角加速度法測G實(shí)驗(yàn)中背景引力梯度效應(yīng)研究.pdf

1、萬有引力常數(shù)G不僅在物理學(xué)中占據(jù)著特殊的地位，在航空航天等工程領(lǐng)域也扮演著重要的角色。G值只能由實(shí)驗(yàn)測量來確定。迄今為止，國際上有許多G值的測量結(jié)果，但是相對精度優(yōu)于50ppm的僅8個，并且各實(shí)驗(yàn)小組利用不同方法得到的G值在誤差范圍內(nèi)互不吻合，說明測G實(shí)驗(yàn)中依然存在尚未被正確評估的系統(tǒng)誤差。我們實(shí)驗(yàn)室在不斷改進(jìn)周期法測G實(shí)驗(yàn)的同時，也開展了角加速度法測G實(shí)驗(yàn)，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(jié)果的置信水平。
　　角加速度法測G實(shí)驗(yàn)作為一個復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及的內(nèi)容十分廣泛。本文主要研究實(shí)驗(yàn)中背景引力梯度效應(yīng)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(zhì)量球的微晶玻璃支架等相對轉(zhuǎn)動的引力背景兩部分。在雙轉(zhuǎn)臺運(yùn)動時，靜止背景梯度效應(yīng)只與懸點(diǎn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速相關(guān)，這樣可以通過人為設(shè)定調(diào)制頻率將此部分效應(yīng)與調(diào)制信號分離出來。然而支架背景是隨吸引質(zhì)量球一起運(yùn)動的，其引力效應(yīng)頻率與調(diào)制信號頻率重合，無法區(qū)分這部分效應(yīng)與調(diào)制信號，

3、因此后者對G值測量結(jié)果的影響更大。
　　實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動背景引力梯度效應(yīng)貢獻(xiàn)給G值的誤差超過900ppm，遠(yuǎn)大于G值測量設(shè)定的目標(biāo)（<25ppm），因此需要對這部分效應(yīng)進(jìn)行高精度的測量和補(bǔ)償。本人設(shè)計了雙轉(zhuǎn)臺反饋控制回路，使懸點(diǎn)轉(zhuǎn)臺跟蹤扭擺運(yùn)動以保持扭絲不扭轉(zhuǎn)，同時也保證吸引質(zhì)量轉(zhuǎn)臺以恒定的轉(zhuǎn)速差跟蹤懸點(diǎn)轉(zhuǎn)臺。通過處理測得的扭秤偏轉(zhuǎn)角度得到在信號頻率處轉(zhuǎn)動背景引力梯度效應(yīng)的大小，依據(jù)測量結(jié)果設(shè)計不同結(jié)構(gòu)尺寸的質(zhì)量塊進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)多次補(bǔ)