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。     

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。     

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.     

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。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性北大核心CSCD

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

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。     

CG—2重力仪记录格值测定的探讨

利用CG—2重力仪作固体潮观测,已取得了一些成果。 将没有电讯号输出的CG—2重力仪改装成自动照相记录,用25倍放大率的读数显微镜量取照片上亮线与零线间的距离获得观测结果。然而这里牵涉到一个记录格值的问题,即读数显微镜每微米相应多少微伽的重力值。以在测量记录格值大多利用直接来回拉弹簧的方法,但是每次拉弹簧的间隔时间最佳量值,是否能采用更好的方法呢?针对这个问题,笔者做了大量试验,现将试验情况及结果叙述如下:     

磁场对石英弹簧重力仪的影响

在我国,野外重力测量主要是使用石英弹簧重力仪,这种仪器的灵敏系统是由纯石英制成的,所以人们通常认为这种仪器不受地磁场的影响。一切规范、守则也都没有注意到要防范地磁场对石英弹簧重力仪的影响。但是1978年K·Civi等的试验证明上述认识是不全面     

十三陵地震台gPhone重力仪的仪器性能与水文响应分析

对安置于十三陵地震台的两台gPhone重力仪(109、118号)在2013-04~08的连续观测数据进行潮汐分析和提取重力残差处理。结果表明,gPhone重力仪监测到降水导致μGal量级的重力变化;gPhone重力仪获取的二阶重力残差变化与距离十三陵地震台15km的沙河地震台静水位变化之间存在4d左右延迟的正相关对应关系,显示了地下水位观测对重力观测解释的必要性。因此,有必要对我国的连续重力观测网补充地下水位观测,提高连续重力观测的数据处理精度。     

重力仪读数自动记录和数据预处理

目前在野外重力观测中普遍使用的国产重力仪,不具有自动记录和数据预处理功能,采用手工记录、人工计算方式。这种方式效率低,还容易引入一些由手工操作而带来的误差。本文所介绍的以PC-1500A袖珍计算机和数据采集接口实现的重力仪读数自动记录及数据预处理系统,可按规范要求自动记录重力观测读数,从而可防止野外记录和室内转抄计算时产生的差错,减少了大量的数据转抄、校对、复算、检查等繁琐劳动,极大地提高了重力观测的质量和效率。     

高精度重力测量资料处理软件包ACGN系统及其实算结果

本文以高精度重力测量资料处理的数学模式为基础,叙述了用于LCR重力仪标定和重力网平差的软件包ACGN系统的主要功能和特点;对重力仪精密标定和重力网最优平差等问题进行了讨论。 实例计算表明:高精度重力测量资料的处理,不仅与所选数学模式有关,而且与具体计算穷案有关;ACGN系统正是一个高精度、高效率处理精密标定重力仪、平差各类重力网观测结果的通用软件包。     

CG型重力仪格值系数时空变化特征分析北大核心CSCD

对12台CG型重力仪格值系数的时空变化特征进行分析,结果表明,在同一读数范围内不同时间段所标定的格值系数会发生变化,在同一时间段内不同读数范围所标定的格值系数也存在差异。应用实例表明,利用测区内重力基准点间的数据来标定CG型重力仪的格值系数,其精度优于在国家基线场标定格值系数的精度。     

国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程绝对重力观测

介绍了2013~2014年使用A10/028和FG5/214两台绝对重力仪在国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程中绝对重力观测的情况,并对观测结果进行分析。结果显示,两台绝对重力仪观测结果精度及较差都在5 μGal以内,满足高精度重力基准建设的技术要求;A10/028具有一定的野外观测适应性,FG5/214对重力细微变化信号的捕获具有优势,两台绝对重力仪同期观测对于提高观测结果的可靠性和准确度具有积极的作用。     

蓟县地震台gPhone、DZW和GS-15重力仪重力噪声水平对比

选取蓟县地震台同址观测的3台不同型号重力仪(gPhone、DZW和GS-15)2022年全年的连续观测数据,研究不同类型仪器对环境噪声的响应,计算3种重力仪的重力噪声水平,同时计算地震频段(200～600 s)的地震噪声等级,并与全国gPhone重力仪的地震噪声等级进行对比。结果表明：1)在频率低于10^-3 Hz时,扣除固体潮和气压改正可以明显改进重力噪声水平;2)相同台站不同仪器重力噪声水平不同,gPhone型重力仪的背景噪声水平低于DZW型重力仪和GS-15型重力仪,其SNM值为3.355;3)2022年全国gPhone重力仪的地震频段噪声水平均值为5.418,蓟县台的噪声水平平均值为3.465,低于全国的噪声水平。研究结果可为3类重力仪观测数据的研究应用提供参考。     

多层界面快速反演在高精度石油重力勘探中的应用

重力勘探作为一种快速普查方法，在深部地质构造研究、区域地质构造划分及找矿勘探中均已取得显著的地质效果。自８０年代后期，由于在重力测地工作中使用红外测距仪及高精度ＧＰＳ定位技术，确保了重力测点位置及高程有较高的精度；在重力观测中普遍采用目前世界上精度最高的Ｌａｃｏｓｔｅ型重力仪进行基点联测，采用对恒温系统改进后的Ｗｏｒｄｅｎ重力仪进行重力测点观测，使得重力测量的质量及精度都有了很大提高，为扩大重力法的应用提供了条件。本文给出的一例是；在我国某含油沉积盆地上，根据对实测１：２５０００高精度重力资料（布格重力异常总观测均方误差：６０×１０￣－８ｍ／ｓ￣２）的处理及约束信息下多层界面反演结果，确定有利油气聚集的圈闭范围，推断含油层的大致规模。     

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。     

日本Ms9.0地震前的重力高频扰动

选取中国重力台网14台gPhone弹簧重力仪组成2个观测剖面,对日本本州东海岸附近海域Ms9.0特大地震前（3月1日至10日）的观测数据进行了分析。结果表明：沿海各台站统一出现了喇叭口状的“重力异常扰动”现象,且扰动异常随震中距的增加呈衰减趋势。