近日，依托学校仪器设备开放共享基金支持及精密重力测量科学中心硬件平台，基于重力测量仪器的研制需求，重力仪器动态测试校验平台正式组建完成。该平台融合重力仪器测试性能校验、测量环境模拟及载体动态运动模拟等核心功能，可在实验室内实现重力异常/重力梯度异常准确模拟、载体复杂运动高吻合度仿真，为重力仪器从测量原理验证到工程化应用提供关键支撑，有效破解传统野外测试成本高、精度受限、耗时久等难题。
一、功能聚焦：为国产仪器自主研发提供关键支撑
重力仪器动态测试校验平台具有重力仪器测试性能校验、测量环境模拟及载体动态运动模拟等功能，是重力仪器从测量原理验证到工程化应用的重要支撑平台，对于重力仪的关键技术验证、动态测量适应性校验及综合性能评估具有重要意义。因此，通过重力仪器动态测试校验平台的研究，建立可在实验室内实现重力异常/重力梯度异常的准确模拟、载体复杂运动的高吻合度模拟仿真以及各类重力测量仪器的综合性能测试与评估，为重力仪器的研制与性能测试规范制定，提供重要的平台与方法支撑，对于重力仪器从实验室研制走向实际成熟应用起到了重要推动作用。
重力仪器动态测试校验平台是重力测量仪器（包括重力仪与重力梯度仪）的综合性能测试与校验平台，其测量与构建原理可以追溯至万有引力定律及微弱信号检测等理论知识与应用方法。当前重力仪器（特别是重力仪）的性能评估与测试主要是在野外重力基准场或者基准点进行，而对于动态测量性能的测试与校验则存在诸多限制因素，比如动态飞行测量的成本昂贵、测量评估精度也受限于已有的标准重力测量仪器的测量精度以及野外测量的时间需求也相对较长。因此，通过建设室内的重力仪器动态测试校验平台，在实验室内实现重力异常/重力梯度异常的变化与操控、多种载体复杂运动的模拟以及全面的测量过程保障，实现测量环境的精准复现与多样化模拟，可为重力仪器的关键技术校验及研制周期与成本缩减提供关键支撑。
图1 室内重力/重力梯度标准场
二、多维搭建：构建测试平台核心架构与测量规范
为满足重力测量仪器的研制需求，本项目依托精密重力测量科学中心已有硬件平台，组建了由室内重力/重力梯度标定场（图1）、航空重力仪、复杂运动模拟器、惯性器件环境响应测试装置以及野外车载综合测试平台在内的动态测试与校验平台。针对重力仪器动态测试中的振动隔离需求，研制出高性能振动隔离平台（图2）；基于实测载体运动数据在复杂运动模拟器上实现了复杂载体运动的准确模拟；在重力梯度仪的实验室动态模拟和野外车载测试基础上，结合航空重力仪的船载测试，探索出一套重力仪器的动态测试校验方法与测量规范。
图2 振动隔离平台性能测试
三、性能验证：多场景测试关键技术指标超预期
隔振平台研制完成以后，对其振动隔离性能进行测试与评估，在40kg负载条件下,所设计的两级振动隔离平台对于20Hz以上的振动具有明显的隔离效果，70Hz以上的振动隔离度达到-40dB。基于所组建的重力仪器动态测试校验平台，载体复杂运动模拟吻合度达到90%（在0.2～10Hz频段），完成了重力梯度仪的动态测量性能评估，开展了湖面水域重力测量探索（图3）。
图3 重力梯度仪及重力仪动态测试
目前，该平台可以实现重力异常/重力梯度异常的准确模拟，具备载体实际搭载能力，可实现测量载体的复杂运动模拟，能满足重力仪器实验室动态测试的振动隔离需求，可支撑重力仪器野外测试实践，为重力仪器的动态测试与校验提供综合测试与共享服务。项目重点研究重力仪器动态性能测试的平台保障及测试方法的探索，服务于重力仪及重力梯度仪的自主研发及对外共享，并通过隔振平台的研制进一步丰富平台的测试与保障功能，同时结合实验室动态测试及野外搭载测试的经验逐渐完善重力仪器的动态性能测试评估方法与规范。
作者单位：物理学院
撰稿：喻 立
审核：刘骅锋
