申请/专利权人：北京大学

申请日：2020-09-10

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN112051606B

主分类号：G01V1/18

分类号：G01V1/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2021.01.22#实质审查的生效;2020.12.08#公开

摘要：本申请提供一种六分量地震仪，包括：三个光纤陀螺、三个加速度计和六分量信号处理模块，其中，三个光纤陀螺的敏感轴相互正交，所述三个加速度计的敏感轴相互正交；每个所述光纤陀螺的敏感轴分别与一个加速度计的敏感轴一一平行或重合；六分量信号处理模块用于得到三个正交方向上的检测角速度和检测平移加速度，并对检测角速度和检测平移加速度进行误差补偿。本申请将三个相同的光纤陀螺的正交组装和三轴加速度计组装在一起，并且补偿了三个敏感轴未完全正交带来的测量误差。提供了一种精度高、稳定性高、误差小、可以测量三个正交方向的角速度旋转分量和平移加速度平移分量的地震仪，在强地面运动地震学、地震工程学及地震仪器的发展中具有重要的指导意义。

主权项：1.一种六分量地震仪，其特征在于，包括：三个光纤陀螺、三个加速度计和六分量信号处理模块，其中，所述三个光纤陀螺的敏感轴相互正交，所述三个加速度计的敏感轴相互正交；每个所述光纤陀螺的敏感轴分别与一个加速度计的敏感轴一一平行或重合；所述六分量信号处理模块的输入端连接每个所述光纤陀螺的检测信号输出端以及连接每个所述加速度计的检测信号输出端，所述六分量信号处理模块用于生成所述光纤陀螺所需的调制信号，以及根据所述光纤陀螺的检测信号输出端输出的检测信号，得到检测角速度，并对所述检测角速度进行误差补偿；所述六分量信号处理模块还用于根据所述加速度计的检测信号输出端输出的检测信号，得到检测平移加速度，并对所述检测平移加速度进行误差补偿;每个所述光纤陀螺包括：依次串接的光源、起偏器、消偏器和耦合器，并联的第一偏振光通路和第二偏振光通路，以及保偏光纤环；其中，所述耦合器的输出端连接所述第一偏振光通路和所述第二偏振光通路的输入端，所述第一偏振光通路的输出端连接所述保偏光纤环的第一端，所述第二偏振光通路的输出端连接所述保偏光纤环的第二端；所述耦合器的输出端和所述第二偏振光通路的输入端之间串接有延时模块;所述第一偏振光通路包括第一Y波导和第一偏振分束合束器；所述第一Y波导的单独端连接所述第一偏振光通路的输入端，所述第一Y波导的两分支端中的一者连接所述第一偏振分束合束器的第一分束端，另一者连接所述第二偏振分束合束器的第一分束端；所述第一偏振分束合束器的合束端为所述第一偏振光通路的输出端；所述第二偏振光通路包括第二Y波导和第二偏振分束合束器；所述第二Y波导的单独端连接所述第二偏振光通路的输入端，所述第二Y波导的两分支端中的一者连接所述第一偏振分束合束器的第二分束端，另一者连接所述第二偏振分束合束器的第二分束端；所述第二偏振分束合束器的合束端为所述第二偏振光通路的输出端;所述六分量信号处理模块包括三个信号解调单元、第一补偿单元和第二补偿单元；每个所述信号解调单元分别独立连接一个所述光纤陀螺和一个所述加速度计；所述信号解调单元包括现场可编程门阵列和微处理器，所述现场可编程门阵列的输入端分别连接所述光纤陀螺的检测输出端和所述加速度计的输出端，且所述现场可编程门阵列的输出端连接所述光纤陀螺的调制信号输入端；所述现场可编程门阵列根据所述检测信号生成所述光纤陀螺所需的调制信号，并将所述调制信号输出至所述光纤陀螺的调制信号输入端；所述现场可编程门阵列的输出端还连接所述微处理器的输入端；所述现场可编程门阵列分别对所述光纤陀螺的检测信号和所述加速度的检测信号进行预处理，所述微处理器采用相干解调技术对预处理后的所述光纤陀螺的检测信号进行解调，得到所述检测角速度；以及，对预处理后的所述加速度计的检测信号进行解调，得到所述检测平移加速度；所述微处理器的输出端连接所述第一补偿单元的输入端和所述第二补偿单元的输入端，所述第一补偿单元对所述检测角速度进行误差补偿，所述第二补偿单元对所述检测平移加速度进行误差补偿;所述第一补偿单元将所述检测角速度代入第一补偿数学模型，得到补偿后的角速度；所述第二补偿单元将所述检测角速度代入第二补偿数学模型，得到补偿后的平移加速度；其中，第一补偿数学模型和所述第二补偿数学模型中的补偿系数均通过标定实验确定;其中，第一数学模型为： 式中，分别为三个光纤陀螺补偿后的角速度；分别为三个光纤陀螺的标度因数误差补偿系数；分别为三个光纤陀螺的失准角误差补偿系数；分别为三个光纤陀螺检测的角速度；分别为三个光纤陀螺的零偏误差补偿系数;其中，第二数学模型为： 式中，是加速度计在空间坐标系的比力理论值；是检测平移加速度；是加速度计在空间坐标系的常值误差；是加速度计刻度因数误差矩阵；是加速度计安装误差矩阵。

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权利要求：

百度查询： 北京大学 一种六分量地震仪

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