陆态网络太原台gPhone重力仪背景噪声水平研究

基于陆态网络太原台gPhone重力仪1a的观测记录,在地震频段(200~600s)、亚地震频段(1~6h)和潮汐频段(周期大于6h)研究其背景噪声水平,并与全球超导重力仪SG的背景噪声进行比较。结果发现,潮汐和大气改正可以一定程度上改进重力数据的功率谱密度PSD,尤其是在亚地震频段和潮汐频段。经计算,太原gPhone重力仪在地震频段、亚地震频段和潮汐频段的背景噪声水平分别为3.641、4.659和5.359。gPhone重力仪的噪声水平在地震频段和亚地震频段均高于SG的噪声水平,但是在频率低于0.8×10-4 Hz时,gPhone重力仪的噪声水平低于新低噪声模型NLNM。此外,分析gPhone重力仪记录的2014年智利Mw8.1地震激发的自由振荡信号表明,虽然gPhone重力仪的噪声水平高于超导重力仪,但其依然能够清晰检测到地球自由振荡信号,验证了gPhone重力仪不仅适合研究长周期潮汐和亚地震模,也可以清晰获取地震频段的地球自由振荡信号。     

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。     

超导重力仪氦压缩机自动监控装置及其小型化设计

1　概述超导重力仪利用超导电流固有的稳定性 ,用磁悬浮替代了传统重力仪的机械弹簧悬挂 ,因而具有极高的灵敏度和稳定性 ,是当今世界上精度最高的重力仪之一。ＨＣ - 2Ｄ型氦压缩机作为超导重力仪的重要配套设备 ,为致冷膨胀机提供高压纯净氦气 ,并使之循环使用 ,以满足超导重力仪超低温的工作要求。ＨＣ - 2Ｄ型氦压缩机采用水冷却。由于始终处在连续工作状态 ,一旦水量供应不足或发生泄漏 ,都可能导致压缩机急剧升温而烧毁 ,进而发生污染超导重力仪本体的重大事故。由于冷却水处在密封循环流动状态 ,难以对其温度进行实时监测 ,因而很难…     

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     

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。     

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。     

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。     

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.     

LCR重力仪与CG-5重力仪的长基线混合标定

2010-01-18—26日,在武汉、郑州、北京、沈阳4个高精度绝对重力点长基线上对8台LCR重力仪和4台CG 5重力仪进行了混合标定,标定结果表明：5台重力仪（其中4台为CG 5重力仪）显示出二次项的存在,但精度偏低。对于存在二次项的5台重力仪,一次项参数的单独标定结果均好于联合标定,其他重力仪的标定结果则基本保持不变。     

COVID-19武汉封城前后背景噪声水平动态变化

基于中国地质大学(武汉)gPhone重力仪2016～2020年的观测数据,研究其背景噪声(仪器噪声和环境噪声)水平,分析2020年武汉封城前后背景噪声的动态变化。结果表明：1)gPhone重力仪的噪声水平呈明显的季节性变化,春夏交替时期(5月中旬)最小,秋冬季节(9月至次年2月)较大;2)2016～2020年gPhone重力仪的地震噪声等级(seismic noise magnitude, SNM)范围为3.500～4.278,亚地震噪声等级(sub-seismic noise magnitude, SSNM)范围为4.456～6.136;3)武汉封城期间(2020-01-23～04-21) SNM日变化值较2019年同期大幅下降,2020-04-22武汉全面恢复公共交通,SNM日变化值恢复到以往水平。     

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型重力仪性能对比分析

对6台CG型重力仪分别进行静态和动态稳定性试验,结果表明,CG-6型重力仪继承了CG-5型重力仪的静态稳定性优点,静态曲线拟合成直线的拟合中误差小于3 μGal,最大拟合差小于5 μGal;CG-6型重力仪动态精度和动态零漂率明显优于CG-5型重力仪。     

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…     

同址观测重力仪与地震仪地震频段噪声水平比较

选用拉萨台超导重力仪、昆明和恩施台gPhone重力仪以及各台站同址观测的STS-1和STS-2.5地震仪观测数据,计算所有仪器在地震频段（0.1～100 mHz）的噪声水平,并分别进行比较。结果表明,1 mHz以上时,拉萨台超导重力仪噪声水平略高于同址观测的地震仪结果,而1 mHz以下则相反;0.5 mHz以上时,恩施和昆明台gPhone重力仪的噪声水平高于地震仪结果,0.1～0.5 mHz时则与地震仪结果接近。用带通滤波处理和未滤波处理2种方法计算地震噪声等级（seismic noise magnitude, SNM）,结果表明,采用带通滤波方法计算得到的SNM值更小,且随月份的变化更加平缓。     

gPhone重力仪记录的汶川8.0地震高频信号研究

分析了汶川Ms8.0地震时我国6台gPhone重力仪记录的高频同震数字信号,结果表明:1)gPhone重力仪记录的同震信号包括地震波初动和衰减过程,通过与宽频带地震计记录数据比较,可知其为地震破裂过程的真实记录;2)利用重力仪记录信号提取震源时间函数,再采用经验格林函数法对其进行理论地震波图合成,并与他人利用地震计记录的地震破裂过程的反演结果进行比较,证明gPhone重力仪记录的高频信号可用于震源破裂过程研究。     

GS型重力仪的静电反馈与静电标定

本文介绍了静电反馈及静电标定技术在GS型重力仪上的具体应用,着重阐述了它的工作原理。应用结果表明,装配有静电反馈及静电标定系统的重力仪,不但观测资料精度大大提高,而且仪器的标定既简单又准确。     

用SGC053超导重力仪观测资料对gPh058重力仪格值的精密测定

利用中国地震局武汉引力与固体潮观测站SGC053超导重力仪与gPh058重力仪的同址观测资料,采用切比雪夫多项式模型,利用同址比测方法对gPh058重力仪格值系数进行精密测定。对同址比测方法中的多项式阶数、采样数、采样时段3个可能影响格值系数的因素分析结果表明,重力仪的稳定情况是采样时段3个因素中影响最大的。计算不同采样时段的格值系数,取其加权均值作为gPh058的格值系数为：1.008 4±0.00 09×10 ^-8 ms ^-2 /mV。格值系数的测定前后同址观测数据的分析表明：测定后gPh058重力仪可获得与超导重力仪相近的潮汐参数。经SGC053同址观测数据的漂移改正,残差周日波和半日波振幅只有测定前的1/4,而残差变幅只有±7×10 ^-8 ms ^-2。虽然gPh058重力仪出厂前进行过标定,然而同址观测测定所获得的格值系数更加可靠。     

LaCoste & Romberg ET型重力仪数字静电反馈系统的研制

介绍以计算机技术和采用数字比例积分微分控制器控制算法研制的数字式静电反馈系统的工作原理,并将该系统用于LaCoste & Romberg(LCR)ET20型重力仪的升级改造中.改造后LCR ET20重力仪的观测结果表明,该系统能解决模拟静电反馈系统中线性度不易调整和长期稳定度差等问题,并能提高重力仪的观测精度.     

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。