重力仪

高精度重力仪的使用技巧与仪器校准方法重力，作为地球表面的一种基本物理量，对于地质勘探、勘测测绘、大地测量等领域有着重要的意义。

高精度重力仪的问世，为我们测量、研究地球重力场提供了更准确、更可靠的工具。

本文将介绍高精度重力仪的使用技巧及仪器校准方法。

一、高精度重力仪的使用技巧1. 仪器放置：使用高精度重力仪时，首先要确保仪器平稳放置。

仪器放置的不稳定会对测量结果产生较大影响。

可将仪器放置在稳定的工作台上，避免外界震动对测量的干扰。

2. 仪器调零：在进行测量前，需要将仪器进行零点校准，以确保测量的准确性。

调零时应避开外界干扰，将重力仪的指针置于零点位置，并确认指针保持稳定后进行测量。

3. 测量环境：为了减少外界因素对测量结果的影响，测量时应该避开天气转换期、强风天气及有振动的地方。

同时，在室内进行测量时，也要避免靠近电磁辐射源和强磁场区域，以免对仪器表现产生影响。

4. 测量过程中的注意事项：在测量过程中，应尽量减少人为的干扰。

避免触碰测量仪器，以免对测量结果产生影响。

同时，在测量时，应遵循仪器操作手册的指导，按照要求进行操作。

二、高精度重力仪的仪器校准方法1. 平衡调整法：平衡调整法是一种常用的重力仪校准方法。

该方法通过调整重力仪的平衡力来达到准确测量的目的。

具体操作时，可通过调整仪器上的细螺旋螺栓或活塞来改变仪器的平衡状态，使仪器指示值保持在零点位置。

2. 多点法：多点法是一种相对复杂但较准确的仪器校准方法。

该方法通常需要采用差异比较型重力仪进行校准。

通过在不同位置进行测量，然后比较多次测量结果的差异，再根据差异值对仪器进行调整，以提高测量的准确性。

3. 外推法：外推法是一种通过外推的方式进行仪器校准的方法。

该方法通常需要在已知重力场的地点进行实测，然后通过外推计算来校准仪器。

外推法能够消除测点周围地质构造对重力场的影响，提高测量结果的准确性。

总之，高精度重力仪作为重要的地球测量工具，在实际应用中需要注意使用技巧以及进行仪器校准。

技术参数：传感器类型：无静电熔凝石英读数分辨率： 1microGal标准差：5microGal测量范围： 8000mGal，不用重置, 长期漂移（静态） <0.02 mGal/day 自动补偿倾斜范围: ±200″波动范围: 20g以上的冲击，通常<5 microGal自动修正: 潮汐、仪器倾斜、温度、噪声、地震噪声尺寸： 30cmX21cmX22cm重量（含电池）: 8kg,电池容量: 2X6Ah(10.78V) 袖珍锂电池功耗25°C时4.5W工作温度: -40～+45°C环境温度修正: 通常0.2microGal/°C大气压力修正: 通常0.15microGal/kPa磁场修正: 通常1microGal/Gauss(微伽/高斯)内存: 闪存技术，数据安全标准：1MB,可扩展至12MB时钟: 内置，日、月、年、时、分、秒。

锂电池连续供电数字化数据输出: RS-232C及USB接口数字化数据格式:150****4432交流沟通• Scintrex• Text • CG-3• xyz模拟数据输出:记录纸显示器 1/4VGA 320X240微型键盘 27键字符键系统标准部件• CG-5控制单元• 三脚架• 2块充电电池• 充电器，110/240V• 外接电源110/240V• 监视备件包• RS-232和USB接口• 携带包• 基于Windows的数据传输及系统更新软件SCTUTIL联系人：康工电话：150****4432邮箱****************。

量子重力仪的应用场景量子重力仪听起来就像是科幻电影里才会出现的高科技装备，但其实它已经悄悄地走进了我们的现实世界，发挥着至关重要的作用。

想象一下，你站在一片广袤无垠的沙漠中，四周除了沙子还是沙子，连棵树的影子都见不着，这时候你怎么知道自己脚下的这片沙子下面有没有隐藏的水源呢？别急，量子重力仪这时候就能派上大用场。

这可不是普通的仪器，它利用的是量子力学里的那些高大上的原理，来测量地球上每一个细微的重力变化。

就像咱们平时说的“细微之处见真章”，量子重力仪就是能在这些微小的变化中，发现地球的秘密。

比如说，当地下水资源分布不均时，它引起的重力变化，对量子重力仪来说，就像是黑夜中的萤火虫，一下子就能捕捉到。

这样一来，在干旱地区找水源，就不再是碰运气的事情了，而是有科学依据的精准定位。

再比如说，咱们都知道，地壳下面那可是藏着不少宝贝的，什么矿产资源啊，石油天然气啊，但是这些资源可不是随便就能找到的。

以前人们得靠打很多井来碰运气，这样不仅成本高，而且效率低。

现在有了量子重力仪，事情就变得简单多了。

它就像是给地球做了一个全方位的“CT扫描”，哪里有什么异常的重力变化，哪里就可能藏着宝贝，这样一来，找资源就变得跟捉迷藏一样简单，只不过这次，咱们是猎人，而那些资源，就是咱们的猎物。

不仅如此，量子重力仪还能在地质勘探中发挥作用。

你想啊，地球可不是静止不动的，它里面的板块啊，岩石啊，都在不断地运动。

有时候这些运动太剧烈了，就会引发地震、火山爆发这些自然灾害。

如果咱们能提前知道这些灾害的苗头，那不就能减少损失，保护人们的生命财产安全了吗？量子重力仪就像是地球的“体检医生”，它能检测到地壳内部的微小变化，就像是中医里的“望闻问切”，虽然看起来简单，但里面包含的学问可大了去了。

而且啊，这个量子重力仪还特别环保，它不像那些需要挖地三尺的勘探方法，会对环境造成破坏。

它就像是一个默默无闻的守护者，静静地站在那里，就能收集到地球的信息，然后告诉人们该怎么去做。

重力测量的方法
重力测量的方法有多种，下面列举了一些常见的方法。

1. 重力仪：重力仪是一种测量地球重力的仪器。

最常见的重力仪是弹簧测力计式重力仪，它利用质量在重力作用下的变化来测量重力加速度。

重力仪可以用于测量地表重力值的变化，以及地下构造、地下水等因素对重力的影响。

2. 多边形法：多边形法是一种相对较简单的重力测量方法。

它基于在一组已知测点上测量重力值，并通过连线和计算来确定未知点处的重力值。

多边形法适用于较小区域的重力测量。

3. 大地水准法：大地水准法是一种通过测量地球表面的高度差来推算重力值的方法。

通过在一组已知高程点上测量重力值，并测量到目标点的高程差，可以使用大地水准法计算目标点的重力值。

4. 全球导航卫星系统（GNSS）重力测量：利用GNSS技术，可以测量出地面上某一点的高程差和经纬度差，从而计算出该点的重力值。

这种方法常用于测量地表的垂直变形和地震引起的地壳运动。

5. 重力梯度测量：重力梯度是重力场在地表上的空间变化率。

通过测量重力梯度的方法，可以获得地下构造信息和地下物体的重力特征。

重力梯度测量常用于油气勘探和地质调查。

这些方法各有优缺点，根据测量的需求和条件的不同，可以选择适合的方法进行重力测量。

EG型相对重力仪操作规程
1、EG型相对重力仪为高精度石英零长弹簧电子重力仪，可进行相对重力联测及定点连续重力测量。

2、重力仪为精密、贵重仪器，独立操作人员须经技术培训考试合格后方可上岗作业。

3、准备测量前，检查仪器设备及部件是否齐全、完好。

4、架设仪器前，须检查和确保测点周围地基稳固、无强电场、磁场、震动等干扰。

5、重力仪在工作期间需持续供电，确保外接电源及电池电压稳定，且在限定范围内。

6、重力仪工作环境中的温、湿度应在仪器限定范围内，避免在过高或过低温度下、过高的湿度下工作造成元件损坏。

7、仪器架设时，确保支脚落地稳固、旋转螺旋时力量适度，避免脚架滑动而导致意外。

仪器高、仪器方向等架设合理。

8、测量过程中，应参照重力仪使用说明书和观测要求设置参数，每次使用前应进行观测设计工作。

9、重力仪在运输和测量过程中，不得受到任何强度的碰撞，必须轻拿轻放。

10、重力仪在运输和测量过程中，不得较大角度的倾斜，倾斜超过45°及以上将对仪器产生损伤甚至损毁。

11、短期不使用时，采用电池边充电边维持仪器恒温，待下次使用时
仪器处于良好的状况。

12、长期不使用时，用仪器箱按要求存放于干燥、荫凉的地方。

电池每隔30天左右要充放电一次，以保证电池性能。

13、在长距离运输和移动重力仪过程中，需将重力仪放置于所配备仪器箱中，在运输中要避免大的震动。

14、重力仪需进行定期比对测量和检校，对不符合要求的指标项目，应进行检校调整。

15、重力仪应专人保管和使用。

使用中出现问题，应及时报告，按指示进行处理，不得擅自处理，并且对问题和处理要做记录Q。

2.重力勘查的仪器从原理上说，凡是与重力有关的物理现象都可以用于设计制造重力仪器，并用它们来测定出重力全值10－7~10－19量级变化，因此要求重力仪要有高敏度、高精度等良好性能。

2.1重力仪基本原理根据测量的物理量的不同，重力测量分为动力法和静力法两大类，动力法观测的是物体的运动状态（时间与路径），用以测定重力的全值，即绝对重力值（早期的摆仪也可用于相对测量）；静力法则是观测物体在重力作用下静力平衡位置的变化。

以测量两点间的重力差，称相对重力测定，重力仪是一种精密、贵重的仪器。

2.1.1绝对重力测量仪器绝对重力测量的简单原理是利用自由落体的运动规律，在固定或移动点上测量时有单程下落和上抛下落两种行程，自由落体为一光学棱镜，利用稳定的氦氨激光束的波长作为迈克尔逊（michelson ）干涉仪的光学尺，直接测量空间距离：时间标准是采用高稳定的石英振荡器与天文台原子频率指标对比。

观测时，仍然还有许多干扰因素影响重力值的精度测定，如大地脉动、真空度、落体下落偏摆等等，因此必须加以分析、控制和校正。

1）自由下落单程观测图2.1表示自由落体在真空中的下落，其质心在时刻t 1、t 2、t 3相对经过的位置分别为h 1、h 2、h 3，时间间隔为T 1、T 2，经过的距离为S 1、S 2 ，则由自由落体运动方程式最后可导出重力值的公式：121122)(2T T T S T S g --=（2.1.1）精确测定S 1、S 2是采用迈克尔逊干涉仪的原理，当物体光心在光线方向上移动半波长（21λ）时 ，干涉条纹就产生一次明暗变化，显示干涉条纹数目直接代表下落距离（2λN S =，N 为半干涉条纹数）。

这些干涉条纹信号由光电倍增管接受，转化成电信号，放大后与来自石英振荡器的标准频率信号同时送入高精度的电子系统，以便计算时间间隔与条纹数目，从而精确到S 1、S 2、T 1、T 2。

2）上抛下落双程观测上抛下落对观测可避免残存空气阻力、时间测定、电磁等影响带来的误差，物体被铅垂上抛后，其质量中心所走的路程先铅垂向上而后下，其时间与距离的关系如图2.2。

重力观测
重力观测可分为两类，一类是直接观测地球重力加速度；另一类是观测日、月引力作用引起的重力变化，前者叫重力测量，后者叫重力固体潮观测。

重力仪基本原理
重力仪有两种，一种是相对重力仪，用来测量两个观测点间的重力差，另一种是绝对重力仪，用来测定地面点的重力值。

相对重力仪的基本原理是利用弹簧的弹性来平衡地球重力，如下图：当某处重力场发生变化时，弹簧的长度也发生相应的变化，通过换能器检测这种微小的变化来记录重力的变化。

绝对重力仪是利用质块在真空中的自由下落运动测定绝对重力值。

我国研制的重力仪
DZW型重力仪
DZW型重力仪是中国地震局地震研究所于1984年研制成功的第一台高精度的潮汐重力仪，填补了我国地学仪器在这方面的一项空白。

记录的结果表明，该仪器的性能达到国际同类仪器的先进水平。

DZY—2型海洋重力仪
中国地震局地震研究所研制的DZY—2型海洋重力仪，1983年在我国同步卫星发射时，参加了海上重力测量；1984年参加了我国首次组织的南极考察。

DZY—2
型海洋重力仪是首次南极考察中14项突破性成果之一。

重力仪的性能试验1）、静态试验开工前在野外进行，试验时间不少于24小时，环境温度变化要求不大于3℃，每隔2分钟读取一次数，经固体潮改正，绘制出重力仪的静态零点位移曲线，要求变化峰值一般不大于±300×10-8m/s 2，静态试验曲线呈线性变化。

注意:CG-5重力仪 在做静态试验是固体潮要打开,需要修改的参数如下图:2）、动态试验开工前在野外进行。

试验时间不短于12小时，试验点间重力差不小于3×10-5m/s 2，两点间单程观测时间不大于20分钟，并记录环境温度。

对重力仪动态观测结果进行固体潮改正，并绘制动态零点位移曲线，求取动态观测均方误差，动态观测精度计算公式如下:()n m ni i -=∑=12δε 式中：i δ—相邻两点间各个增量与平均增量之差值；m —增量的总个数；n —试验的边段数。

用于面积生产的重力仪的动态观测精度不大于测点重力观测精度的1/2，即ε动态≤±0.100×10-5m/s 2。

为了保证基点联测的精度，用于基点联测的CG-5型重力仪动态观测均方误差应小于±0.06×10-5m/s 2。

3）、一致性试验为了资料的统一性，用于基点联测及面积生产的CG-5型重力仪每年在同一地点进行一致性试验，分年度进行仪器对比。

工作前进行一次，试验点不少于15个，点间重力值的变化足够大（一般不小于3×10-5m/s 2），采用汽车运送，点距和路面情况与实际工作时相似，采用双程往返观测法进行观测。

多台仪器间一致性观测精度计算公式如下： ()n m n i i -=∑=12δε一致性式中：i δ—某仪器在某点上的观测值与各台仪器在该点观测值的平均值之差值；m —观测值的总个数；n —观测点数。

单台仪器的观测精度计算公式为： ()112--±=∑=n a a n i ij ij j 单ε式中：ij a ——第j 台仪器在i 点上的观测值；∑==mj ij ij m a a 1ij a ——多台仪器在i 点上的观测值的平均值，；m ——参加一致性试验观测的仪器台数；n ——一致性试验观测点数。