华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430223
冷原子绝对重力仪和冷原子重力梯度仪在外界动平台上的精度相较实验室精度差距较大, 其中最主要的振动噪声目前已经有较为成熟的方案进行抑制, 而由于载体转动引起的姿态噪声目前尚未研究。从冷原子干涉仪的敏感机制入手, 推导了在姿态扰动情况下冷原子绝对重力仪和重力梯度仪的相位改变, 并利用双光子拉曼演化方程给出了相应的高阶灵敏度函数补偿方案, 提升了冷原子绝对重力仪和重力梯度仪在复杂环境下的灵敏度和环境适应性。
冷原子绝对重力仪 冷原子重力梯度仪 姿态扰动 高阶灵敏度函数 cold-atom absolute gravimeter cold-atom gravity gradiometer rotation fluctuation high-order sensitivity function
华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430223
冷原子重力梯度仪利用原子的量子态叠加特性和物质波干涉特性测量绝对重力梯度信息, 具有高精度、低漂移、自校准等特性, 在深地/深海资源开发、地质灾害预警预防、战场环境建设与作战保障、地球科学研究等领域均具有重大潜在应用价值。简要描述了冷原子重力梯度仪的工作原理及实现方案; 综述了冷原子重力梯度仪的技术优势及国内外研究现状; 分析了冷原子重力梯度仪当前面临的痛点、难点问题, 并对部分问题提出了解决方案, 总结了冷原子重力梯度仪的发展趋势。
重力梯度 冷原子 冷原子重力梯度仪 全张量重力梯度仪 资源勘探 gravity gradient cold atom cold-atom gravity gradiometer full tensor gravity gradiometer resource exploration
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学物理学院，北京 100049
3 合肥国家实验室，安徽 合肥 230094
4 武汉量子技术研究院，湖北 武汉 430206
重力梯度仪在资源勘探、地球物理研究、自主导航等领域有重要的应用价值。原子干涉重力梯度仪是一种新型的高精度测量仪器，小型实用化是其实现广泛应用需要解决的核心问题。本文设计实现了1套可测量水平分量的小型高精度原子重力梯度仪。该仪器采用全石英材料真空腔体与附件框架相结合的技术方案，使得探头部分的体积降低到105 L，采用模块化双面光路结构，使得光学单元的体积降低为36 L，因而具有十分优良的可搬运性能。在实验室条件下，该原子重力梯度仪的测量灵敏度为320 E/，测量分辨率为3.3 E@4800 s (1 E=1×10-9 s-2)。
冷原子 重力梯度仪 原子干涉仪 受激拉曼跃迁 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106020
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室 湖北 武汉 430223
惯性导航是一种完全自主、抗干扰能力强的导航方式，因受限于惯性器件的灵敏度和长期稳定性，惯性导航系统定位精度相比于卫星导航仍有较大差距。新型的基于原子干涉技术的惯性敏感器件在理论上具有灵敏度高、长期稳定性强和实时消除重力偏差的特性，具有推动惯性导航技术到达卫星导航性能的潜力。介绍了近年来欧美研究机构在原子干涉惯性敏感器的工程化研制上取得显著进展，总结了原子干涉在惯性导航领域的技术发展方向。
原子干涉 导航 陀螺 重力梯度仪 atom interference navigation gyro gravity gradiometer
中国人民解放军92941部队95分队, 辽宁 葫芦岛 125001
原子干涉重力梯度仪利用原子来感应重力的作用,不同于角加速度、静电悬浮和超导等重力梯度仪,是一种绝对重力梯度仪,无机械磨损,测量频率高,且采用激光操控原子,时序、定位精度高,使用寿命长,具有固有的抑制振动特性以及极佳的长期稳定性,在惯性导航及重力匹配辅助导航方面极具应用潜力。简要介绍了基于原子干涉的重力梯度仪测量原理,并在相关资料的基础上总结了原子干涉重力梯度仪在国内外的发展现状,指出了国内目前在技术体制、小型化以及测量精度上的主要差距。
原子干涉 重力仪 重力梯度仪 惯性导航 重力匹配辅助导航 atom interferometer gravimeter gravity gradiometer inertial navigation gravity matching and aided navigation
