超导体重力仪的设计.ppt

1、 超导体超导体 重重 力力 仪仪 的的 设设 计计 赵明祥（赵明祥（0201306902013069）杨帆（）杨帆（0220608402206084）l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：l为预报灾害性的天气来提供参数。比如：地震、飓风等l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。l运用于天文，天体的运动对地球的重力场产生的影响 GS型的重力仪的示意图（一）GS型重力仪的示意图（二）型重力仪的示意图（二）DZW型重力仪的结构型重力仪的结构 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

2、于0.0001CWorden Gravity MeterFG5 Absolute Gravity Meter G G型型 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/Aliod 100 xZero Length Metal Spri

3、ng Reliable-Low Maintenance Worldwide Range-No ResettingLow Drift-1 mGal per Month Internal Data LoggingAutomatic Reading&LevelingAutomatic Tide&Tilt Correction0.001 mGal Data Resolution0.003 to 0.02 mGal Repeatability超导体重力仪的设计的基本原理基本原理图R2R22BR2NLI1R22x2xL2R12XL22L2xR12L2x2x螺线圈部分（左图）（左图）（红色为线圈，（红色为线

4、圈，绿色为螺线管，绿色为螺线管，黄色部分是杜瓦瓶，黄色部分是杜瓦瓶，白色白色 的超导物质做的的超导物质做的 小小 球。）球。）在电磁屏蔽中的线圈。如左图所示（黄色网状部分为屏蔽）公式的推导过程公式的推导过程 注注：以下所有式子中的以下所有式子中的X X都是表示从螺线管轴线中点竖直向上到所都是表示从螺线管轴线中点竖直向上到所 在点的在点的距离距离（1 1）螺线管内的磁感应强度为：）螺线管内的磁感应强度为：B10nI12xL2R12XL22L2xR12L2x2;R2xR2（2 2）载流线圈在线圈所在平面产生的磁感应强度为：）载流线圈在线圈所在平面产生的磁感应强度为：B20I22R22x2;R2xR

5、2（3 3）载流线圈在磁场中的受力为：）载流线圈在磁场中的受力为：f2BI2R22x2R2xR2由上面的三个式子，在由上面的三个式子，在平衡点平衡点时，小球受力平衡，则时，小球受力平衡，则有以下导出：有以下导出：0I22R22x2B0nI12xL2R12XL22L2xR12L2x2I2nI1R22x2xL2R12XL22L2xR12L2x2MgR2R2I22R2R22x2202R22x2R22x2xR2R20I22R2R22x2xR2R20nI1R22x2xL2R12XL22L2xR12L2x22R2R22x2x0n2I12R2R2R2R22x2xL2R12XL22L2xR12L2x22x小球

6、受力平衡时，两力之间的关系：Mg40n2I12R2R2R2R22x2x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：最终最终g2M02n2I12R23改进改进：由于计算式（由于计算式（4）中的积分很难算，我们在实验中可以将小球）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：替换为一个小环，于是有公式：1B0nI12xL2R12XL22L2xR12L2x22B0I22 R23mgf2BI2R2 联立就可以联立就可以解得解得：mgf2BR2nI1xL2R12XL22L2xR12L2x2R2gf0mR22n2I12xL2R12XL22L2xR12L2x22得

7、到：得到：改进的改进的好处：好处：这样，无需理想磁场也能使计算简单许多，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！足平衡，就可以计算！缺点是缺点是：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：我们共使用了三个模型：（1 1）电磁屏蔽）电磁屏蔽（2 2）电磁感应）电磁感应（3 3）超导体的完全抗磁性）超导体的完全抗磁性使用的软件有：使用的软件有：AUTOCAD2002AUTOCAD2002 MATHMATICA MATHMATICA PHOTOSHOP PHOTOSHOP POWERPOINT POWERPOINT总结：l提供匀强磁场的电流应该设计一个更加出色的电路，l没有提供读数据的工具，l能够设计一个程序来进行操作和计算是最好不过的，l未考虑月球引力的影响。谢谢在座的各位老师