绝对重力测量

摘要： 绝对重力仪是用于直接测量重力加速度值的精密仪器,可以作为计量标准器对相对重力仪进行定期校准.现有绝对重力仪的测量精度可达微伽(1μGal=1×10;m/s;)量级,测量精度主要受振动噪声的限制.垂直隔振和振动补偿技术是目前常用的两种处理振动噪声的方法.随着绝对重力仪在野外流动重力观测和海洋/航空重力测量中的应用需求日益增加,结构简单且抗干扰能力更好的振动补偿技术更适用于在复杂测量环境下处理振动噪声.本文对面向绝对重力测量的振动补偿技术发展进行了详细回顾,主要从振动补偿系统的硬件改进和算法优化两方面进行介绍,并对未来振动补偿技术的发展趋势进行了展望.国内振动补偿技术研究开始较早,经过长期发展,现有研究成果已经达到国际先进水平,为未来国内面向移动平台的绝对重力测量的发展提供了有利的技术支撑.

摘要： 振动干扰是影响激光干涉绝对重力测量精度的主要因素,基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)在分析瞬态类、非平稳时变信号方面的优势,提出一种基于改进的集成经验模态分解-希尔伯特黄变换(modified ensemble empirical mode decomposition-HHT,简称MEEMD-HHT)的绝对重力仪振动特性研究方法,对实测信号进行自适应分解后,从能量谱角度对振动数据进行了分析研究。实验结果表明,该方法在有效抑制模态混叠的同时,得到了不同频段的固有模态函数(intrinsic mode function,简称IMF),信号重构误差为10-15量级。通过HHT准确获取了振动各频段信号的能量分布情况,其中:0.1~5 Hz频段能量占86.95%;5~20 Hz频段能量占8.78%;其他频段能量相对较低。本研究成果为高精度减振装置的设计研发和提高绝对重力仪的测量精度奠定了基础。

摘要： 绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.

摘要： 绝对重力仪是用来精密测量重力加速度的仪器,在计量学、地球物理、地质勘探、辅助导航等诸多领域中有着广泛应用。目前分体式绝对重力仪的测量精度已达到微伽(μGal)量级,而平台式绝对重力仪受自身振动影响较大,精度通常只能达到毫伽(m Gal)量级。基于NIM-3C型绝对重力仪搭建一套振动测量系统,分别对分体式及平台式NIM-3C的振动数据进行采集。通过对振动传递函数的分析找到降低自振的关键环节,取得阶段性研究成果。通过改进,有望将平台式绝对重力仪的测量精度提高到百微伽量级。

摘要： 动态重力测量可以提高重力场的勘测效率,对基础地质调查、资源勘探、地球物理研究等具有十分重要意义.本文基于冷原子重力仪、惯性稳定平台和牵引动力装置搭建了一套绝对重力动态移动测量系统,并开展了绝对重力动态测量实验.首先测量了不同牵引速度下的垂向振动噪声功率谱,理论分析了其对动态重力测量的影响;其次评估了不同牵引速度对原子干涉条纹对比度和直流偏置量的影响,分析了动态环境下的振动补偿效果;在最大牵引速度为5.50 cm/s、最大振动幅度为0.1 m/s^(2)的情况下,实验上仍能基于振动补偿技术恢复原子干涉条纹.在此基础上,通过开展不同T下的原子干涉条纹测量,评估了动态测量环境下的绝对重力值,在校正完系统误差并减去绝对重力初始值后得到的测量结果为(–1.22±2.42)mGal(1 Gal=0.01 m/s^(2)).最后,通过与静态环境下的绝对重力测量值进行比较,发现两者基本吻合.本文开展的绝对重力动态移动测量实验有望为车载动态绝对重力测量提供数据参考.

摘要： 基于冷原子干涉仪的高精度绝对重力动态测量为海洋重力测量提供新的手段,因而备受关注.利用自己搭建的船载冷原子干涉式绝对重力测量系统,在中国南海某海域开展了一系列测量实验.在动态条件下,测量噪声的抑制对测量性能的提升至关重要.本文根据船载绝对重力动态测量系统的物理模型,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的动态绝对重力数据处理方法,对观测的原子干涉条纹数据进行了时域滤波处理,获得了绝对重力值的最优估计.基于该处理方法将航速小于2.1 km/h条件下的绝对重力测量灵敏度从300.2 mGal/Hz^(1/2)提升至136.8 mGal/Hz^(1/2)(T=4 ms).此外,将处理后的数据与利用地球重力模型(XGM2019)计算的数据进行了比对,发现两者符合度较好.这些结果证实了本文提出的数据处理方法的有效性,并为船载冷原子干涉式绝对重力测量系统的测量噪声的抑制提供了一种新的处理方法.

摘要： 重力场是反映地球质量分布及变化的重要参数,动态重力测量在地质调查、地球物理、资源勘探等领域有着重要应用.目前动态重力测量均基于相对测量原理,动态相对重力仪存在零点漂移问题,影响其测量性能.动态绝对重力仪可以为相对重力仪提供同步同址校准,解决其长漂问题,因此备受关注.本文基于原子重力仪和惯性稳定平台,搭建了一套船载绝对重力动态测量系统,并在船载系泊状态下开展了绝对重力动态测量实验.经评估,船载系泊环境下的重力测量灵敏度为16.6 mGal/Hz–1/2,1000 s积分时间内重力测量的分辨率可达0.7 mGal.通过两周的绝对重力测量,评估了系统的稳定性.为了评估绝对重力的动态测量精度,将船上测量点与码头高精度绝对重力基准点的绝对重力值进行了比较,两点之间的绝对重力值差及其不确定度评估结果为(–0.072±0.134)mGal.本文结果为海洋相对重力仪的同时同船校准提供了一种新方案.

摘要： 基于冷原子干涉原理的绝对重力加速度测量装置具有灵敏度高、可长期测量等优点,在基础物理研究以及资源勘探、惯性导航等领域具有十分重要的意义,是公认的下一代绝对重力仪.本文描述了原子干涉重力测量的原理,总结了硬件系统组成和性能要求,指出了限制测量精度和工程化应用的主要因素,并综述了原子重力仪工程化发展的现状和趋势.

摘要： 2019-2020年南极夏季期间,中国第36次南极科学考察队利用中国计量科学研究院自主研发的国产NIM-3C型绝对重力仪在南极中山站进行了绝对重力测量,给极区海洋重力提供了计量校准点,并进行了30天以上的连续观测研究。该计量校准点的绝对重力校准值的标准不确定度优于3×10^(-7)m·s^(-2),填补了我国目前极区海洋重力量值无法溯源到国家计量基准的空白,建立了自主可控的可溯源至国际单位制的极区海洋重力溯源体系。

摘要： 文中利用国家重大科学工程"大陆构造环境监测网络"2010—2020年云南境内及周边区域10个基准站的绝对重力观测资料,初步获得了各基准站的重力基准及其动态变化.其中,9个测站的3个不同时间尺度和时段的重力变化趋势结果显示重力变化先增后减,转折发生于2014年前后,在重力变化增大至转折点时,先后发生了2014年鲁甸MS6.5、盈江MS6.1和景谷MS6.6地震,随后至2021年漾濞MS6.4地震发生之前重力一直呈减小趋势,昆明站的情况则正好相反.文中研究表明,云南及邻近区域内重力场变化幅度大、速度快、升降转换周期短,且变化趋势一致.其重力场变化机制可能是由青藏高原受印度板块推挤向NE运移,后受四川盆地阻挡,青藏高原下的地壳物质转向SE的云南及邻近区域的运动所主导.

摘要： 近年来,随着对高精度绝对重力测量研究的深入,国内外对可能影响绝对重力测量的因素进行了详细分析.其中一项关键因素就是激光高斯光束产生的"衍射"效应.由于激光高斯光束的固有特性,这种"衍射"效应是不可消除的,它的束腰半径的大小直接影响了绝对重力测量的修正量的大小.本文采用了以刀口法测量光斑半径为基础,实验测量高斯光束基本特性,采取两种方法计算其束腰半径,并根据这两种方法得到的束腰半径分别计算其对绝对重力测量的修正量.上述两种方法及测量结果对改进实验装置有较大帮助.

摘要： 本文介绍了中国大陆的绝对重力测量情况,总结了我国目前绝对重力测量及研究现状,着重讨论了高精度绝对重力测量在我国地壳运动、地震监测与预报及地球动力学研究中的应用,给出了一些近些年来利用重复绝对重力测量在地震、地壳运动监测和研究中的应用实例,并探讨了未来进一步的应用前景.

摘要： 本文主要介绍了中国大陆的绝对重力测量情况,总结了我国目前绝对重力测量及研究现状,给出了近年来绝对重力测量的应用,及未来的应用前景.

摘要： 高精度绝对重力测量对地球物理、资源勘探以及基础物理研究等有着重要意义.为了建设高精度重力测量基准,华中科技大学引力实验中心开展了高精度原子干涉绝对重力测量技术研究.它利用Raman光脉冲序列与原子相互作用，使原子波包先后分束、反射、汇聚，这样，原子有两条可能的路径从分束点演化到汇聚点，这种路径的不确定性使得原子自身发生干涉。干涉相移就等于原子波包在这两条可能路径中所积累的演化相位差，其中包含了重力加速度的信息。通过对干涉条纹进行拟合，确定重力加速度引起的相移，就可以实现对重力加速度的精确测量。当前实验结果表明在100s积分时间内,原子干涉重力测量分辨率好于0.5×10-9g,原子干涉重力梯度测量分辨率达到100E.

摘要： 本文主要介绍近年来用FG5绝对重力仪在滇西地区和西藏拉萨绝对重力点上的绝对重力生复观测结果,重点讨论获得的意义的重力变化及反映出的地球动力学意义.

摘要： 本文阐述了90年代以来在下关点上进行的绝对重力重复测量结果,并分析了观测期间洱海的水文资料.通过资料分析,认为:2001年12月观测值偏大的主要原因是洱海季节性水位变化引起的.

摘要： 本文阐述了90年代以来在下关点上进行的绝对重力重复测量结果,并分析了观测期间洱海的水文资料.通过资料分析,认为:2001年12月观测值偏大的主要原因是洱海季节性水位变化引起的.

摘要： 本文阐述了90年代以来在下关点上进行的绝对重力重复测量结果,并分析了观测期间洱海的水文资料.通过资料分析,认为:2001年12月观测值偏大的主要原因是洱海季节性水位变化引起的.

摘要： 本文阐述了90年代以来在下关点上进行的绝对重力重复测量结果,并分析了观测期间洱海的水文资料.通过资料分析,认为:2001年12月观测值偏大的主要原因是洱海季节性水位变化引起的.

摘要： 本发明公开了一种实时测量原子绝对重力仪波前畸变的装置，包括激光光源，还包括激光耦合头、分光平片、反射镜、WFS波前分析仪、和设置在真空腔上的真空腔底部窗片，本发明还公开了一种实时测量原子绝对重力仪波前畸变的测量方法，本发明在真空腔抽真空之后，在真空腔外部就可以实时进行测量，就可以得到激光经过真空腔底部窗片之后的波前畸变，克服了在真空腔安装后测量真空腔底部窗片面型的困难。

摘要： 本发明提供一种冷原子绝对重力仪自动调平装置及冷原子绝对重力仪，涉及重力测量领域。本发明自动调平装置依靠测倾仪、胡克铰组、控制器、平台体、球铰组件、驱动组件等以特定方式连接配合，能够提供高精度水平姿态信息用于冷原子绝对重力仪设备的系统标定。尤其是在野外场地使用过程中，该自动调平装置能够对重力敏感单元高精度快速调平，从而便于保证冷原子绝对重力仪快速测量。

摘要： 本发明涉及一种测量绝对重力和微重力的装置和方法，在地球表面、地球表面附近或太空中，当音圈电机驱动第一角锥棱镜做自由落体运动时，第一非偏振分束立方将接收到激光进行分束后，分别射至第一角锥棱镜和第二非偏振分束立方，第一角锥棱镜将接收到的激光反射至第二非偏振分束立方，第二非偏振分束立方将接收到的两束激光进行合束后射至第一硅探测器，第一硅探测器按照时间顺序采集多个电压值，芯片根据第一硅探测器按照时间顺序所采集的多个电压值得到绝对重力或微重力。

摘要： 本发明公开了一种光学绝对重力仪落体旋转角速度测量装置及测量方法，其中测量装置包括落体旋转角速度测量组件和支撑固定组件；落体旋转角速度测量组件和支撑固定组件均设置在绝对重力仪真空腔的顶部；落体旋转角速度测量组件包括激光器、光纤、激光准直器、分光镜、反射镜、PSD位置敏感传感器；支撑固定组件包括绝对重力仪真空腔顶板、光路面包板，其中，绝对重力仪真空腔顶板上开设有窗镜，光路面包板竖向设置于绝对重力仪的真空腔顶板之上，且窗镜位于光路面包板的前方，光路面包板靠近窗镜的一侧上活动设置有落体旋转角速度测量组件；反射镜位于分光镜的上方且分光镜和反射镜的中心与窗镜的中心在同一轴线上。

摘要： 本发明公开了一种实时测量原子绝对重力仪波前畸变的装置，包括激光光源，还包括激光耦合头、分光平片、反射镜、WFS波前分析仪、和设置在真空腔上的真空腔底部窗片，本发明还公开了一种实时测量原子绝对重力仪波前畸变的测量方法，本发明在真空腔抽真空之后，在真空腔外部就可以实时进行测量，就可以得到激光经过真空腔底部窗片之后的波前畸变，克服了在真空腔安装后测量真空腔底部窗片面型的困难。

摘要： 本发明公开了一种绝对重力测量方法及绝对重力仪。本发明的测量方法步骤包括：1)在待测位置设置一平移运动测量元件和一旋转运动测量元件；2)利用该平移运动测量元件测量得到在该待测位置因平移运动产生的相对位移d，利用旋转运动测量元件测量得到平移运动测量元件敏感轴因旋转运动产生的旋转角度θ；3)根据公式确定该待测位置的绝对重力加速度g；其中f为观测频率。本方法可直接从天然地震波中观测绝对重力，因而无需主动或被动隔振装置，且可以实现地震、重力的同时观测，便于地球物理联合勘探的实施；在理论上，随着观测频率的降低，绝对重力的观测精度将依照平方关系增加，有利于提升绝对重力观测的精度。

摘要： 本发明披露了一种绝对重力测量系统、测量方法及自由落体下落方法。该绝对重力测量系统，包括：用于实现下落物体作自由落体运动的自由落体装置；用于测量下落物体作自由落体运动的位移的激光干涉测量装置，其采用简化的结构实现测量光束竖直方向的精确校准；以及设置在所述激光干涉测量装置和地之间的隔振平台，用于隔离地面振动对所述测量的影响。根据本发明的绝对重力测量系统，通过采用弹性的下落构件悬挂方法实现下落物体的自由落体运动，降低马达传动系统对自由落体装置的振动影响，提高重力测量结果的准确度。并且，本发明通过计算机软件计算干涉条纹信号的过零点特征，从而消除硬件电路可能导致的测量偏差。

摘要： 本发明公开了一种绝对重力测量方法及绝对重力仪。本发明的测量方法步骤包括：1)在待测位置设置一平移运动测量元件和一旋转运动测量元件；2)利用该平移运动测量元件测量得到在该待测位置因平移运动产生的相对位移d，利用旋转运动测量元件测量得到平移运动测量元件敏感轴因旋转运动产生的旋转角度θ；3)根据公式确定该待测位置的绝对重力加速度g；其中f为观测频率。本方法可直接从天然地震波中观测绝对重力，因而无需主动或被动隔振装置，且可以实现地震、重力的同时观测，便于地球物理联合勘探的实施；在理论上，随着观测频率的降低，绝对重力的观测精度将依照平方关系增加，有利于提升绝对重力观测的精度。

摘要： 本发明公开了一种六分量地震数据及绝对重力测量仪、测量方法。本方法为：1)将固定框架放置在待测位置；其中三个旋转地震计分别固定在该固定框架三个相互垂直的侧壁上，三个平移地震计分别固定在该固定框架三个相互垂直的侧壁上；2)将三个旋转地震计分别测量得到的三个正交的旋转分量θx、θy、θz发送给数据处理单元；将三个平移地震计分别测量得到的三个正交的平移分量dx、dy、dz发送给数据处理单元；3)数据处理单元根据公式计算得到对重力加速度g；其中s＝j2πf，f为观测频率。本发明可实现绝对重力和六分量地震数据的同时获取，大大提升了数据采集效率，为勘探提供低成本、高效率方案。

摘要： 本发明提供一种绝对重力测量系统及测量方法，所述绝对重力测量包括：自由落体装置、激光干涉测量装置、隔振平台。所述自由落体装置包括壳体、设置在所述壳体内的真空仓、以及与所述真空仓传动连接的动力装置。所述动力装置用于控制所述真空仓在竖直方向的运动。所述落体设置于所述真空仓内。所述真空仓底部设置有真空仓观察窗用于观测所述落体的自由落体运动。所述绝对重力测量系统进一步包括设置在所述壳体内的真空仓位移测量装置。所述真空仓位移测量装置包括设置于所述壳体内部的光栅尺，以及固定安装在所述真空仓外壳的读数头。所述绝对重力测量系统进一步包括空气折射率测量装置，用于测量所述壳体内部的空气折射率。