高精度零長彈簧溫漂及長期蠕變的檢測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及地學儀器核心部件的性能檢測技術，尤其涉及一種高精度零長彈簧溫漂及長期蠕變的檢測儀。
【背景技術】
[0002]在地球物理勘探領域內，重力測量也是一種重要方法；重力測量資料還可用于研究地球形狀、內部結構、地極移動和地球自轉速度的不均勻性等；此外，衛星和導彈軌道的精確計算，也需要空中重力場的精確數據。
[0003]零長彈簧是高精度相對重力儀中的核心部件，其性能直接影響相對重力儀的精度及性能；高精度相對重力儀是研究固體潮和地震前兆的一種重要手段。
[0004]零長彈簧技術提高了重力儀抗水平擾動能力以及機械探頭的靈敏度，同時減小了探頭的結構尺寸，是重力儀能夠快速、經濟地獲取高精度、大面積、高分辨率地球重力場數據的基礎和前提，其零漂較小、能達到的精度更高。
[0005]現在的相對重力儀大部分使用靜力法的零長彈簧擺式重力儀來測量重力的變化量，中國科學院測量與地球物理研究所研制的CHZ型海空重力儀及中國地震局地震研究所研制的DZW型相對重力儀均采用此種方式。其原理是利用擺在不同重力場的作用下零長彈簧會伸縮產生的用來平衡重力的變化量，依靠這個彈簧的伸縮量來確定重力的變化量。相對重力儀的測量精度很高。用于流動測量的流動相對重力儀精度可達十幾甚至幾微伽(1微伽=10 6伽，1伽=lcm/s 2)，而用于固定臺站觀測的靜止相對重力儀精度更可達1微伽。但零長彈簧擺式相對重力儀普遍有著諸如長期零漂、溫漂等問題。受零長彈簧自身形變的影響，所有彈簧擺式相對重力儀觀測得到的數據都會有零漂，這會極大地影響數據的可靠性。
[0006]零長彈簧的性能及參數的優劣直接影響到相關重力儀的性能。但由于零長彈簧的應用范圍很窄，基本只有部分相對重力儀及隔震平臺中才會使用，國內外并沒有投入大批量生產。特別是國內，僅中國科學院測量與地球物理研究所和中國地震局地震研究所及其他很少研究所制作過零長彈簧，并且制作的零長彈簧均用于自行研制的相對重力儀，沒有對外銷售，導致對制造出的零長彈簧缺乏有效的檢測手段。再加上零長彈簧有著長期蠕變非常小、蠕變會隨時間的增加而減少、對溫度等環境有著非常高的要求等特性，使得零長彈簧的檢測有著非常重要的意義。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于填補檢測零長彈簧性能的空白，提供一種高精度零長彈簧溫漂及長期蠕變的檢測儀。
[0008]本發明的目的是這樣實現的:
采用類似相對重力儀的彈簧垂直懸掛結構，針對零長彈簧兩個重要的特性一一溫漂及長期蠕變性進行檢測，使零長彈簧的篩選更有針對性，使相關相應重力儀的性能更加優異。
[0009]具體地說，本檢測儀的結構是: 包括被測對象一一零長彈簧；
設置有基座，第1、2、3支撐螺桿，第1、2、3墊塊，外殼，恒溫筒，彈簧屏蔽筒、支撐筒，上、下接絲座，上、下彈簧吊絲，上、下電容定片，電容動片，第1、2定片固定柱，調零機構和電子系統；
其位置和連接關系是:
呈三角形排列的第1螺桿、第2螺桿和第3螺桿分別穿過基座的螺孔置于對應的呈三角形排列的第1墊塊、第2墊塊和第3墊塊上，組成一工作平臺；
以工作平臺的中心為軸，從外向內依次設置有外殼，恒溫筒和上下連接的彈簧屏蔽筒、支撐筒；
調零機構由手動齒輪、螺旋筒和升降絲桿組成，手動齒輪和螺旋筒上下連接，
在螺旋筒內設置有升降絲桿；
在彈簧屏蔽筒的頂部中心孔設置有螺旋筒，在彈簧屏蔽筒內，從上到下，升降絲桿、上接絲座、上彈簧吊絲、零長彈簧、下彈簧吊絲、下接絲座和電容動片依次連接；
在電容動片的上下空間，第1、2定片固定柱分別設置在支撐筒的內壁上，上、下電容定片分別和第1、2定片固定柱連接；
電子系統分別與電容動片，上、下電容定片，和恒溫筒連接。
[0010]本發明具有下列優點與積極效果:
①測量精度高，可實現零長彈簧微小蠕變的觀測；
②測量分辨率可調，可隨著零長彈簧蠕變的減小而增大分辨率；
③系統穩定，可實現對零長彈簧的長期觀測；
④溫度可調，實現對零長彈簧溫度漂移的觀測；
⑤溫度穩定，在不需要觀測溫漂時排除溫度影響；
適用于對零長彈簧的溫漂及長期蠕變進行檢測。
【附圖說明】
[0011]
圖1是本檢測儀的結構示意圖；
圖2是電子系統的結構方框圖。
[0012]圖中:
00—零長彈簧；
10—基座；
21—第1支撐螺桿，22—第2支撐螺桿，23—第3支撐螺桿；
31—第1墊塊，32—第2墊塊，33—第3墊塊；
40—外殼；
50—保溫筒；
61—彈簧屏蔽筒，62—支撐筒；
71—上接絲座，72—下接絲座；
81—上吊絲，82—下吊絲；
91 一上定片，92—下定片； 100—電容動片；
111一第1定片固定柱，112—第2定片固定柱；
120—調零機構，121—手動齒輪，122—螺旋筒，123—升降絲桿；
130—電子系統，
131—振蕩單元，132—前置放大單元，133—主放大單元，
134一鎖相放大單元，135—低通濾波單元，136—溫度傳感單元，
137—溫度控制單兀，138—彳目號米集單兀。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例詳細說明:
一、本測量儀的結構
1、總體
如圖1，本檢測儀包括被測對象一一零長彈簧00 ;
設置有基座10，第1、2、3支撐螺桿21、22、23，第1、2、3墊塊31、32、33，外殼40，恒溫筒50，彈簧屏蔽筒61、支撐筒62，上、下接絲座71、72，上、下彈簧吊絲81、82，上、下電容定片91、92，電容動片100，第1、2定片固定柱111、112，調零機構120和電子系統130 ；
其位置和連接關系是:
呈三角形排列的第1螺桿21、第2螺桿22和第3螺桿23分別穿過基座10的螺孔置于對應的呈三角形排列的第1墊塊31、第2墊塊32和第3墊塊33上，組成一工作平臺；
以工作平臺的中心為軸，從外向內依次設置有外殼40，恒溫筒50和上下連接的彈簧屏蔽筒61、支撐筒62 ;
調零機構120由手動齒輪121、螺旋筒122和升降絲桿123組成，手動齒輪 121和螺旋筒122上下連接，在螺旋筒122內設置有升降絲桿123 ;
在彈簧屏蔽筒61的頂部中心孔設置有螺旋筒122，在彈簧屏蔽筒61內，從上到下，升降絲桿123、上接絲座71、上彈簧吊絲81、零長彈簧00、下彈簧吊絲82、下接絲座72和電容動片100依次連接；
在電容動片100的上下空間，第1、2定片固定柱111、112分別設置在支撐筒62的內壁上，上、下電容定片91、92分別和第1、2定片固定柱111、112連接；
電子系統130分別與電容動片100，上、下電容定片91、92，和恒溫筒50連接。
[0014]2、功能部件 0)零長彈簧00
如圖1，零長彈簧00是被測對象；
懸掛在上吊絲81和下吊絲82之間。
[0015]1)基座 10
如圖1，基座10是一種三角形金屬塊，其三個內角處分別設置有和支撐螺桿20適配的螺紋孔；
其功能是與第1、2、3支撐螺桿21、22、23和第1、2、3墊塊31、32、33組成工作平臺。
[0016]2)第 1、2、3 支撐螺桿 21、22、23
如圖1，第1、2、3支撐螺桿21、22、23的外螺紋和基座10的螺紋孔適配。
[0017]3)第 1、2、3 墊塊 31、32、33
第1、2、3墊塊31、32、33均為一種中間有凹槽的圓柱形金屬塊，供支撐螺桿20放置。
[0018]4)外殼 40
如圖1，外殼40為筒狀金屬罩；
固定在基座10上；
其功能是排除氣流對零長彈簧00的干擾。
[0019]5) f旦溫筒 50
如圖1，恒溫筒50為金屬筒；
固定在基座10上，其表面繞有加熱絲，加熱絲由溫度控制單元137供電；
其功能是給零長彈簧00提供一恒溫環境。
[0020]6)彈簧屏蔽筒61、支撐筒62
如圖1，彈簧屏蔽筒61和支撐筒62為內經相同的金屬筒；
彈簧屏蔽筒61和支撐筒62上下連接；
彈簧屏蔽筒61其功能是對零長彈簧00予以屏蔽，支撐筒62是支撐第1、2定片固定柱111、112。
[0021]7)上、下接絲座71、72
如圖1，上接絲座71和下接絲座72均為同一結構的金屬接頭；
上接絲座71的頂端和調零機構120的升降絲桿123相連，上接絲座71的底端和上吊絲81相連；
下接絲座72的底端固定在動片100上，下接絲座72的頂端和下吊絲82相連；
其功能是起連接作用。
[0022]8)上、下吊絲 81、82
如圖1，上吊絲81和下吊絲82均為同一結構的金屬絲；
上吊絲81的上端固定在上接絲座71上，上吊絲81的下端和零長彈簧00的上端連接； 下吊絲82的上端和零長彈簧00的下端連接，下吊絲82的下端固定在下接絲座72上。
[0023]其功能是起連接作用。
[0024]9)上、下定片 91、92
如圖1，上定片91和下定片92均為同一結構的金屬圓片，其中心有孔；
上定片91和下定片92分別以中間相隔一段距離的狀態分別固定在第1定片固定柱111和第2定片固定柱112上；
其功能是接收振蕩單元131的振蕩信號并為電容動片100提供感應信號。
[0025]10)電容動片100
如圖1，電容動片100是一種金屬圓片；