一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法与流程

1.本发明属于原子干涉仪的绕竖直轴的转动角度调节技术领域，更具体地，涉及一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法。


背景技术：

2.在原子干涉仪中，原子干涉仪的倾斜以及仪器的水平方向摆放角度将直接影响原子干涉仪的测量结果；其中，包括影响原子干涉仪的激光方向以及原子喷泉的东西方向速度。
3.例如原子干涉重力仪激光的倾斜以及喷泉的东西方向速度是影响该重力仪测量准确性的主要因素。原子干涉重力仪的水平方向摆放角度直接与原子干涉重力仪的科里奥利力效应相关。在原子干涉重力仪标定时，需要调节原子干涉重力仪的俯仰角确定原子干涉重力仪的激光的竖直方向，同时需要水平旋转原子干涉重力仪的朝向，以确定原子干涉重力仪的科里奥利力效应。
4.通常情况下的原子干涉重力仪支撑装置仅具有俯仰角调节功能，不能快速方便地实现水平方位调节。如何同时实现原子干涉重力仪的俯仰角以及水平旋转角度的调节，目前并没有合适的调节装置。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法，旨在解决现有的原子干涉仪的支撑装置无法同时调节俯仰角及水平转角方向的问题。
6.为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置，包括：第一平台、转动轴承、第二平台和固定支撑脚；第一平台用于支撑转动轴承、第二平台和固定支撑脚；第一平台的上方设置有绕其竖直轴均匀分布的多个转动轴承底座用于固定转动轴承；并设置有一环形定位槽用于第二平台的限位，环形定位槽外设置有角度刻度线用于第二平台定位；在进行原子干涉仪姿态调节时，原子干涉仪位于第二平台的上方，且原子干涉仪的竖直轴与第一平台和第二平台的竖直轴同轴；转动轴承嵌入第一平台的转动轴承底座内，用于支撑第二平台绕其竖直轴转动，从而改变第二平台的水平方位；第二平台放置于转动轴承的上方，第二平台上设置有环形限位槽结构，用于防止所述第二平台在转动轴承上转动时的转动轴偏移，使第二平台相对第一平台的竖直轴定轴转动；第二平台有四根等间距刻线用于与第一平台的角度刻度线对应读数；固定支撑脚贯穿第二平台，用于第二平台高度的调节以及俯仰角度调节，使第二平台与转动轴承的接触及分离；当固定支撑脚不接触第一平台时，所述第二平台与转动轴承接触，第二平台的水平方位能够任意调节；当固定支撑脚支撑在第一平台的环形定位槽
内时，第二平台与转动轴承分离，第二平台的水平方位朝向固定。
7.进一步优选地，第一平台和第二平台的材料为铝合金。
8.进一步优选地，原子干涉仪为原子干涉重力仪或原子干涉陀螺仪。
9.进一步优选地，环形定位槽为环形凹槽，槽外带角度的刻度线。
10.另一方面，基于本发明提供的用于原子干涉仪姿态调节，本发明提供了相应的地脚装置的原子干涉仪姿态调节方法，当原子干涉仪为原子干涉重力仪，且采用地脚装置时，当需要改变原子干涉重力仪的科里奥利力效应，调节第二平台沿竖直轴旋转180
°
实现原子干涉重力仪水平方位的调节，完成原子干涉重力仪的东西方向速度分量大小的调制，达到调制科里奥利力的目的；当需要校准原子干涉重力仪激光方向，通过调节第二平台的俯仰角，实现对原子干涉重力仪激光方向的调制；当原子干涉仪为原子干涉陀螺仪，且采用地脚装置时，调节第二平台沿竖直轴旋转特定角度，从而反转原子陀螺仪的敏感轴方向，实现对转动的差分测量。
11.进一步优选地，俯仰角的调节方法为：通过调节固定支撑脚的高度，对第二平台的俯仰角度进行调节。
12.进一步优选地，原子干涉重力仪水平方位的调节方法为：通过收起固定支撑脚使得第二平台与转动轴承接触，其中，第二平台由转动轴承直接支撑；转动第二平台的方向使得原子干涉重力仪水平方位转动180
°
；放下固定支撑脚，使各个固定支撑脚完全支撑在第一平台的环形定位槽内，通过定位槽的角度刻度线完成第二平台的方位调节，进而实现原子干涉重力仪水平方位的调节。
13.进一步优选地，原子干涉陀螺仪敏感轴的调节方法为：通过收起固定支撑脚使得第二平台与转动轴承接触，其中，第二平台由转动轴承直接支撑；转动第二平台使得原子干涉陀螺仪水平方位转动到第一平台定位槽上的刻度确定的特定角度；放下固定支撑脚，使各个固定支撑脚完全支撑在第一平台的环形定位槽上，完成第二平台的俯仰角调节，进而实现原子干涉陀螺仪敏感轴方位的调节。
14.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明提供了一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法，其中，第一平台用于第二平台的支撑及方位限定，平台内有沿着竖直轴均匀分布的多个转动轴承底座，用于固定转动轴承，并有环形定位槽用于第二平台的定位；转动轴承在第一平台的转动轴承底座内转动，能够支撑第二平台并使其能够绕竖直轴转动，从而改变第二平台的水平方位，第一平台的定位槽外有角度刻度，用于第二平台的水平方位角度确定；第二平台与转动轴承接触时在可绕着固定竖直轴自由转动，第二平台也有环形限位槽限制该平台转动过程中的水平平动，第二平台边沿有四根竖直刻线用于第二平台的方位调节中的调节；固定支撑脚使第二平台与转动轴承的接触及分离，并可以调节第二平台的俯仰角，固定支撑脚支撑时，各固定支撑脚均放置于第一平台的环形定位槽内。因此，本发明由转动轴承实现第二平
台绕竖直轴旋转角度的调节；通过第一平台轴承底座及第二平台的环形限位凹槽保证原子干涉仪旋转过程中旋转轴不变；使用第一平台的环形定位槽对固定支撑脚的限位，利用第一平台环形定位槽外角度刻度线与第二平台的任意一根竖直刻线配合读数实现第二平台的水平方向的定位，整个装置结构简单且易实现，提高了原子干涉仪的调节稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法示意图；图2是本发明实施例提供的第一平台结构示意图；其中，1a-第一平台的支撑脚；1b-环形定位槽，用于固定支撑脚限位；1c-转动轴承底座，用于转动轴承转动限位；图3是本发明实施例提供的调节单元的结构示意图；其中，1-第一平台；2-转动轴承；3-第二平台；4-固定支撑脚；5-原子干涉仪。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.一方面，本发明为了实现原子干涉仪姿态调节的地脚装置上原子干涉仪5的俯仰角及水平方向调节，提供了一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置，包括第一平台1、转动轴承2、第二平台3和固定支撑脚4；第一平台1对转动轴承2和固定支撑脚4起支撑作用；转动轴承2嵌入第一平台1的转动轴承底座内，用于第二平台3的转动角度调节；第一平台1上还设置有环形定位槽，第二平台3放置于转动轴承2上方，第二平台3上设置有环形限位槽结构，用于防止第二平台3在轴承上转动时的转动轴偏移，使第二平台3相对第一平台1的竖直轴定轴转动；第二平台3与转动轴承2接触时能够相对竖直轴自由转动；固定支撑脚4贯穿第二平台3，用于第二平台3与转动轴承2的接触及分离，固定支撑脚4可支撑在第一平台1的环形定位槽内，用于第二平台3的水平位置限位。当固定支撑脚4不接触第一平台1时，第二平台3与转动轴承2接触，第二平台3的水平方位能够任意调节；当固定支撑脚4支撑在第一平台1的环形定位槽内，第二平台3与转动轴承2分离，第二平台3的水平方向可由第一平台环形定位槽外的角度刻度线读取；在进行原子干涉仪5姿态调节时，原子干涉仪5位于第二平台3的上方，且原子干涉仪5的竖直轴与第一平台1和第二平台3的竖直轴重叠；本发明提供的用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置采用转动轴承2实现第二平台3的水平转动角度调节，保证了调节过程中的第二平台3的转动轴基本不变。
17.本发明实施例中，考虑到第一平台1的形状和移动，第一平台1及第二平台3设计为圆盘形状，第一平台1直径为600mm，第二平台3外侧与第一平台1角度刻度线对齐，该尺寸可根据支撑载荷尺寸确定，加工材料为铝合金，但不限于铝合金，可采用但不限于使用滚珠轴承连接第一平台1与第二平台3。
18.第一平台1用于装置的支撑及限位；转动轴承2用于调节第二平台3的水平方位调节；固定支撑脚4和转动轴承2可采用手动或电动装置。
19.需指出，原子干涉仪5为原子干涉重力仪或原子干涉陀螺仪；转动轴承2为万向滚
动轴承；进一步优选地，第一平台1的环形定位槽为环形凹槽，槽外有角度刻度线用于第二平台3方位的确定。
20.另一方面，本发明通过第二平台3的俯仰角以及水平方位实现原子干涉仪的三维角度调节，当原子干涉仪5为原子干涉重力仪时，具体的三维角度调节方法包括以下步骤：当需要改变原子干涉重力仪的科里奥利力效应时，调节第二平台3的水平方位实现原子干涉重力仪水平方向的调节，以此完成原子干涉重力仪的东西方向速度分量大小的调制，达到调制科里奥利力的目的；当需要校准原子干涉重力仪激光方向时，可调节第二平台3的俯仰角调节激光的方向，实现对原子干涉重力仪激光方向的调制；当原子干涉仪5为原子干涉陀螺仪时，具体的三维角度调节方法包括以下步骤：当需要调节原子干涉陀螺仪敏感轴时，通过收起固定支撑脚使得第二平台3与转动轴承接触，转动第二平台3使得陀螺仪水平方位转动到特定角度，之后放下固定支撑脚重新支撑起第二平台3，进而完成原子干涉陀螺仪敏感轴方位的调节。
21.实施例图1为本发明提供的用于原子干涉仪5的三维转动角度调节的装置，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：本发明提供的用于原子干涉仪5的三维转动角度调节的装置，包括：第一平台1、转动轴承2、第二平台3和固定支撑脚4；图2是本发明实施例提供的第一平台结构示意图；其中，1a-第一平台的支撑脚；1b-环形定位槽，用于固定支撑脚的限位及方位确定；1c-轴承底座，用于轴承转动限位。
22.下面结合图3对本发明的具体实施方式做进一步的描述：调节整体装置的俯仰角度步骤为：调节固定支撑脚4的高度，对第二平台3的俯仰角度进行调节；调节原子干涉重力仪的水平方向步骤为：第一步：调节收起固定支撑脚4使得第二平台3与转动轴承2接触，第二平台3由转动轴承2直接支撑；第二步：转动第二平台3的水平方向到指定位置；第三步：放下固定支撑脚4，使其完全支撑在第一平台的定位槽内，检查第二平台3的刻线对应的第一平台角度刻度的读数，完成第二平台3的方向角调节。
23.综上所述，本发明与现有技术相比，存在以下优势：本发明提供了一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法，其中，第一平台用于第二平台的支撑及方位限定，平台内有转动轴承底座，并有环形定位槽用于第二平台的定位；转动轴承在第一平台的转动轴承底座内转动，能够支撑第二平台并使其能够绕竖直轴转动，从而改变第二平台的水平方位；第二平台与转动轴承接触时在可绕着固定竖直轴自由转动，第二平台有环形限位槽限制平台转动过程中的水平平动；固定支撑脚使第二平台与转动轴承的接触及分离，并可以调节第二平台的俯仰角，固定支撑角支撑时，各固定支撑脚均放置于第一平台的环形定位槽内，对第二平台限位。因此，本发明由转动轴承实现第二平台绕竖直轴旋转角度的调节；通过第一平台的转动轴承底座、第二平台的环形限位
凹槽保证原子干涉仪旋转过程中旋转轴不变；使用第一平台的环形定位槽对固定支撑脚限位，通过第二平台刻线对应的第一平台角度读数实现第二平台的水平方向的定位，整个装置结构简单且易实现，提高了原子干涉的调节稳定性。
24.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置，其特征在于，包括：第一平台（1）、转动轴承（2）、第二平台（3）和固定支撑脚（4）；所述第一平台（1）用于支撑所述转动轴承（2）、第二平台（3）和所述固定支撑脚（4）；第一平台（1）的上方设置有绕其竖直轴均匀分布的多个转动轴承底座用于固定所述转动轴承（2）；并设置有一环形定位槽用于所述第二平台（3）的限位，环形定位槽外设置有角度刻度线用于第二平台（3）定位；在进行所述原子干涉仪（5）姿态调节时，所述原子干涉仪（5）位于所述第二平台（3）的上方，且所述原子干涉仪（5）的竖直轴与所述第一平台（1）和所述第二平台（3）的竖直轴同轴；所述转动轴承（2）嵌入所述第一平台（1）的转动轴承底座内，用于支撑所述第二平台（3）绕其竖直轴转动，从而改变所述第二平台（3）的水平方位；所述第二平台（3）放置于所述转动轴承（2）的上方，所述第二平台（3）上设置有环形限位槽结构，用于防止所述第二平台（3）在转动轴承（2）上转动时的转动轴偏移，使所述第二平台（3）相对第一平台（1）的竖直轴定轴转动；第二平台有四根等间距刻线用于与第一平台（1）的角度刻度线对应读数；所述固定支撑脚（4）贯穿所述第二平台（3），用于所述第二平台（3）高度的调节以及俯仰角度调节，使所述第二平台（3）与所述转动轴承（2）的接触及分离；当所述固定支撑脚（4）不接触所述第一平台（1）时，所述第二平台（3）与转动轴承（2）接触，第二平台（3）的水平方位能够任意调节；当所述固定支撑脚（4）支撑在所述第一平台（1）的环形定位槽内时，所述第二平台（3）与所述转动轴承（2）分离，所述第二平台（3）的水平方位朝向固定。2.根据权利要求1所述的地脚装置，其特征在于，所述第一平台（1）和所述第二平台（3）的材料为铝合金。3.根据权利要求1或2所述的地脚装置，其特征在于，所述原子干涉仪为原子干涉重力仪或原子干涉陀螺仪。4.根据权利要求1所述的地脚装置，其特征在于，所述环形定位槽为环形凹槽，槽外带角度的刻度线。5.一种基于权利要求1所述的用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置的原子干涉仪姿态调节方法，其特征在于，当原子干涉仪为原子干涉重力仪，且采用地脚装置时， 当需要改变原子干涉重力仪的科里奥利力效应，调节第二平台（3）沿竖直轴旋转180
°
实现原子干涉重力仪水平方位的调节，完成原子干涉重力仪的东西方向速度分量大小的调制，达到调制科里奥利力的目的；当需要校准原子干涉重力仪激光方向，通过调节第二平台（3）的俯仰角，实现对原子干涉重力仪激光方向的调制；当原子干涉仪为原子干涉陀螺仪，且采用地脚装置时，调节第二平台（3）沿竖直轴旋转特定角度，从而反转原子陀螺仪的敏感轴方向，实现对转动的差分测量。6.根据权利要求5所述的原子干涉仪姿态调节方法，其特征在于，俯仰角的调节方法为：通过调节固定支撑脚（4）的高度，对第二平台（3）的俯仰角度进行调节。7.根据权利要求5或6所述的原子干涉仪姿态调节方法，其特征在于，原子干涉重力仪水平方位的调节方法为：通过收起固定支撑脚（4）使得第二平台（3）与转动轴承（2）接触，其中，第二平台（3）由转动轴承（2）直接支撑；
转动第二平台（3）的方向使得原子干涉重力仪水平方位转动180
°
；放下固定支撑脚（4），使各个固定支撑脚（4）完全支撑在所述第一平台（1）的环形定位槽内，通过定位槽的角度刻度线完成第二平台（3）的方位调节，进而实现原子干涉重力仪水平方位的调节。8.根据权利要求5所述的原子干涉仪姿态调节方法，其特征在于，原子干涉陀螺仪敏感轴的调节方法为：通过收起固定支撑脚（4）使得第二平台（3）与转动轴承（2）接触，其中，第二平台（3）由转动轴承（2）直接支撑；转动第二平台（3）使得原子干涉陀螺仪水平方位转动到第一平台（1）定位槽上的刻度确定的特定角度；放下固定支撑脚（4），使各个固定支撑脚（4）完全支撑在所述第一平台（1）的环形定位槽上，完成第二平台（3）的俯仰角调节，进而实现原子干涉陀螺仪敏感轴方位的调节。

技术总结
本发明提供了一种用于原子干涉仪姿态调节的地脚装置及方法，属于原子干涉仪的绕竖直轴的转动角度调节技术领域，具体为：第一平台的上方设置固定的转动轴承底座；并设置环形定位槽用于第二平台限位，环形定位槽外有角度的刻度线用于第二平台的定位；转动轴承嵌入第一平台的转动轴承底座内，用于支撑第二平台绕其竖直轴转动；第二平台上设置限位槽用于防止第二平台在转动轴承上转动时在水平面方向上的平移，使第二平台相对第一平台的竖直轴定轴转动；固定支撑脚调节第二平台高度以及俯仰角度，使第二平台与转动轴承的接触及分离；本发明装置结构简单且易实现，提高了原子干涉仪的调节稳定性。调节稳定性。调节稳定性。


技术研发人员：罗杰 陈乐乐 邓小兵
受保护的技术使用者：广东威纳格科技有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/8/5