绝对重力仪落体下落控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于绝对重力仪研究技术领域，具体涉及一种绝对重力仪落体下落控制系统。
【背景技术】
[0002]绝对重力仪是测量绝对重力场及其变化的仪器，随着重力测量在民用设施及军事方面的重要性逐渐提升，绝对重力仪的设计与生产也受到越来越高的重视。
[0003]目前，国际上较成熟的绝对重力仪为自由落体式绝对重力仪，主要包括激光干涉系统、真空自由落体控制系统、信号采集系统以及数据处理系统，其原理为:信号采集系统采集包含落体在真空腔中相对于参考棱镜位置变化信息的干涉信号，通过对干涉信号进行分析，得到落体在真空腔中自由下落的位移和时间。
[0004]对于自由落体式绝对重力仪中的真空自由落体控制系统，传统方案为:在真空腔外部设置直流电机，直流电机通过钢带传动机构与真空腔内部用于放置落体的托架联动，当直流电机快速转动时，使托架以略大于重力加速度的速度向下运动，此时，落体与托架分离，从而实现落体的自由下落运动。
[0005]上述方案存在的主要问题为:由于直流电机线圈中的电流一般为方波，所以在运行过程中会对电源系统回馈噪声，所产生的噪声会影响到信号采集系统所采集到的干涉信号的信噪比，从而降低了绝动重力仪测量精度；另外，采用钢带传动机构时，具有传动机构复杂、占用空间大以及成本高等不足，不利于绝动重力仪的推广使用。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种绝对重力仪落体下落控制系统，可有效解决上述问题。
[0007]本实用新型采用的技术方案如下:
[0008]本实用新型提供一种绝对重力仪落体下落控制系统，包括真空系统以及落体控制机构；
[0009]所述真空系统包括真空筒(I)以及维持所述真空筒(I)内部真空度的真空栗(2);所述落体控制机构包括齿轮齿条传动单元(3)、托架(4)以及导向限位单元(5);
[0010]其中，所述齿轮齿条传动单元(3)包括:交流电机(3.1)、第I齿轮(3.2)、第2齿轮
(3.3)、转轴(3.4)、第3齿轮(3.5)和齿条(3.6);所述交流电机(3.1)设置于所述真空筒(I)的外部，所述交流电机(3.1)的力矩输出轴(3.1.1)套设固定安装所述第I齿轮(3.2);所述转轴(3.4)与所述力矩输出轴(3.1.1)平行设置，并且，所述转轴(3.4)的一端套设固定安装与所述第I齿轮(3.2)啮合的所述第2齿轮(3.3)，所述转轴(3.4)的另一端密封穿过所述真空筒(I)而伸入到所述真空筒(I)的内部，在所述转轴(3.4)位于所述真空筒(I)内部的一端套设固定安装所述第3齿轮(3.5);当所述交流电机(3.1)驱动所述第I齿轮(3.2)转动时，带动所述第2齿轮(3.3)转动，所述第2齿轮(3.3)通过所述转轴(3.4)而带动所述第3齿轮(3.5)转动;
[0011]所述齿条(3.6)垂直设置，其顶端位于所述真空筒(I)的外部，其底端穿过所述真空筒(I)的筒壁而密封伸入到所述真空筒(I)的内部，并且，所述齿条(3.6)与所述第3齿轮
(3.5)啮合，在所述齿条(3.6)的底端固定安装所述托架(4)当所述第3齿轮(3.5)转动时，驱动所述齿条(3.6)进行垂直方向升降运动，最终驱动所述托架(4)进行同步升降运动；
[0012]所述导向限位单元(5)包括左导向限位模块(5.1)、右导向限位模块(5.2)和导向轴安装框架(5.3);所述左导向限位模块(5.1)包括左导向轴(5.1.1)和左导套(5.1.2);所述右导向限位模块(5.2)包括右导向轴(5.2.1)和右导套(5.2.2);所述导向轴安装框架
(5.3)固定于所述真空筒(I)的内部，所述左导向轴(5.1.1)和所述右导向轴(5.2.1)均垂直设置于所述导向轴安装框架(5.3)上，并且，所述左导向轴(5.1.1)和所述右导向轴(5.2.1)对称设置于所述托架(4)的左右两侧;所述左导套(5.1.2)套设于所述左导向轴(5.1.1)，可沿所述左导向轴(5.1.1)自由滑动，所述右导套(5.2.2)套设于所述右导向轴(5.2.1)，可沿所述右导向轴(5.2.1)自由滑动；此外，所述托架(4)的左右两侧分别与所述左导套
(5.1.2)和所述右导套(5.2.2)固定连接，当所述托架(4)被所述齿条(3.6)驱动进行垂直方向升降运动时，所述左导套(5.1.2)和所述右导套(5.2.2)分别沿所述左导向轴(5.1.1)和所述右导向轴(5.2.1)同步滑动。
[0013]优选的，所述真空栗(2)为离子栗。
[0014]优选的，所述第I齿轮(3.2)和所述第2齿轮(3.3)的齿数比为1: 2;所述第3齿轮
(3.5)和所述第2齿轮(3.3)的齿数比为3:8。
[0015]优选的，所述第I齿轮(3.2)为正齿轮，材质为钢;所述第2齿轮(3.3)为正齿轮，材质为硬质塑料;所述第3齿轮(3.5)为斜齿轮。
[0016]优选的，所述齿条(3.6)为斜齿条。
[0017]优选的，所述左导向限位模块(5.1)还包括左导向轴上支架(5.1.3)和左导向轴下支架(5.1.4);所述左导向轴上支架(5.1.3)和所述左导向轴下支架(5.1.4)分别固定在所述左导向轴(5.1.1)的顶端部和底端部，所述左导向轴上支架(5.1.3)再固定到所述导向轴安装框架(5.3)的顶板，所述左导向轴下支架(5.1.4)再固定到所述导向轴安装框架(5.3)的底板；
[0018]所述右导向限位模块(5.2)还包括右导向轴上支架(5.2.3)和右导向轴下支架
(5.2.4);所述右导向轴上支架(5.2.3)和所述右导向轴下支架(5.2.4)分别固定在所述右导向轴(5.2.1)的顶端部和底端部，所述右导向轴上支架(5.2.3)再固定到所述导向轴安装框架(5.3)的顶板，所述右导向轴下支架(5.2.4)再固定到所述导向轴安装框架(5.3)的底板。
[0019]优选的，所述转轴(3.4)由三段结构组成，分别为齿轮轴(3.4.1)、联轴节(3.4.2)和磁流体密封件的过真空传动轴(3.4.3);其中，所述磁流体密封件的过真空传动轴(3.4.3)位于所述真空筒(I)的外部，其一端套设固定所述第2齿轮(3.3)，其另一端与所述联轴节(3.4.2)的一端连接，所述磁流体密封件的过真空传动轴(3.4.3)的外部套设有磁流体密封件(3.9)，所述联轴节(3.4.2)的另一端密封穿过所述真空筒(I)而伸入到所述真空筒(I)的内部，并且，所述联轴节(3.4.2)的另一端与所述齿轮轴(3.4.1)固定连接，所述齿轮轴(3.4.1)的外部套设固定安装所述第3齿轮(3.5)。
[0020]优选的，还包括齿条运动导座(3.7)和齿轮轴支架(3.8);所述齿条运动导座
(3.7)和所述齿轮轴支架(3.8)均固定安装于所述导向轴安装框架(5.3)的顶板上，并且，所述齿条(3.6)穿过所述齿条运动导座(3.7)，所述第3齿轮(3.5)固定在所述齿轮轴支架(3.8)0
[0021]优选的，还包括支撑架(6);所述支撑架(6)安装于所述真空筒(I)的下方，用于支撑固定所述真空筒(I)。
[0022]本实用新型提供的绝对重力仪落体下落控制系统具有以下优点:
[0023]本实用新型提供的绝对重力仪落体下落控制系统，具有以下优点:
[0024](I)通过安装落体导向限位单元，能够有效保证落体进行垂直方向的升降运动；
[0025](2)通过采用交流电机和齿轮齿条传动单元，能够提高信号采集系统所采集到的干涉信号质量，从而全面提高绝动重力仪测量精度；
[0026](3)还具有传动机构简单、占用空间小以及成本低等优点。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型提供的绝对重力仪落体下落控制系统的外部结构示意图；
[0028]图2为本实用新型提供的齿轮齿条传动单元的结构示意图；
[0029]图3为本实用新型提供的导向限位单元与齿轮齿条组合状态下的结构示意图；
[0030]图4为本实用新型提供的导向限位单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0032]结合图1，本实用新型提供一种绝对重力仪落体下落控制系统，如图1所示，绝对重力仪落体下落控制系统的外部结构示意图，包括真空系统以及落体控制机构。
[0033]真空系统包括真空筒I以及维持真空筒I内部真空度的真空栗2，实际应用中，真空栗2可采用离子栗，通过离子栗实现落体自由下落时对真空度的要求，通常情况下，真空度高于4 X 10—4Pa。
[0034]落体控制机构包括齿轮齿条传动单元3、托架4以及导向限位单元5;其中，托架是用于放置落体的装置，齿轮齿条传动单元是用于驱动托架加速下降，从而实现落体自由下落的驱动单元，导向限位单元用于保证托架进行垂直方向下落。以下对齿轮齿条传动单元和导向限位单元分别详细介绍:
[0035](一)齿轮齿条传动单元
[0036]如图2所示，为齿轮齿条传动单元的结构示意图；齿轮齿条传动单元3包括:交流电机3.1、第I齿轮3.2、第2齿轮3.3、转轴3.4、第3齿轮3.5和齿条3.6 ；交流电机3.1设置于真空筒I的外部，交流电机3.1的力矩输出轴3.1.1套设固定安装第I齿轮3.2;转轴3.4与力矩输出轴3.1.1平行设置，并且，转轴3.4的一端套设固定安装与第I齿轮3.2啮合的第2齿轮3.3，转轴3.4的另一端密封穿过真空筒I而伸入到真空筒I的内部，在转轴3.4位于真空筒I内部的一端套设固定安装第3齿轮3.5;当交流电机3.1驱动第I齿轮3.2转动时，带动第2齿轮3.3转动，第2齿轮3.3通过转轴3.4而带动第3齿轮3.5转动；
[0037]齿条3.6垂直设置，其顶端位于真空筒I的外部，其底端穿过真空筒I的筒壁而密封伸入到真空筒I的内部，并且，齿条3.6与第3齿轮3.5啮合，在齿条3.6的底端固定安装托架4，当第3齿轮3.5转动时，驱动齿条3.6进行垂直方向升降运动，最终驱动托架4进行同步升降运动。
[0038]在上述基础上，还可进行以下改进:
[0039]改进1:
[0040]本发明中，通过第3齿轮3.5和齿条3.6的啮合，实现对托架上升和下落运动的控制，实际应用中，第3齿轮优选采用斜齿轮，齿条采用斜齿条，斜齿轮和斜齿条啮合，可增加整体系统运行的平稳性。
[0041]改进2:
[0042]各齿轮齿数比可以为:第I齿轮3.2和第2齿轮3.3构成电机减速系统，其齿数比优选为1: 2;第3齿轮3.5和第2齿轮3.3的齿数比为3:8。另外，第I齿轮3.2采用正齿轮，材质为钢;第2齿轮3.3采用正齿轮，材质为硬质塑料，可降低整个系统运行噪声。
[0043]改进3:
[0044]实际应用中，转轴3.4由三段结构组成，分别为齿轮轴3.4.1、联轴节3.4.2和磁流体