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。

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。

Feedback Scale因子对Burris型相对重力仪观测成果的影响

对3台Burris型重力仪系统中的feedback scale因子对相对重力测量成果的影响进行测试分析和研究。结果表明,feedback scale因子值与Burris型重力仪读数线性相关,且线性系数与FBK改正值有关。若feedback scale因子值产生等比例的变化,FBK改正值越大,仪器读数的变化越大。在feedback scale因子值增加时,FBK改正值的正负符号决定仪器读数变化的方向。在重力值差仅有17 mGal的测段上测量时,3台Burris型重力仪基本相同的feedback scale因子变化量,得到的不同重力值差最大可相差0.140 mGal。当同一台仪器在FBK改正值分别为-14.7 mGal和2.2 mGal的2个测点进行测量时,若feedback scale因子值变化2%,测量所得重力值差的变化超过0.300 mGal。

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。

Burris型重力仪温度特性研究

通过对多台Burris型相对重力仪实施不同时长的断电、再通电后进行静置测量,研究该型仪器的温度特性。在温度约为14℃的地下室内,长时间断电冷却后,Burris型相对重力仪需要125min才能达到恒温点(仪器不再提示温度不足),通电65h后零漂率仍然大于0.005×10-5 m·s-2/h,110h后仪器的零漂才能达到地震观测仪器进网要求的小于0.003×10-5 m·s-2/h。在相同条件下,对3台Burris型重力仪分别实施15min、2h、24h较短时间冷却、再通电,静置测量数据表明,在升温过程中,重力仪读数过程为先大幅减小后小幅增大再变小至稳定,绝对变化率先减小后少量增大再变小;不同冷却时间既影响仪器到达恒温点需要的时间,也影响仪器读数稳定的时间。15min的断电需要大约1h的加热过程才能使读数稳定;仪器到达恒温点后读数仍在快速变化中,且仪器读数变化中的最小值出现在到达恒温点后;断电可能会影响再通电仪器读数稳定后在短时间内的观测精度。

Burris型重力仪性能分析

对Burris型相对重力仪长时间断电后再次供电,分析Burris型重力仪升温过程,并使用2台Burris型重力仪(B95和B101)2014年7月至2016年12月的实测数据,分析仪器性能。结果表明:(1)Burris型相对重力仪长时间断电并再次供电后,加热125 min达到恒温点,在升温过程中,读数先大幅减小后小幅增大,绝对变化率逐渐减小,通电110 h后零漂小于3×10^(-8)m/(s^2·h),达地震重力观测仪器进网要求;(2)Burris型重力仪静态零漂存在由负变正的过程,不同仪器所需时间不同;(3)随着仪器使用年限加长,Burris型重力仪稳定性变差。忽略重力仪突跳读数,可获取测量精度在10×10^(-8)m/s^2左右的流动重力数据;(4)Burris型重力仪混合零漂和静态零漂变化基本一致,呈逐渐增大趋势,但存在差别。

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/(″)。

绝对与相对重力同步比测中的拉科斯特重力仪标定

采用幂级数和三角多项式模拟ＬＣＲ－Ｇ型重力仪格值函数，利用绝对与相对重力比测数据进行标定。结果显示：各仪器格值函数中的线性项稳定，高次项影响不显著；各周期误差项的幅值和初始相位在仪器不同测程段有差别；标定的参数在子样范围内试用效果较好，外推使用须慎重。测区内相邻各测点上垂直重力梯度差异较大，对相对重力段差观测值可引起５０～６０ｎｍ·Ｓ－２的误差，最大可达１５３ｎｍ·ｓ－２。

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℃。

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。

第10届全球绝对重力仪关键比对相对重力测量

2017年10月至12月,中国计量科学研究院作为主导实验室,组织全球14个国家的计量院或其指定实验室进行了第10届全球绝对重力仪关键比对(CCM. G-K2. 2017)。由于不同类型绝对重力仪参考高度不一样,此次比对相对重力测量主要实现将不同参考高度测得的绝对重力值归算到同一高度进行比较。根据比对初步结果,相对重力测量结果的合成标准不确定度优于4μGal,确保了此次比对最终结果的准确有效。

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.

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。

基于主成分分析的相对重力观测零漂和固体潮提取

利用主成分分析PCA提取2014-08-15~23CG-5相对重力仪静态相对观测的零点漂移和固体潮。结果显示,PCA提取的零点漂移值与最小二乘线性拟合结果非常一致,其差仅在10-2μGal/d量级;PCA估算的固体潮值与CG-5重力仪内部软件提供的固体潮模型计算值统计结果基本一致,两者之差均小于8μGal,均方根均小于5μGal。

Lacoste-Romberg(G)型重力仪格值公式

本文根据Lacoste-Romberg(G)型重力仪(简称LCR(G)型重力仪)读数系统的结构特征,首次导出了LCR(G)型重力仪的相对重力公式和格值公式。并根据文[3]中提供的格值表,用本文导出的公式进行最小二乘曲线拟合,得到有关参数,利用所求参数计算了相应的格值,与文[3]中提供的格值符合得很好。

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。