量子重力儀

量子重力儀

由于量子技術(shù)的進(jìn)步，iXblue能夠提供一種統(tǒng)包可移動的量子傳感器，用于測量10-8 m/s2的重力。絕對量子重力儀（AQG）測量真空中自由落體試驗(yàn)質(zhì)量的加速度：精確監(jiān)測激光冷卻原子系綜的彈道自由落體，然后推斷重力加速度。這項(xiàng)技術(shù)是BIPM（國際測量局）宣布的彈道自由落體方法之一，是測量重力的主要方法。

使用量子技術(shù)和激光冷卻原子的自由落體絕對重力儀

它是目前唯、一一種能夠在幾秒鐘到幾年內(nèi)進(jìn)行連續(xù)絕對測量的商業(yè)工業(yè)級重力計(jì)。由于易于運(yùn)輸，它可以部署在地球上的任何地方，包括室內(nèi)和室外。這使得AQG非常適用于地球物理儲層監(jiān)測、大地測量、計(jì)量和土木工程地下成像的廣泛應(yīng)用。

用于高精度重力測量

絕對量子重力儀（AQG）是第一臺基于量子技術(shù)的商用重力儀，利用激光冷卻原子的原子干涉測量原理。這一解決方案是我們的學(xué)術(shù)合作伙伴（LP2N和LNE-SYRTE）進(jìn)行了超過15年研究的結(jié)果，它為高精度重力測量提供了非常有吸引力的功能：

l                      在靈敏度、穩(wěn)定性和重復(fù)性方面，在10-8 m/s2（1μGal）水平下的絕對重力測量

l                      從幾秒鐘到幾年的連續(xù)數(shù)據(jù)采集

l                      可移動設(shè)備，允許使用同一儀器進(jìn)行測量、參考站網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)測量或固定測量

AQG有兩個(gè)版本：室內(nèi)使用的AQG-A和現(xiàn)場測量的AQG-B。

一種統(tǒng)包、可運(yùn)輸且易于操作的量子傳感器

在埃特納火山進(jìn)行為期一年的野外活動，以證明絕對量子重力儀對火山學(xué)的價(jià)值

安裝時(shí)間：20分鐘（測量前無需光學(xué)對準(zhǔn)、無需機(jī)械組裝、無需泵送）

維護(hù)：維護(hù)工作量低（無移動部件，無需更換墊圈或皮帶）

對地面振動的魯棒性：即使在城市環(huán)境中也具有亞μGal分辨率（沒有任何基于彈簧的機(jī)械隔離裝置）

自主性：在沒有任何電源的情況下運(yùn)輸和儲存數(shù)周不會影響測量能力，也不需要額外的泵送（密封滴液室）

軟件：專用且用戶友好的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制器軟件

自動啟動程序

自動自校準(zhǔn)程序

遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢索

數(shù)據(jù)處理：重力數(shù)據(jù)經(jīng)過實(shí)時(shí)處理，并根據(jù)當(dāng)?shù)爻毕⒋髿鈮毫?、傾斜變化、海洋載荷和極地運(yùn)動進(jìn)行校正

輔助傳感器：AQG的傳感器頭包含一個(gè)經(jīng)典的3D加速計(jì)、壓力表、傾斜儀和溫度傳感器。

提供高質(zhì)量的重力數(shù)據(jù)

AQG是一種靈活的重力傳感器，能夠執(zhí)行：在短積分時(shí)間內(nèi)達(dá)到幾µGal分辨率的測量（圖1），在1µGal下的參考站和延時(shí)測量（圖2），以及具有超高靈敏度的無漂移長期連續(xù)重力監(jiān)測（圖3）。

10-8 m.s-2=1µGal

V.Ménoret等人的數(shù)據(jù)，《使用可移動絕對量子重力儀測量10?9 g以下的重力》，《自然科學(xué)報(bào)告》，8:12300（2018）

這些g值是根據(jù)當(dāng)?shù)爻毕?、大氣壓力、傾斜偏差和海洋載荷進(jìn)行校正的。在圖2中，誤差條對應(yīng)于在一小時(shí)積分時(shí)間計(jì)算的整個(gè)數(shù)據(jù)集的Allan Deviation值，這對應(yīng)于該測量的統(tǒng)計(jì)不確定性。

這個(gè)不間斷的時(shí)間序列已經(jīng)持續(xù)了一個(gè)月，顯示了當(dāng)?shù)氐某毕?。?dāng)數(shù)據(jù)在長時(shí)間內(nèi)平均時(shí)，AQG提供了無漂移的亞μGal穩(wěn)定性。

簡單緊湊的量子重力儀

AQG的設(shè)計(jì)依賴于一種獲得專、利的光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使用了一個(gè)棱錐型回復(fù)反射器。這種配置允許使用單個(gè)激光束執(zhí)行測量序列，而不是通常最多八個(gè)，從而大大簡化了儀器。

高可靠性光纖光學(xué)元件

iXblue開發(fā)的激光系統(tǒng)依賴于在1560 nm下工作的激光器的使用。因此，這種方法可以使用各種各樣的高性能光纖光學(xué)組件，這些組件最初是為高比特率光通信系統(tǒng)開發(fā)的。由于電信行業(yè)在過去20年中進(jìn)行的技術(shù)努力，這些組件呈現(xiàn)出較好的特點(diǎn)：

l   纖維部件：無需光學(xué)對準(zhǔn)

l   較好的光學(xué)和電學(xué)性能

l   符合Telcordia鑒定程序（擴(kuò)展溫度范圍）

l   高可靠性（壽命>50000小時(shí)）。

對地面振動的高抗擾度

AQG采用無需任何機(jī)械隔離裝置或超級彈簧的主動補(bǔ)償技術(shù)，有效抑制地面振動噪聲。

現(xiàn)場AQG規(guī)范