石英弹簧重力仪重力联测精度的统计与分析

本文对地震系统的石英弹簧重力仪联测精度进行了统计和分析。对影响石英弹簧重力仪观测精度的主要因素进行了讨论,并提出了进一步提高石英弹簧重力仪观测精度的措施和建议。     

石英弹簧重力仪(ZSM)的光学测微归零读数法

本文介绍石英弹簧重力仪(ZSM)的光学测微读数器的研制样品以及其实际应用的结果。通过实验表明,石英弹簧重力仪配上光学测微器后,由归零读数法获得重力读数的观测精度,一般要高于直接用重力仪计数器的零位观测(摆杆水平)法精度。这种归零读数法主要用于室内对重力仪进行格值标定;也可能用于野外重力观测工作中。     

应用电子技术提高重力仪的观测精度和工作效率

重力仪是进行重力勘探的主要仪器,其精度的高低直接影响着重力勘探的探测效果。当今最优秀的GS型金属弹簧重力仪的精度为0.02～0.01mGal。国内外各厂家生产的石英弹簧重力仪中,美国Texas公司生产的渥登(Worlden)型重力仪是目前较好的重力仪,其精度也只能达到0.01mGal。这样精度的重力仪对高精度的重力测量是不能满足要求的,且这些重力仪比较笨重,操作较麻烦,精度受外界因素的影响严重。因此限制了重力勘探的工作效率和探测效果。随着电子技术和传感技术的发展,应用电子技术提高重力仪的观测精度已成为现实。国外科学家采用具有放大倍数高、抗干扰能力强的电子技术进行放大的高灵敏度的传感器,开发出了LCR-D型新一代重力仪。     

温度变化对石英弹簧重力仪的影响

本文通过三台石英弹簧重力仪配置恒温装置前后多次室内外测试结果,初步探讨了温度与读数的内在联系,求得了仪器的“温度——读数方程”,完全补偿点温度和不同温阶时的温度系数等,并由实测结果所证实。从而阐述了温度变化对重力观测值的影响量以及使用恒温装置的重要性。     

流动重力测量的限差和段差精度估计方法的讨论

本文指出目前在流动重力测量的限差和段差精度估计方面存在的问题,并分析了严重影响石英弹簧重力仪由三程测量所得段差值的精度的原因。建议今后应采用多台石英弹簧重力仪同时进行重力段差联测,保证一期段差值结果的中误差达到小于10微伽的水平;并且相应地对现行重力测量的限差和段差精度估算方法提出了改进和补充意见。     

高精度重力仪设计中的几个问题

摆式重力仪的悬挂形式如同周长期竖直向地震计(图1)。有名的La Coste重力仪和Geodynamics重力仪,精度达μgal量级,可以记录固体潮汐,是世界上最先进的重力仪。 如果仪器采用零长弹簧(1=0),并采取气压补偿措施,则平衡时作用在重力仪上的力矩方程可写作     

三程测量重力段差的精度估算方法

重力段差是构成重力网的基本元素,又常作为分析重力场的局部变化的依据;故正确估计重力段差的精度是重要的问题。本文针对CG_2型石英弹簧重力仪的特点,建议目前在估算段差值精度时,应顾及段差观测的偶然误差、重力仪格值的测定误差和格值随温度而改变的系统影响等三项因索;并按获得一次最终段差值的可能情况,给出相应的段差值精度估算公式;通过实例验证表明,由公式对段差值的误差估计,是比较合乎实际的。因此,应重视重力仪格值与温度关系的分析研究;目前一些仪器所求得的格值温度系数,已能实用于精度估算公式中。     

2009年7月22日武汉日全食重力效应研究

为研究2009年7月22日发生在长江流域的日全食对地球重力场的影响,处理和分析了武汉九峰国家重力基准点的GWR超导重力仪和gPhone弹簧重力仪的观测数据,结果表明:超导重力仪的观测数据与气压存在显著的负相关性;3台弹簧重力仪残差时间序列之间有较好的相关性,噪声水平在其正常精度范围之内;超导重力仪和弹簧重力仪在日全食发生期间均未观测到重力场的异常效应。     

相对重力仪弹簧检测装置的设计

相对重力仪弹簧检测装置是对弹簧的零漂进行量化的设备,可以更好地掌握弹簧老化的进程,方便筛选优质弹簧用以生产连续重力仪。实验表明,该装置可用于检测弹簧的漂移特性。     

GS型重力仪记录格值标定试验

本文针对GS型重力仪在记录格值标定中存在的问题,通过具体的格值标定试验和对试验结果的调和分析检验,得出:拉弹簧不同的格数和在不同的记录状态下测定记录格值,对标定结果是有影响的,前者的影响量为(1.1—1.6％),后者的影响量为(0.8—2.2％)。根据这种仪器的实际性能,本文推荐一种供参考的方法——拉弹簧10—15格,通过调节记录器零点位置或将输入到记录器的信号反向直接量图来测定记录格值。     

关于LaCoste-Romberg G型重力仪几个问题的探讨

本文讨论了LaCoste-Romberg G型重力仪的弹性系统灵敏度问题、格值非线性问题、周期误差、仪器误差源及测量精度等问题。 文章提出了G型重力仪灵敏度随绝对重力值变化而变化,要使灵敏度稳定必需使主弹簧上端悬挂点和摆旋转轴连线与垂线夹角不变。格值非线性产生于测量杠杆。周期误差主要产生于测量减速箱。由于仪器结构的误差,该仪器的总测量精度在20～35微伽内。     

GS15重力仪电磁反馈和观测资料的数字采样分析

GS15重力仪是静力式螺旋状弹簧重力仪。仪器的检测系统是一种电容换能开环检测系统。我们从1982年开始对GS15(No231)重力仪采用电磁反馈方法进行改装。把原来开环检测系统改为闭环检测系统。并用数字磁带、以不同频率作采样记录。这样,就使该台仪器的摆杆处于零位,即电容电桥的平衡位置。同时在输出端可分别记录重力潮汐信息和叠加在潮汐曲线上反映重力仪摆杆通过平衡位置时的瞬时信息。并将该信号加以专门放大输出。所有信息都同时采用模拟和数字采样记录。 观测试验表明,采用电磁反馈和数字采样记录有如下优点: (1) 提高重力潮汐的观测质量。由于重力仪摆杆处于零位,仪器稳定性增加了。并使记录格值标定准确,且完全线性。仪器灵敏度保持不变。在专门放大的高频输出信息上,可了解噪声的频谱分布,以便构制数字滤波器,以代替该仪器原有100秒的有源滤波器,从而使潮汐相位不致失真。 (2) 利用重力仪摆杆过零位专门放大的高频信息,可开展非潮汐高频信息的研究,探讨地面脉     

国家知识产权局授予DZW型重力仪"发明专利证书"

由中国地震局地震研究所研究员胡国庆、姚植桂和蒋幼华、张勤耕、张道中、朱晓平、李家明等多年精心研制的DZW型高精度重力仪 ,经中华人民共和国国家知识产权局审查通过 ,授予国家发明专利权并颁发专利证书。专利号 :ZL9912 0 0 18.7;国际专利主分类号 :GO1V7/12 ;授权公告日 :2 0 0 3年 8月 2 0日。重力仪的研制属于高科技项目 ,目前仅有极少数发达国家能生产这种仪器 ,且价格昂贵。地震研究所自行研制的DZW型微伽重力仪是我国研究与设计的第一台高精度重力仪 ,该仪器研制成功 ,填补了我国地学仪器在这方面的空白。DZW型微伽重力仪可…     

1999年8月11日日全食期间的重力吸引效应研究

对1999年8月11日日全食阴影扫过欧洲期间,设在Annelles,Uccle,Walferdange和Bondy弹簧和超导重力仪的记录进行了分析.为了确定月亮对太阳万有引力可能的遮挡效应的极限,对超导和弹簧重力仪记录进行了比较.同时也对LCR和阿斯卡尼亚重力仪观测结果进行了讨论.结论是如果日食重力吸引效应存在,它应在超导重力仪±1 nm/s2(0.1×10-8ms-2)的观测精度范围之内.研究发现在以上情形下,弹簧和超导重力仪都在它们的精度范围内工作,并且日食引起的异常环境干扰可能使重力信号有重大的改变.     

重力仪一次项系数对重力场动态变化的影响研究

利用2011~2013喜马拉雅项目在南北地震带北段获得的10余个绝对重力值作为基准,运用甘肃、宁夏和河西3个重力网的数据对各重力仪一次项系数进行重新解算,获得重力场动态变化。结果显示:1)2011-05~2013-06的重力场反映出,青藏高原深部物质向北东运移过程中出现自西南向东北、由负向正的大空间尺度趋势性显著重力变化;2)LCR-G型及Burris型金属弹簧重力仪的一次项较稳定,基本不变,而CG-5型石英弹簧重力仪的一次项逐年减小,应每年利用绝对基准进行实测标定;3)利用绝对基准进行实测一次项标定后,重力场总的变化趋势与利用长基线标定的一次项计算结果基本一致,只是量级有所减小。     

DZW-Ⅱ型微伽重力仪的改进设计

在第一代DZW-Ⅰ重力仪基础上,采用新的机电一体的数字智能化设计,研制出改进的DZW-Ⅱ型重力仪。介绍了DZW-Ⅱ型重力仪的基本原理,对仪器使用过程中出现的问题进行分析,改进和优化仪器设计,进一步提高了仪器的可靠性和稳定性。     

石英弹簧重力仪恒温装置鉴定会在汉召开

石英弹簧重力仪恒温装置鉴定会,由国家地震局主持召开,于一九八二年八月廿五日～廿七日在武汉东湖宾馆举行。 参加会议的有国家地震局综合流动观测队、物探大队、第二测量大队以及山东、江苏、安徽、河北、河南、陕西、甘肃、新疆、广东、福建、四川、云南等省(自治区)地霞局近四十名代表。并推选陈炳昭等七人组成鉴定小组。     

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125 min才能达到恒温点(仪器不再提示温度不足),通电65 h后零漂率仍然大于0.005×10-5 m·s-2/h,110 h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15 min、2 h、24 h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。15 min的断电需要大约1 h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。     

利用M2潮波振幅因子精密测定gPhone弹簧重力仪的标定因子

用SG-C053超导重力仪长时间观测数据潮汐分析结果中的M2潮波振幅因子,对同址观测的28台gPhone重力仪标定因子进行了精密测定,结果表明,28台仪器标定因子的变化范围为0.999 9~1.019 6,反应出仪器的标定因子在出厂前已经过测定,但在新的观测位置产生了微小的变化。对经过改正后的观测数据重新进行分析,得到的M2潮波振幅因子精度均优于0.8‰,去除漂移后的残差时间序列中重力非潮汐变化为(4~10)×10^-8 ms^-2,周日波振幅小于0.1×10^-8 ms^-2,半日波振幅小于0.3×10^-8 ms^-2,较之测定前有明显的改善。因此利用精确的M2潮波振幅因子测定仪器的标定因子,能够保证所有gPhone弹簧重力仪在统一的潮汐基准下观测。     

拉科斯特—隆贝克ET-22重力仪试验及观测结果

本文概述了拉科斯特—隆贝克ET-22重力仪的结构及工作原理。为了弄清仪器的性能,进行了温度、气压和电压试验。试验结果表明,拉科斯特—隆贝克ET-22重力仪的密封性能良好,受气压干扰很小。20℃是仪器的最佳工作温度,仪器的漂移最小。最后给出了仪器在武昌固体潮台站观测资料的分析结果。