量子重力仪

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量子重力

由于量子技术的进步,iXblue能够提供一种统包可移动的量子传感器,用于测量10-8 m/s2的重力。绝对量子重力仪(AQG)测量真空中自由落体试验质量的加速度:精确监测激光冷却原子系综的弹道自由落体,然后推断重力加速度。这项技术是BIPM(国际测量局)宣布的弹道自由落体方法之一,是测量重力的官方主要方法。


使用量子技术和激光冷却原子的自由落体绝对重力仪

它是目前**一种能够在几秒钟到几年内进行连续绝对测量的商业工业级重力计。由于易于运输,它可以部署在地球上的任何地方,包括室内和室外。这使得AQG非常适用于地球物理储层监测、大地测量、计量和土木工程地下成像的广泛应用。

用于高精度重力测量

绝对量子重力仪(AQG)是**台基于量子技术的商用重力仪,利用激光冷却原子的原子干涉测量原理。这一独特的解决方案是我们的学术合作伙伴(LP2N和LNE-SYRTE)进行了超过15年研究的结果它为高精度重力测量提供了非常有吸引力的功能:

在灵敏度、稳定性和重复性方面,在10-8 m/s2(1μGal)水平下的绝对重力测量

从几秒钟到几年的连续数据采集

可移动设备,允许使用同一仪器进行测量、参考站网络的延时测量或固定测量

AQG有两个版本:室内使用的AQG-A和现场测量的AQG-B。


一种统包、可运输且易于操作的量子传感器

在埃特纳火山进行为期一年的野外活动,以证明绝对量子重力仪对火山学的价值

安装时间:20分钟(测量前无需光学对准、无需机械组装、无需泵送)

维护:维护工作量低(无移动部件,无需更换垫圈或皮带)

对地面振动的鲁棒性:即使在城市环境中也具有亚μGal分辨率(没有任何基于弹簧的机械隔离装置)

自主性:在没有任何电源的情况下运输和储存数周不会影响测量能力,也不需要额外的泵送(密封滴液室)

软件:专用且用户友好的数据采集和系统控制器软件

自动启动程序

自动自校准程序

远程监控和实时数据检索

数据处理:重力数据经过实时处理,并根据当地潮汐、大气压力、倾斜变化、海洋载荷和极地运动进行校正

辅助传感器:AQG的传感器头包含一个经典的3D加速计、压力表、倾斜仪和温度传感器。


提供高质量的重力数据

AQG是一种灵活的重力传感器,能够执行:在短积分时间内达到几µGal分辨率的测量(图1),在1µGal下的参考站和延时测量(图2),以及具有超高灵敏度的无漂移长期连续重力监测(图3)。

10-8 m.s-2=1µGal

V.Ménoret等人的数据,《使用可移动绝对量子重力仪测量10−9 g以下的重力》,《自然科学报告》,8:12300(2018)

这些g值是根据当地潮汐、大气压力、倾斜偏差和海洋载荷进行校正的。在图2中,误差条对应于在一小时积分时间计算的整个数据集的Allan Deviation值,这对应于该测量的统计不确定性。

这个不间断的时间序列已经持续了一个月,显示了当地的潮汐。当数据在长时间内平均时,AQG提供了无漂移的亚μGal稳定性。


简单紧凑的量子重力仪

AQG的设计依赖于一种获得专利的光学机械结构,该结构使用了一个棱锥型回复反射器。这种配置允许使用单个激光束执行测量序列,而不是通常最多八个,从而大大简化了仪器。


高可靠性光纤光学元件

iXblue开发的激光系统依赖于在1560 nm下工作的激光器的使用。因此,这种方法可以使用各种各样的高性能光纤光学组件,这些组件最初是为高比特率光通信系统开发的。由于电信行业在过去20年中进行的技术努力,这些组件呈现出独特的特点:

纤维部件:无需光学对准

**的光学和电学性能

符合Telcordia鉴定程序(扩展温度范围)

高可靠性(寿命>50000小时)。


对地面振动的高抗扰度

AQG采用无需任何机械隔离装置或超级弹簧的主动补偿技术,有效抑制地面振动噪声。


现场AQG规范


性能规范

灵敏度(在安静的场地)
50µGal/√t
1.5分钟内5µGal
10分钟内2µGal
40分钟内1µGal
长期稳定性
< 2 µGal
可重复性
< 5 µGal
公布的准确性
10µGal
(在计量评估中)
循环频率
> 1 Hz
物理包

质量和尺寸

箱子数量
4
每个盒子的**质量
40 kg
总质量
< 140 kg
传感器头的尺寸
直径:40厘米
高度:100厘米(包括三脚架)
控制单元的尺寸
2个模块,每个模块:
=41厘米x宽=59厘米x长=105厘米
操作

预热时间(典型)
2h
连接的数量
10
安装时间
<20分钟
接口

传感器头和激光系统之间的电缆长度
15 m
系统接口与控制

控制系统
车载计算机
用户界面
专用软件
操作计算机的操作系统
Linux
远程监控?
连接器
协议
地方
以太网
IP
计算机
数据格式
.csv
环境和物理规范

工作温度
[0 ; 40] °C
储存温度
[5 ; 30] °C
湿度
0 – 100 %
电源要求(交流和直流)

工作功耗
< 500 W