流动式相对重力仪的研制与应用

地球重力场信息是进行地球物理研究的重要基础数据,对我国具有重要意义。作为陆上高精度重力测量的核心仪器,流动式相对重力仪因其技术门槛高,国内市场长期被国外产品所垄断。天津航海仪器研究所依托掌握的金属零长弹簧制备核心技术,成功研制出流动式相对重力仪,成为国内极少数掌握该项技术的单位,可全面满足包括陆上重力基线场在内的野外测量作业要求。由天津航海仪器研究所研制的流动式相对重力仪通过了国内最具权威用户组织中国地震局的入网测评,实测重复性标准差为3.1μGal,精度为3.5μGal,分辨力优于1μGal,整体性能达到国际先进水平。

CG-6型相对重力仪比例因子比对分析

对5台CG-6型相对重力仪长基线标定比例因子及基准解算比例因子进行比对分析,并利用不同比例因子对2022年、2023年中国大陆构造环境监测网络贵州测区重力观测资料进行处理。结果表明,CG-6型相对重力仪比例因子随时间推移不断变化,利用基准解算的比例因子的计算结果精度更高。

DZW相对重力仪的辅助观测装置研制

根据测试DZW相对重力仪所处环境的需求,研制了一套气温、气压、倾斜的辅助观测装置。经测试,气温观测精度为0.1℃,气压观测精度为65 Pa,倾斜双向观测灵敏度不小于0.1 V/(″)。

Burris70、Burris73相对重力仪性能试验

介绍了新采购的Burris70、Burris73相对重力仪性能试验的情况,并对观测结果进行了分析。结果表明Burris70、Burris73稳定性良好,可以满足微伽级相对重力测定技术要求。

相对重力仪高稳定性恒温系统的设计与实现

自研国产便携式相对重力仪的重力测量精度指标要求优于20×10^(-8) m/s^(2),而其零长弹簧重力敏感器因存在不可消除的温度效应影响,要求工作点的温度变化幅度不可超过0.001℃才能满足实际测量需求。为此,必须研究重力仪的温度特性,并研制高精度温控系统。针对弹簧式重力敏感器,从重力仪的热结构、温控电路和控制算法等方面进行分析与研究,设计和实现一种两级三路高稳定性恒温控制系统。该系统以比率桥式电路实现高精度测温,设计数字分段式Smith-PID预估复合控制律,通过内高外低的温度梯度控制,使重力敏感器处于设定的恒温环境中。经试验考核表明:在同一恒温热结构下,Smith-PID预估复合控制律实现的控制效益优于常规PID控制律。在Smith-PID预估复合控制律作用下,外界环境温度为室温时,重力敏感器所处的内部工作点的温度稳定性优于0.0005℃;外界环境温度为-20~+45℃交替变温时,该内部工作点的温度稳定性优于0.001℃。

Burris型相对重力仪检验与调整的方法

通过对Burris型相对重力仪各项检验内容原理的分析,结合多年实践应用的经验,总结出该类型仪器检验与调整的方法,该方法可为Burris型仪器的鉴定及校准提供可靠的依据。

精密重力测量中相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法

相对重力仪的格值系数随时间会发生微小的变化,是影响精密重力测量精度的重要因素。通常需定期对相对重力仪进行专门的基线标定来评估仪器格值系数的变化。本文提出了一种利用重力观测数据进行格值系数评估的新方法,原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点作为先验约束,同时考虑仪器的非线性漂移变化,将格值系数作为超参数,基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则(ABIC)估计最优值。通过对模拟数据的测试,该方法在高斯噪声和仪器非线性漂移等不确定性存在的情况下,可以获得格值系数的准确估计结果。对实测重力数据的测试表明:估计的格值系数与测量前在基线场标定的格值系数差值在5×10-5以内;而且相较于采用标定不准确的格值系数,该方法可以获得与绝对重力测量结果差异更小的平差重力值。本文研究结果为有效提高精密重力测量的效率和精度提供了方法保障。

运输工具对相对重力仪测量精度的影响分析

简要介绍了当前常用重力仪类型和标称精度,并就运输工具性能好坏、重力测段大小、路线距离长短和观测时间长短对相对重力仪的观测精度的影响进行测定分析,结果表明:影响重力仪观测精度的主要因素与汽车运输工具有关,选择越野性能好,减震效果好的汽车作为完成高等级流动重力测量任务的前提条件。

CG-5型相对重力仪在密云矿道重力分布测量中的应用

基于地质体在地球引力中产生重力异常,高精度、高灵敏的重力异常信息可以用来解释和评价较小的密度异常体(构造、断层、空穴等)的形态、分布、结构等.介绍了CG-5型相对重力仪的原理和用途,以及在密云矿道中相对重力分布异常测量中的使用情况.经过静态漂移矫正后使用重力仪对矿道中的相对重力分布进行测量,并与地形及海拔分布相比对,结果表明,在矿道中可能存在零星的、极小的采空区和掺杂分布的其它矿藏.

CG-5相对重力仪野外实验精度分析

针对CG-5相对重力仪零点漂移规律对测量精度的影响及仪器系统阐述欠缺等问题,通过静态、动态和布设相对重力网实验对CG-5相对重力仪进行测试,研究CG-5型相对重力仪的漂移规律、性能及精度。结果表明,仪器的静态零点漂移线性度很好,6d的零漂率变化不大,总体呈下降的趋势。经过零点漂移改正后的动态零漂率很小,仅为5μGal/h,动态实验的动态误差为2.207μGal,在限差10μGal之内。相对重力网平差精度较高,均在限差5μGal之内。CG-5相对重力仪在测试中表现出了较稳定的状态,测得数据精度较高,符合厂商提供的标称精度。

珠峰高程测量峰顶重力测量仪的选型及改进

主要阐述了珠穆朗玛峰峰顶重力测量重力仪的选型、改进和野外试验。根据珠峰重力测量的环境条件和技术要求制定了仪器选型和参数指标要求,对备选相对重力仪的对应指标参数进行分析,决定采用Z2020相对重力仪。针对Z2020相对重力仪的具体参数和硬件实际情况,结合珠峰地区恶劣的自然环境,对其计数器传动系统、光学照明系统、测程调节系统、传动系统进行了改进,并进行了低温测试、野外性能试验。实验结果表明,改进后的Z2020相对重力仪满足峰顶重力测量的技术要求。珠穆朗玛峰峰顶重力测量实施结果表明:改进后的Z2020相对重力仪操作方便,性能稳定,成果可靠,提高了在珠穆朗玛峰峰顶重力测量实际环境中的适应性,确保了任务的技术要求和工程实现。

基于重力差方法检测重力仪一次项格值系数变化

根据重复重力测量中重力差与重力仪一次项格值系数的关系,研究了基于重力差变化检测重力仪一次项格值系数变化的方法,并以滇西重力网1989—1996年观测资料为例,计算了G793、G854两台仪器一次项格值系数的变化结果。实验结果表明,利用该方法计算得到的一次项格值系数变化值精度能满足地震重力测量规范要求,对于重力仪一次项格值系数较明显的变化的检测结果是可信的。

新一代CG-6重力仪性能分析

对新引进的2台CG-6相对重力仪的静态和动态性能测试数据进行处理和分析。结果表明,2台仪器的动态观测精度均优于10μGal,重复性标准差优于5μGal,静态、动态和混合零漂率幅值均小于8μGal·h-1,静态和混合零漂均呈现良好的线性特征。

利用CG-5重力仪标定动态检定场

介绍了使用CG-5相对重力仪对宝坻重力仪动态精度检定场进行标定的情况,并对观测成果精度进行了分析,实现了对检定场的成功标定。

CG-5重力仪零漂特性现况分析

为研究CG-5相对重力仪目前的零点漂移特性,为数据处理提供依据,拟基于河北省流动重力测区2019年2期资料及测试数据资料,对2台重力仪进行零点漂移的相关计算及分析。结果表明:①两台CG-5重力仪静态观测数据均呈现良好的线性零点漂移特性;②重力仪在静态、动态以及混合零漂分析中得到的零漂率数据平均值接近,仪器依然具有较好的稳定性;③测试过程中发现,测点往返测时间间隔的不一致对零漂率的计算结果具有一定影响。

蓟县地震台重力仪观测数据质量与水文响应分析

对天津蓟县地震台2套相对重力仪2018—2019年观测数据进行潮汐分析和提取非潮汐重力残差处理,研究水文变化所引起的重力响应。结果表明,蓟县地震台2套重力仪精度较高;GS-15重力仪重力残差与水文变化间存在较好的相关性,具体表现为降水时重力减少,降水结束后重力增大,水位下降时重力减少,水位上升时重力增大,但其间都存在延迟对应关系。

FG5/240绝对重力仪成套设备的检定测量分析

详细介绍了FG5/240绝对重力仪的技术特点、测量原理和白家疃的试验观测,并就相配套的用于测量梯度的2台CG5相对重力仪(442、444)的检定项目和结果进行说明和分析,结果表明:2台CG5相对重力仪完全满足规范要求,FG5/240绝对重力仪的试验测量结果的标准偏差优于±2.0×10-8 ms-2,能够用于陆态网络工程任务中部分基准站的绝对重力测量。

陆地时变微重力数据处理与场源模型解释

陆地时变重力观测距离场源近,观测精度高,目前广泛应用于监测地壳内部物质的变化。陆地重力观测通过在陆地表面固定测点布设重力仪进行重力测量工作以获取地球重力场数据。但在测量过程中会受到观测仪器误差、水文和环境干扰等多种因素的综合影响。对相对重力仪的仪器参数误差、测网的场源监测能力等不确定性因素的量化和研究有助于获得更可靠的地下深部场源信号。论文基于贝叶斯重力平差方法和时变重力等效源时空平滑方法,从仪器参数的不确定性估计、测网的场源监测能力评估以及重力场源因素和模型解释方面开展了陆地时变重力观测研究。论文主要工作如下。

广西北流-广东化州5.2级地震前华南地区连续重力扰动信号分析

利用华南地区的多个连续重力台站gPhone相对重力仪秒采样原始数据,对记录到2019年10月12日广西北流-广东化州5.2级地震前后共7 d的重力秒采样数据进行预处理,提取高频扰动信号,应用短时傅里叶变换时频分析方法分析震前异常信号的频率特征,结合地震前后的台风活动变化,分析认为该扰动异常为2019年19号台风“海贝思”活动引起,非地震前兆异常。

绝对重力测量的进展及其研究动向

本文介绍了绝对重力仪和绝对重力测量的进展,提供了最近十几年来国际上绝对重力测量进行比对的结果。根据有关先进国家的研究计划,分析和讨论了绝对重力测量的发展趋势。