重力加速度或重力场分布的精确测量,在地质调查与研究、油气矿藏和海洋资源的勘查、高精度惯性制导以及对大气阻力、地球漫反射等方面的研究等方面具有重要的战略意义和实际应用价值。作者所在课题组基于磁悬浮超导体代替传统的弹簧振子,研制由两个分开放置的超导加速度计通过超导电路相互耦合在一起而构成的超导重力梯度仪,由于重力梯度测量是根据二者差模的位移而得到的,两个加速度计敏感轴的取向以及它们的基线方向与平均敏感轴方向是否一致,是影响加速度测量值精度的关键因素。本论文围绕敏感轴取向调节这一核心问题,就基于压电马达驱动加速度计移动的可行性以及用于隔离压电马达和加速计的隔热材料的性能进行了分析和实验研究,论文主要工作如下:一、针对由两个分开放置的超导加速度计构成的超导重力梯度仪,从理论上分析了超导重力梯度仪几何误差的来源,指出调节两个加速度计的敏感轴取向是提高重力加速度测量精度的关键;进而,基于压电马达具有驱动负载物移动的特征,对超导重力梯度仪中两个加速计敏感轴取向的调节方案进行了分析和讨论。二、为了验证基于压电马达的位移执行器驱动加速计移动的可行性,作为主要参加者之一,分别研制了常温驱动移动测试和低温驱动移动测试的两套系统。基于常温驱动移动测试系统,对基于压电马达的位移执行器的运行稳定性以及频率和步长与位移执行器移动速度的关系进行了实验研究,结果表明,位移执行器在1微米量级能够稳定工作,且通过改变频率或步长实现位移执行器驱动移动的良好稳定的操作。对低温驱动移动测试系统,仅完成了图纸设计和组件的加工.三、由于压电马达是一种把电脉冲转换成机械运动的位移执行器,执行过程中产生的热量传到加速计上并对加速计性能产生影响,为此,采用隔热材料将压电马达与放置加速计的刚性框架进行热隔离。针对可能采用的隔热材料,通过热导率测量对隔热材料的传热性能进行了分析。综合考虑,环氧树脂可以作为超导重力梯度仪中不同部件的隔热材料。