高精度航空重力测量系统分项指标设计分析

为研制高精度航空重力仪,开展了高精度航空重力仪分项指标设计与分析,为高精度航空重力测量系统设计提供依据。笔者基于航空重力测量的数学模型,归纳出影响航空重力测量的主要因素;结合航空重力测量的相关理论公式,使用理论模型,推导出各影响因素的误差模型;开展了各项误差的分析研究,并通过设定合理的分项指标精度来有效地控制分项误差,确保航空重力测量精度优于0.6×10-5m/s2。     

平台式航空重力勘查系统国产化研究

针对深地资源勘探等应用对航空重力测量精度的要求,在前期研究基础上,研制并集成了平台式航空重力勘查系统。该系统为"三轴稳定平台+石英挠性摆式加速度计"的平台式航空重力仪,重力仪采用自标定技术和平台姿态误差实时估计和修正技术,并配备了导航定位系统、减振系统、无人值守系统和数据处理软件等。飞行测量数据表明:平台式航空重力勘查系统多架次重复线飞行数据的内符合精度优于0.6×10~(-5) m/s~2(100 s),测量精度达到国际先进水平,可以实现航空重力测量技术装备国产化。     

量子重力仪在地球科学中的应用进展

量子重力仪是近30年来快速发展起来的一种新型绝对重力仪,目前对该新型重力仪的研究已进入小型化和实用化阶段.国内外基于量子重力仪的地球科学研究发展较快,应用研究包括火山活动监测、海洋绝对重力测绘和航空绝对重力测量等.由浙江省量子精密测量重点实验室研制的ZAG-E型量子重力仪具有体积小、易搬运和稳定性高等优点,其绝对重力测量精确度可以达到10 μGal.基于该量子重力仪,开展了地震台连续绝对重力测量的相关研究,着重介绍了在四川省甘孜藏族自治州燕子沟地震台进行的连续绝对重力测量,该研究有助于构建该地区的重力基准和分析地质地形构造以及地质活动所带来的影响.基于量子重力仪的精密重力测量为地球科学的研究提供了一种新型的技术手段,同时也提供了可靠的基础绝对重力数据.未来,量子重力仪有望被越来越广泛地应用于地球物理和地表绝对重力测绘等地球科学领域.     

玻色-爱因斯坦凝聚和重力测量——2001年诺贝尔物理学奖评介

介绍了2001年诺贝尔物理学奖获得者康奈尔，韦曼，克特勒的科学研究成果，实验玻色－爱因斯坦凝聚（BEC）及其在理论上的意义和应用前景，讨论了BEC在研制高精度重力仪方面的应用问题，为此回顾了重力测量现状，朱棣文等研制的原子干涉重力仪和ClauserJ提出的物质波干涉重力仪，分析表明，如果利用BEC，则重力仪的测量精度在朱棣文等工作基础上将会有很大的提高。     

基于光纤传感的多参量地震综合观测技术研究

面向地震综合观测需要,自主研制了窄线宽光纤光栅谐振腔,并将其作为核心传感元件,发展了一种基于有效腔长的光纤应变、地震波和温度多参量同步测量新方法。采用边带扫频激光技术实现了高精度多参量光纤信号同步解调,研制出了光纤地壳形变、地震与温度多参量探头,并开展了多参量地震综合观测实验。实验结果表明,所研制的光纤多参量传感系统应变与温度测量分辨率分别达到4.7×10^-10和6×10^-5℃,能够同时记录到清晰的固体潮汐信号、地震波信号以及环境温度扰动,有望为多参量地震同步观测提供先进的技术手段。     

基于重力值标准差研究长宁6.0级地震活动性

通过对长宁6.0级地震前后经固体潮和零点位移改正后的重力静态观测数据、重力仪实时观测标准差(S.D.)和舍弃数量(REJ)数据的分析,认为发震时检测到的重力值变化往往是重力仪震动滤波功能失效,导致重力仪读数错误。长宁6.0级地震在地震波到达之前未能观测到有效的重力异常变化信号,这是因为当重力仪震动滤波功能开启时,大于4～6倍标准差的高频噪声将被自动拒绝,重力场的瞬时变化在重力静态观测数据中反映不出来,但是这种变化可以通过S.D.指标来反映。由于S.D.值包括了重力仪自身噪声和环境震动等重力高频干扰信号,它可以用来衡量信号噪声的大小。通过对地震发生时重力仪在不同时刻记录S.D.值与地震震级相关性分析认为,地震震级与重力仪记录S.D.值呈明显的正相关关系。在记录到的21次地震中,在发震前有2次重力仪记录S.D.值有明显突变,有1次在发震前8 min观测到REJ值的突变,因此可以根据S.D.值的突变并结合重力值和REJ值的变化来预报地震和判定单次地震活动持续时间。     

ZSM-Ⅳ型石英弹簧重力仪(大测程恒温重力仪)

ZSM-Ⅳ型大测程恒温重力仪是在ZSM-Ⅲ型高精度重力仪基础上重新改动试制成功的一种新型仪器。通过两年批量生产,并在野外长期使用,由于其性能稳定、测程大、精度高、掉格率小等优点,因而得到用户好评。该型仪器适合于区域重力测量和大地重力测量;能用于寻找石油、天然气、煤田和金属矿床等重力勘探工作。     

我国重力固体潮实验研究进展

综述了我国重力固体潮研究领域的相关成果,包括积累大量观测数据,建立国际潮汐基准和独立的国际标定系统,利用小参数扰动法发展了地球潮汐理论模型,用计算机演绎法实施潮汐位展开,用残差信号对数据作预处理,用小波分析方法设计滤波器,用远近区结合法解算海潮负荷,用大气重力格林函数法解算气压对重力场观测的影响,测定了地球的近周日自由摆动参数,将固体潮汐研究成果应用于地震和重力测量,对重力仪进行静电反馈改造,精密测定了仪器相位滞后和对超导重力仪进行了标定等内容,讨论了今后研究展望。     

提高浅海重力测量观测精度的方法技术

由于海上工作环境特殊,对于海底高精度重力测量而言,其技术条件要求较高且较复杂。这里列举了海重实测中经常遇到的几种影响海底重力仪读数精度的因素,并结合数年积累的经验,介绍了几种减小读数误差且行之有效的方法。     

三轴稳定平台式航空重力测量数据处理方法研究与实现

开展航空重力测量数据处理方法研究,提高数据处理的精度,赶超世界先进水平,具有十分重要的意义。本文基于国产三轴稳定平台式航空重力测量系统,开展了航空重力测量数据处理方法研究及相应的软件研制,实现了适用于稳定平台式航空重力数据的卡尔曼平滑算法,在国内首次解算出平台式航空重力空间异常,内符合精度达到0.590×10~(-5)m/s~2,外符合(与GT航空重力测量系统测量数据对比)精度达到0.581×10~(-5)m/s~2,数据处理精度达到国际先进水平。由此表明:数据处理采用的方法可行,解算精度高,提升了我国航空重力测量数据处理技术水平。     

基于SINS/GNSS的捷联式车载重力测量研究

2015年3月,由国防科技大学独立研发的SGA-WZ02重力仪在湖南长沙进行了一次车载重力测量试验,目的是为了检验、评估该重力仪应用于车载重力测量的可行性和精度水平。该重力仪系统主要由捷联惯性导航系统(SINS)、差分GNSS系统以及数据记录系统组成。试验路线为长沙市区东部的一条长约35 km的高速公路,测量过程中平均车速为40 km/h,本次试验共得到3条重复测线数据以进行内符合精度评估。为了评估重力异常外符合精度,使用CG-5高精度地面重力仪对该测线区域进行了测量,建立了外部重力参考数据库。本次车载试验结果表明,重复测线的内符合精度为1.64 m Gal/1.1 km,1.12 m Gal/1.7 km,外符合精度为2.33 m Gal/1.1 km,1.77 m Gal/1.7 km。     

高精度小型可移式绝对重力仪研究

高精度小型可移式重力仪是一种用绝对法来测定地球重力值的装置,地球各点重力值及其变化乃是自然科学的基础。天文、气象、海洋、地球形状、大地测量、地质构造、地球物理探矿、地震预报、近代物理及精密计量等学科的科学研究均需要准确的重力值,特别是建立高精度的绝对重力基准网乃是国家的基础建设工程。如发展空间技术,卫星和洲际导弹的轨道设计和惯性导航等都需要提供场地附近准确、密集的重力值和重力方向。     

基于DDS的氦光泵磁力仪射频场智能调频研究

地磁场测量在基础地质研究、矿产资源勘查和军事探测等领域得到广泛应用,作为磁场测量核心之一的氦光泵磁力仪探头,其射频场调频精度是决定其磁测精度的重要影响因素。为实现易调节、高精度、高可靠性的调频信号,本文利用直接数字频率合成器(DDS)与微控制器(MCU)相结合方式,研究了磁力仪探头射频场智能精密调频技术,可灵活、实时、自动、精密地对磁力仪探头射频场进行调频。调频信号加载到氦光泵磁力仪系统的联调试验表明,磁力仪获得了稳定精密的磁共振信号,从而保证了磁力仪实现高精度的磁场测量。     

一九八三年物探专业攻读硕士学位研究生入学试题选(一)

一、武汉地质学院北京研究生部试题重力测量与重力勘探一、解释下列名词或术语(20分) 1.重力异常。 2.剩余密度和剩余质量。 3.重力异常解释的正问题、反问题。 4.重力测量的动力法和静力法。 5.重力的水平梯度和重力总水平梯度矢量。二、简述重力仪观测结果的外部改正(纬度、高度、中间层及地形改正)的作用及作法。(20分) 三、试述国产ZSM石英弹簧重力仪弹性系统的测量(重力变化的)原理(画示意图)和温度补偿原理,并解释“零点(补偿)读数法”及其作用。(15分)     

基于Curvelet变换冗余字典的重力数据稀疏表示与重建

压缩感知理论为低采样建立大面积、高精度的重力场模型提供了理论指导。构造合适的变换基,实现二维重力数据更为稀疏的表示,对于测量矩阵的设计和重构精度的提高具有重大意义。采用Curvelet变换作为核函数构造过完备冗余字典,选取不同尺度不同方向的曲波系数作为原子组成不同的字典,对EGM2008模型分辨率为1′×1′的某海域重力异常数据进行稀疏表示和重建,根据PSNR值,稀疏度和η值作为评估标准确定最优原子个数。最后采用OMP算法对重力数据稀疏表示并重建。     

匈牙利老布达大学Lorant Foldvary博士等访问我所

<正>2015年9月1日,匈牙利老布达大学Lorant Foldvary博士应电磁监测试验卫星工程副总师申旭辉研究员邀请,来我所进行学术交流。Lorant Foldvary博士2001年毕业于京都大学,先后在慕尼黑科技大学、布达佩斯技术与经济大学工作,目前就职于老布达大学。他的研究领域是卫星大地测量(特别是重力卫星)、重力测量(重力测量网、相对重力仪、微重力扭秤)以及重力资料的地球物理解释。     

基于场源内部理论的井中重力正演方法研究

井中重力测量是通过在一系列井中测点停放井中重力仪从而探测重力随深度变化(即重力垂直梯度)的一种井中地球物理方法,已经成功地应用于油气勘探,储集层评价,储层监测及流体性质识别等方面。井中重力测量与传统重力测量相比,最大优势在于它可以无限地接近场源,但当井中重力仪深入到场源内部时,由于测点与场源点距离为"0"而使基本重力公式失效,因此这里提出一种基于场源内部理论的井中重力正演方法,分别实现了二维和三维的数值计算,并设计模型验证了该方法的有效性。     

测地所研制的CHZ海洋重力仪达到国际先进水平

研制高精度的海洋重力仪,从而精确地掌握全球的重力资料,是国家下达给中国科学院的一项重要任务,这对于远程武器的轨道设计、卫星轨道预报、海上石油勘探都具有重要的意义。中国科学院测量与地球物理研究所的科技人员,经过六年努力,在认真总结国内外海洋重力仪的成功经验和多方搜集查找国外有关文献情报的基础上,根据     

安大略湖上的航空重力测量试验

我们于１９９１年３月在安大略湖上开展了航空重力测量，实施这一测量的目的，是要对采用小型飞机开展航空重力观测这种方便快速、价格低廉的测量方法进行可行性研究。本次所采遥仪器为拉柯斯特－降贝尔格线性动态重力仪，并装备有数字控制器的Ｌａｐ－ｔｏｐ型微机。这套设备安装在引擎ＰｉｐｅｒＮａｖａｊｏ飞机上。在邻近的基点上采用天宝４０００型ＧＰＳ接收机采集信号，并选择差分工作形式提供精确的定位数据，在飞机上则使用     

地面重力观测数据在地震预测中的应用研究与进展

地震发生过程和孕育机制异常复杂,加之大地震"非频发性"影响和人类对地球内部结构与活动规律认识的不足,使得地震预测极其困难。地面重力观测已经成为许多国家和地区研究地震前兆信息的主要途径之一。简要总结了中国大陆地面重力观测技术与观测网络:地面重力测量仪器从17世纪的惠更斯物理摆发展到今天的高精度绝对重力仪,测量精度已经达到±1×10-8m/s2。我国已相继建立了国家重力基本网、中国数字地震观测网络、中国地壳运动观测网络、中国大陆构造环境监测网络等,为重力场非潮汐变化、地震、构造运动等的监测提供了公共平台;通过具体震例阐述了地面重力观测数据在地震预测中的作用,利用地面重力观测数据能较好地捕捉强震孕育过程的重力变化信息,为强震中长期预测提供重要依据;分析了震前区域重力场的时空变化特征及其与强震的关系:在震级高于MS5.0的地震发生前,一般都会出现较大幅度和范围的重力异常区。强震主要发生在重力场变化分布差异较为剧烈的地区。重力场动态变化图像能够比较清晰地反映大地震在孕育和发生过程中的前兆信息。最后,提出了地面重力技术在地震前兆观测中存在的问题,并对利用重力测量资料开展地震预测研究进行了展望。