高精度绝对重力关键技术研究

重力场是反映地球内部物质结构及其变迁的地球物理基本场,高精度绝对重力观测资料是地震监测预报、地球科学研究、资源勘探等领域研究的基础。国际上虽然很多国家开展了对绝对重力观测技术的探索,但实际上仅有美国Micro—G公司生产的FG5和A10两种类型的绝对重力仪实现了实用化,而且对我国施行出口管制,价格昂贵,维修周期长。我国虽然在20世纪七八十年代由中国计量科学研究院的专家推出了与国际测量精度水平相当的NIM—I和NIM—II两种绝对重力仪,但仅停留在实验样机阶段,未能形成产品。同时,随着近年来我国在时间基准、长度基准、高精度数字化采集与控制、宽频带高精度振动测量技术等领域的飞速发展,使得研究具有自主知识产权的高精度绝对重力仪成为可能。     

绝对重力仪研制中几种干扰因素的实验研究

利用观测精度可达1～2×10-8ms-2_,的FG5 绝对重力仪,开展了空气阻力、有无隔震弹簧以及仪器自震对重力观测影响等观测实验.通过在环境干扰较小的九峰站观测实验,得到如下结论:在正常大气压状态下所观测到的空气阻力影响约500×10-5ms-2,比理论估算值大近30×105ms-2, 若在低真空状态测量空气阻力也将产生2.3×10-5 ms-2观测误差;落体室真空度维持系统(离子泵)工作不正常,空气阻力也将对重力观测造成0.1～4.1×10-5ms-2的观测误差;在地质条件比较稳定,环境震动干扰较小的基墩上测量,隔震弹簧的作用对观测结果影响不明显,但对测量精度影响较大.上述观测实验的进行,为自由下落法绝对重力仪的研制提供可靠依据.     

绝对重力仪设计中的一种新型落体控制方式

为了将绝对重力仪在真空筒中自由下落落体的运动传动控制结构在大气压条件下实现,便于检修和维护,我们提出了一种全新的落体控制方法:焊接波纹管法.从理论计算上升段和下降段电机对拖架控制过程的速度、位移曲线以及试验结果可以看出,这种焊接波纹管驱动拖架的方法实现了对落体伺服跟踪的同时,也满足了对落体自由下落时间的设计要求.     

激光干涉绝对重力仪干涉信号处理算法的动态适应性及其船载应用评估

激光干涉绝对重力仪干涉信号处理算法的动态适应性研究是进行动态绝对重力测量的基本前提。本文基于希尔伯特变换、直接正交法、过零点法三种瞬时相位处理算法,提出了基于背景振动物理量的合理动态约束条件,即反向的振动速度不能超过落体的下落速度。构建的单频振动信号仿真实验表明:在满足约束条件时,采样频率为60 MHz,希尔伯特变换算法的精度优于10^-13 m/s²,过零点算法的精度优于10^-9 m/s²,直接正交算法的精度为(-7.9±2.0)×10^-8 m/s²。基于海浪模拟平台的实测试验表明:满足约束条件时,这三类瞬时相位处理算法均适用于动态环境,并获得了标准差为4.6×10^-5 m/s²的绝对重力测量值。更进一步,基于本文动态适应性结论对系泊和海面船载动态环境进行评估,结果表明:测量船在3级以下海况可以进行10^-5 m/s²量级绝对重力的测量;在3—4级海况下,需根据振动信号对...     

一种扇束扫描模式下的图像重建迭代算法

CT图像重建的扫描模式有平行束、扇束、锥束等,在扇束扫描模式下的图像重建算法大多基于图像的正方形网格剖分。本文建立了扇束扫描模式下新的图像重建离散化模型,并给出了基于新模型的代数迭代校正格式和重建算法。对新的模型下迭代算法几何意义进行了讨论,基于新模型的代数迭代重建算法有助于提高成像质量,启发新的图像重建算法。     

一种优化的图象重建外插算法

处理由不完全数据重建图象的方法之一是代数重建法。但是,代数重建法的一个不足是关于重建图象的收敛速度很慢;本文利用代数重建法有限次迭代的重建图象反映原图象的分布趋势和向原图象变化的这一特点,提出一种优化的图象重建外插算法。数值模拟结果表明,新算法在重建图象的收敛速度和质量方面均有改进。     

对一种非圆轨迹扫描下扇束重建公式的讨论

目的 在CT扇束重建中,源到中心的距离有时需要变化,在这种条件下推导出来的重建公式一般都含有源到中心距离的导数,这不利于公式的实际应用。资料WANG Ge等人在《A Derivative-Free Noncircular Fan-Beam Reconstruction Formula》中提出了一个不含源到中心距离导数的重建公式,并证明在满足三个假设的条件下该公式是一个准确重建公式。但在这个结论的推导过程中存在漏洞,导致这个结论是不成立的。结果 本文指出了这个推导漏洞,对结果重新作了讨论,并且用计算机进行了模拟。结论 得到了很好的效果。     

一种基于FDK算法的扁平物体局部重建方法

投影数据有截断的局部重建问题是CT重建领域的一个难点,传统的重建算法会产生严重的截断伪影,最近提出的BPF算法和POCS迭代方法虽然能解决局部重建问题,但是它们的重建效率和并行性都比较差。针对特殊的扁平形状物体的局部重建问题,本文对FDK算法在此类问题上的适用性进行了分析研究。通过数字仿真实验,给出了一个可以比较准确重建扁平物体局部区域的条件,即:局部区域在水平方向上的长度大于该物体在水平方向上长度的1/8,物体厚度小于该物体在水平方向上长度的1/13。数字仿真和真实数据的重建结果证实了在这个条件下FDK算法可以很好地实现扁平物体的局部重建。     

一种基于频域外推的不完全角度CT重建算法

不完全角度重建问题一直是CT图像重建领域研究的重点和难点。目前,通常的不完全角度重建方法是基于空域的迭代方法,但由于正反投影的高计算复杂度,空域迭代方法存在计算耗时,对硬件资源需求大等问题。本文提出了一种基于外推的邻近网格迭代算法(INNG-TV)。首先,平行束采样的数据通过傅里叶变换和样条插值到频域空间,然后在迭代的过程中,傅立叶空间投影已知部分的数据始终不变,缺失部分数据通过对重建图像进行INNG外推得到,同时在图像空间对重建图像做非负、最小化总变分等先验及优化约束。     

FDK算法中一种新的插值方法的研究

在FDK算法的反投影过程中,插值是关键的一步,它直接影响到重建图像的速度和质量。本文针对探测器的结构特点,提出了一种新的插值方法。该方法实现了快速求解射线所经过体素的长度,且考虑到射线与体素中心的距离对加权的影响,从而使得加权值更加精确。实验结果表明,在FDK算法中,这个新的插值方法比传统的插值方法重建出来的图像边缘清晰,且能更好地抑制噪声。     

绝对重力仪国际比对现状

当前负责重力测量的国际组织CCM-WGG和SGCAG决定今后将举办绝对重力仪区域性国际比对,并开始着手在世界范围内选择区域性国际比对点.CCM-WGG和SGCAG制定了国际比对的技术规范,讨论了绝对重力仪比对申请为关键性国际比对的议案.本文将介绍相关的国际情况以及中国计量科学研究院在这方面所做的工作.本文还将介绍2005年第七次国际绝对重力仪比对的情况和初步结果.     

基于激光干涉的新型高精度绝对重力仪

本文介绍了一种自主研发的新型高精度绝对重力仪样机,它利用激光干涉原理测量落体自由下落时相对于参考棱镜的时间位移信息,通过振动误差补偿算法提取落体下落轨迹上的时间位移坐标,然后基于最小二乘拟合法计算测点的重力加速度.在白家疃国家地球物理观象台国家重力基准点进行的对比观测试验结果与误差分析确定,样机经误差修正后的系统偏差为(-27.46～-30.59)±3.06×10-8 ms-2,2小时测量精度优于10×10-8 ms-2.     

利用FG5绝对重力仪观测数据确定重力垂直梯度

本文建立了利用FG5实测数据求解重力垂直梯度的数据处理模型与算法.通过对多次自由落体实验的下落距离拟合残差叠加求均值,发现下落距离观测量中存在明显的有色噪声.通过对有色噪声的建模,并以剩余残差为依据选取可靠的下落时段,解算测站点的重力垂直梯度.利用本文所提出的数据处理方法分别对FG5-214绝对重力仪在两个测站上的观测数据进行处理,以相对重力仪测量的重力垂直梯度结果为参考值,本文处理得到的重力垂直梯度结果相比于未考虑有色噪声并依据经验选取下落时段的解算方法得到了显著改善.

     

石墨炉原子吸收法测定地球化学样品中痕量银

本文采用石墨炉原子吸收光谱法测定地球化学样品中痕量银。选择硝酸镁和硫脲混合溶液为基体改进剂,银的灰化温度为800℃,研究了最佳的分析测定条件。该方法检出限为0．01μg／g。用该方法对国家地球化学标准样品的测定结果与标准值相符。     

Differences in the concentrations of atmospheric trace gases in and above the tropical boundary layer

Weekly air samples were collected at Cape Kumakahi (0 km) and at nearby Mauna Loa Observatory (3.4 km) which is above the boundary layer. EC/GC and GC/FID techniques were used to measure CH₃I, CHCl₃, CO and CH₄, which are largely natural in origin, and C₂Cl₄, CCl₄, CH₃, CCl₃, CCl₃F (F-11), CCl₂F₂ (F-12), CHClF₂ (F-22) and C₂F₃Cl₃ (F-113), which are due to anthropogenic activities. It was found that all these gases are significantly (0.05) more abundant in the boundary layer than above it.     

Geochemical evidence for the characteristic of the 1908 Tunguska explosion body in Siberia, Russia

Twenty-two peat samples collected at different depths of a core including the layer affected by the 1908 explosion in Tunguska area of Central Siberia, Russia, and three basalt samples collected near the site, are analyzed by ICP-MS. The concentrations of Pd, Ni, Co, ΣREE, Ti and Sr in the event layers are 4–35 times higher than the background values in the normal layers. The variation of Pd is closely related to Ni, Co and ΣREE in the event layers, but not to these elements in the normal layers. It indicates that these excess elements came from the same source, i.e. the Tunguska explosion body. In addition, the patterns of Cl-chondrite-normalized REE in the event layers ((La/Yb)_N ≈2–3) are much flatter than those in the normal layers ((La/Yb)_N ≈7–143), and differ from those in the three basalt samples. The concentrations of REE in the three basalt samples are tens times higher than those in the event layers. It may be inferred that these excess elements could not be produced by the contamination of the terrestrial material, but probably by the Tunguska explosion body. Additionally, the ratios of Ti/Ni and Sr/Co in the event layers are close to those in comet. It implies that the solid part of the explosion body was compositionally similar to carbonaceous chondrites (Cl) and more probably a small comet. In terms of the Pd excess fluxes in the explosion area, it can be estimated that the celestial body that exploded over Tunguska in 1908 weighed more than 10⁷ tons, corresponding to a radius of > 126 m.     

碳酸盐岩缝洞体宽度估算方法

定量估算缝洞体宽度是碳酸盐岩缝洞型油气藏勘探开发过程中的一个实际问题.在根据空间子波理论推导横向地质体HTA(水平道振幅)函数的基础上,定量分析了偏移成像确定地质体宽度的能力并发展了一种估算碳酸盐岩缝洞体宽度的方法.将此方法应用于物理正演模拟数据,获得了理想的结果.     

一种提高地震勘探解释精度、分辨率的新方法-DDM方法

DDM(Depth—Density Method)方法是将地震时间剖面直接反演成深度、密度剖面的一种地震资料处理方法，在几千米的勘探深度范围内，该方法可以使地震勘探的精度由相对精度用绝对精度来表示；使分辨率由十几米提高到2～3米；从深度、密度剖面中，地质人员可以解释出地层的岩性，时代、砂体的厚度、沉积旋回、沉积粒序，几米、十几米的断层和褶皱，本文主要简介该方法的工作原理、地质解释的原则和在生产中的应用实例。