角加速度法測G實驗中背景引力梯度效應研究.pdf

1、萬有引力常數(shù)G不僅在物理學中占據(jù)著特殊的地位，在航空航天等工程領域也扮演著重要的角色。G值只能由實驗測量來確定。迄今為止，國際上有許多G值的測量結果，但是相對精度優(yōu)于50ppm的僅8個，并且各實驗小組利用不同方法得到的G值在誤差范圍內互不吻合，說明測G實驗中依然存在尚未被正確評估的系統(tǒng)誤差。我們實驗室在不斷改進周期法測G實驗的同時，也開展了角加速度法測G實驗，通過在25ppm水平上對比兩種方法得出的G值研究其中可能存在的系統(tǒng)誤差，提高測

2、量結果的置信水平。
　　角加速度法測G實驗作為一個復雜的科學實驗，涉及的內容十分廣泛。本文主要研究實驗中背景引力梯度效應的影響，包含山體等相對靜止的引力背景和用于支撐吸引質量球的微晶玻璃支架等相對轉動的引力背景兩部分。在雙轉臺運動時，靜止背景梯度效應只與懸點轉臺轉速相關，這樣可以通過人為設定調制頻率將此部分效應與調制信號分離出來。然而支架背景是隨吸引質量球一起運動的，其引力效應頻率與調制信號頻率重合，無法區(qū)分這部分效應與調制信號，

3、因此后者對G值測量結果的影響更大。
　　實驗中發(fā)現(xiàn)轉動背景引力梯度效應貢獻給G值的誤差超過900ppm，遠大于G值測量設定的目標（<25ppm），因此需要對這部分效應進行高精度的測量和補償。本人設計了雙轉臺反饋控制回路，使懸點轉臺跟蹤扭擺運動以保持扭絲不扭轉，同時也保證吸引質量轉臺以恒定的轉速差跟蹤懸點轉臺。通過處理測得的扭秤偏轉角度得到在信號頻率處轉動背景引力梯度效應的大小，依據(jù)測量結果設計不同結構尺寸的質量塊進行補償，經(jīng)多次補