用于探测地球上引力磁效应的激光陀螺仪系统

边长为四米的大型方形环形激光陀螺仪的灵敏度正接近 $1\times10^{-11}$ rad/s/$\sqrt{\text{Hz}}$。这大约是测量地球引力磁效应（Lense-Thirring 效应）所需的量级。对于一组线性无关的陀螺仪，每个测量信号取决于每个单轴陀螺仪相对于地球自转轴的取向。因此，至少需要 3 个陀螺仪来重建装置的完整角取向。通常，该装置由几个激光陀螺仪组成（为了获得足够的冗余，我们倾向于使用 3 个以上），它们彼此刚性参照。在一个观测平面内增加更多的陀螺仪可以交叉检查系统内偏差，此外还具有通过陀螺仪数量的平方根提高信噪比的优势。在本文中，我们分析了一个由两对相同陀螺仪（双胞胎）组成的系统，它们相对于地球轴的取向略有不同。这种双胞胎陀螺仪配置具有几个有趣的性质。相对角度是可以控制的，并提供了一种有用的零测量。如果每个方形环的边长为 6 米，系统受散粒噪声限制，并且没有 $1/f$ 噪声源，那么一个四重双胞胎系统在 3.2 年的数据积累后可以达到 1% 的灵敏度。