1、超导体 重 力 仪 的 设 计,赵明祥（02013069）杨帆（02206084）,重力仪的简要说明,重力仪就是测量重利加速度的一种精密仪器。有如下的作用：为预报灾害性的天气来提供参数。比如：地震、飓风等可以用来进行地质性的勘探；比如：矿产资源、地热资源的勘探。运用于天文，天体的运动对地球的重力场产生的影响,几种常见的重力仪,GS型的重力仪的示意图（一）,GS型重力仪的示意图（二）,DZW型重力仪的结构,主要技术指标:分辨率：1微伽直接量程：2毫伽精度:1.9-3.2微伽传感度精度：优于0.0001微米恒温精度：小于0.0001C,国外的几款重力仪,Worden Gravity Meter,F
2、G5 Absolute Gravity Meter,G型 陆地用 重力仪,Accuracy 测量准确度: 0.04 mGal 0.01mGal( with optional MVR System ) Precision的读数精度0.001 mGal 0.0001 mGal( with optional MVR System ) Repeatability 重覆量測準確度 : 0.01 mGal 0.005 mGal( with optional MVR System ),G Meter w/CPIZero Length Metal Spring Reliable - Low Maintenan
3、ce Worldwide Range - No Resetting Low Drift - 1 mGal per MonthNo Data LoggingManual ReadingCPI System - improves repeatability0.005 mGal Data Resolution0.01 to 0.02 mGal Repeatability,G Meter w/Aliod 100xZero Length Metal Spring Reliable - Low Maintenance Worldwide Range - No ResettingLow Drift - 1
4、mGal per Month Internal Data LoggingAutomatic Reading & LevelingAutomatic Tide & Tilt Correction0.001 mGal Data Resolution0.003 to 0.02 mGal Repeatability,超导体重力仪设计的理论基础,麦斯那效应的示意图,B=0,N,N,S,超导体重力仪的设计的基本原理图,当小球处在线圈中间位置的时候，我们可以十分方便的求出他们所受的力,N,S,N,S,下面是我们设计的一个简单的电路,A,R1,R2,R3,电流计,螺线管,螺线圈部分（左图）（红色为线圈， 绿色
5、为螺线管， 黄色部分是杜瓦瓶， 白色 的超导物质做的 小 球。）,在电磁屏蔽中的线圈。如左图所示（黄色网状部分为屏蔽）,公 式 推 导,公式的推导过程,注：以下所有式子中的X都是表示从螺线管轴线中点竖直向上到所 在点的距离,（1）螺线管内的磁感应强度为：,（2）载流线圈在线圈所在平面产生的磁感应强度为：,（3）载流线圈在磁场中的受力为：,由上面的三个式子，在平衡点时，小球受力平衡，则有以下导出：,小球受力平衡时，两力之间的关系：,当小球足够小的时候，螺线管足够长，我们可以当作一个理想化模型，就有：,最终,改进：由于计算式（4）中的积分很难算，我们在实验中可以将小球替换为一个小环，于是有公式：,联立就可以解得：,得到：,改进的好处：这样，无需理想磁场也能使计算简单许多，并且不必保持环必须在中点处，在螺线管内任何位置，只要满足平衡，就可以计算！缺点是：需要测量小球位置，而小球位置的测量将会引起误差的增加,我们共使用了三个模型：（1）电磁屏蔽（2）电磁感应（3）超导体的完全抗磁性使用的软件有： AUTOCAD2002 MATHMATICA PHOTOSHOP POWERPOINT,总结：,提供匀强磁场的电流应该设计一个更加出色的电路，没有提供读数据的工具，能够设计一个程序来进行操作和计算是最好不过的，未考虑月球引力的影响。,不足之处：,谢谢在座的各位老师,
