重力测量仪器.pptx
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会计学一、重力测量仪器概述1.重力测量仪器的类别地球表面上任何一点的重力值都可以用重力仪实际测量出来。如果测定出来的是该测点的重力绝对数值,则称其为绝对重力测量;如果测定出来的是该点与另一点间的重力差值,则称为相对重力测量。在建立高级别的基准观测站或进行地震监测等工作时多采用绝对重力测量。在找矿勘探和地质研究工作以及建筑工程项目中多采用相对重力测量。在重力测量中,按测定重力的方法不同可分为动力法和静力法。动力法通过观测物体在重力作用下的运动状态(路程和时间)来测定重力值。例如利用物体的自由下落或上抛运动,或利用摆的自由摆动。这些方法通常用来测定绝对重力值。按动力法原理设计的测定绝对重力值的仪器称为绝对重力仪。静力法通过观测物体在重力作用下静力平衡位置的变化来测定两点间的重力差值。例如观测负荷弹簧的伸长量(线位移系统)或摆杆的偏移角度(角位移系统)。按静力法原理设计的仪器只能测定两点间的重力差值,故称为相对重力仪。按进行重力测量的环境和空间不同,重力测量一起还可以分为地面、海洋、航空及井孔重力仪。2.重力测量仪器的相关指标重力勘探要求能测量出重力场的微弱变化,即要求能可靠地测量出(1~10)g.u.甚至更小的重力变化,该值约占地球平均重力值的1/1千万~1/1百万,因此要求重力仪具有高灵敏度、高精度、轻便化、数字化和自动化等性能。(1)重力仪的灵敏度灵敏度是指仪器能够感觉出的场强度的最小变化。显示灵敏度(亦称读数分辨率),指的是在读数装置上估计出的最小可辨读数。对无数字显示的仪器,如ZSM型石英弹簧重力仪为0.1格;对数字显示的仪器来说,即最末一位数字代表的场值,如CG-3型石英弹簧重力仪为。灵敏度与显示灵敏度是两个不同的概念。一般情况下,仪器的显示灵敏度包括有一定的随机误差,而灵敏度是某种仪器对一定强度的重力场感知的标定量。(2)重力仪的精度精度是反映测量结果与真实值接近程度的量,它与误差大小相对应,误差大、精度低,误差小、精度高。通常,误差又可分为系统误差、偶然误差和过失误差。通常情况下,精度可分为:准确度:描述系统误差影响程度的量。精密度:描述偶然误差影响程度的量。精确度:描述系统误差和偶然误差综合影响程度的量。在重力勘探中,往往不区分精密度与准确度在含义上的差别,而笼统地称为精度,但在必要时应加以区分。应注意的是,不应将仪器的灵敏度与精度混淆。如果一台仪器的精度很高,则它的灵敏度自然很高,而一台仪器的灵敏度很高,它的精度不一定很高。二、绝对重力测量仪器绝对重力测量的方法、手段很多,凡是与重力有关的一切物理现象都可以用来测量重力,如摆、自由落体、斜面法等等。不论用什么原理测定重力,有两个基本量必须要精确地测出来,一个是长度,一个是时间,这两个量的测量精度决定了重力的测量精度。现代的绝对重力测量的精度在0.1~的量级。目前美国、日本、法国、意大利、俄罗斯和我国都已制成了可移动的绝对重力仪。这对研究重力场随时间的变化是极有利的。三、地面相对重力仪相对重力测量一般用相对重力仪进行。目前应用较普遍的重力仪多利用一种力来平衡重力,然后再用适当的方法来测量平衡力的变化以确定重力变化。它们的构造原理基本上是相同的。如气压重力仪用气压变化平衡重力变化;弹簧重力仪则用弹簧的弹力来平衡重力。它们大都是质盘旋转型,均是利用弹力矩平衡重力矩原理来测量重力变化。这些仪器统称静力重力仪。静力重力仪又分为两大类型:直线型和助动型。/直线型重力仪:平衡物体的变化量大致和重力变化成正比。如上述的气体或弹簧。其特点是结构简单,但灵敏度低,需要高倍的量测系统测量其微小变化。这种重力仪有哈尔克(H.Haalck)气压重力仪,哈特莱(K.Hartley)重力仪等。助动型重力仪:这种类型的重力仪利用弹簧的特殊安置方法,使灵敏度系统处于不稳定状态,从而提高了它对于重力变化的灵敏度。它的优点是灵敏度系统本身就预先将灵敏度提高了几百乃至几千倍,所以不必采用高倍的量测系统,但这种仪器受倾斜和温度的影响很大,必须采用特殊的读数方法和温度补偿方法来避免其缺点。在地面重力测量中主要使用依据静力法设计制造的弹簧重力仪,它们中的多数为角位移系统。下面重点介绍两种地面弹簧重力仪。1.ZSM-V型石英弹簧重力仪(1)简介ZSM-V型重力仪为我国北京地质仪器厂所生产,其外貌呈圆柱形,外直径为14cm、高40cm,仪器净重4.5kg。观测精度约为g.u.,读数能力为0.1格,直接测量范围约为1400g.u.,测程范围50000g.u.。接近国外同类仪器水平。///(2)结构仪器由弹性系统、光学指示系统、测读系统、保温隔热系统等组成。①弹性系统位于主体结构的底部。主要部件中,除了温度补偿丝和负荷为金属外,其它均由石英制成。主要部件由一