形成了激光干涉绝对重力仪。1991年,美国斯坦福大学朱棣文教授小组首次利用冷原子团的自由运动进行绝对重力测量,实现了第一台原子干涉绝对重力仪。中国计量科学研究院是我国最早开展绝对重力仪研制的单位,本文结合中国计量科学研究院绝对重力仪研制经验,综述了激光干涉绝对重力仪和原子干涉绝对重力仪的技术发展,尤其是激光技术的发明对绝对重力仪的技术发展带来的革命性技术变革。

针对传统三点支承平台的欠约束和欠驱动问题, 基于运动学原理提出了一种双驱动六点支承平台。该平台在自然状态下具有确定位姿, 在输入状态下具有确定运动, 由此解决了三点支承平台的欠约束和欠驱动问题。以加速度计作为测量传感元件, 提出了一种基于重力加速度方向矢量的两输入调平算法, 并利用平台法线矢量运动变换获得了平台的转动角度。该平台调平范围±5°, 水平重复精度优于0.001 7°, 具有运动确定以及稳定性高的特点, 可用于精密仪器及机械的自动调平。最后, 指出了调平的二转动自由度姿态控制的运动学本质。

从薛定谔方程出发,研究了拉曼脉冲激光与冷原子的相互作用,得出了作用后的密度矩阵方程。利用原子传输矩阵,得出原子在重力场中的各个位置和速度随时间的变化关系。结合原子密度矩阵和原子传输矩阵,得到了原子能态布居与重力加速度的严格关系式。进一步详细讨论了拉曼脉冲有效拉比振荡频率对重力加速度测量精度的影响。