普通物探-第1-3节-重力勘探的测量仪器

1.3重力仪,重力仪是用来进行重力测量的仪器（gravimeter）。自诞生以来，重力仪经历了多次更新换代，随着技术水平的提高，测量精度从毫伽级提高到微伽级，甚至更高，测量效率越来越高，体积越来越小，现在已制成了高精度的井中重力仪。主要内容1.3.1重力测量原理1.3.2不同类型重力仪介绍1.3.3海洋重力测量1.3.4航空重力测量,1.3.1重力测量原理,进行重力测量必须要利用与重力有关的物理现象，如物体在重力作用下的运动、摆的摆动、弹簧在重荷作用下的伸长、液体的静压力等等。但实际只有少数原理被用于制造实用的重力仪。应用物体的运动状态进行重力测量的方法称为动力法，测量结果为重力全值，也称绝对重力值，这种测量方法称为绝对重力测量。通过测量物体平衡位置因重力变化而产生的位移，进而测量重力的变化，这种方法称为静力法，测量结果为两点间的重力差值，也称相对重力值，这种测量方法称为相对重力测量。,重力测量的精度要求,重力勘探所要研究的是重力值的微小变化，现在用一例子说明重力值测定的精度要求。假设有一个密度为2.6g/cm3的花岗岩球体，其半径为70m，埋藏深度为100m，球体的围岩密度为2.1g/cm3的砂砾岩，那么，球体的剩余密度为0.5g/cm3，在球体正上方引起的最大重力异常约为：即0.5mGal，是重力全值的200万分之一。,重力测量的精度要求,要发现可靠的异常，要求仪器的观测精度为重力异常的2.5倍，即误差必须小于其2.5分之一。对于上述0.5mGal的异常，要求仪器精度为0.2mGal。野外勘探中，实际异常幅度可能更小，通常要求在重力场为980Gal的基础上测量出0.01mGal的变化，即重力测量的相对精度要在10-8以上，可见对仪器的精度要求是非常高的。,1.绝对重力测量,绝对重力测量就是在一点通过测量得到测点的重力全值。二百多年前，最早出现的测量重力的摆仪就是绝对重力测量仪器。当前，绝对重力测量主要应用的是物体在重力作用下的运动现象。由于这种方法需要精确测定时间和长度两个量，同时又受到空气阻力的影响，因而难度较大。尽管如此，精确测量绝对重力值还是非常有意义的。,绝对重力测量,自由落体运动中，物体下落的距离h与所经历的时间t满足关系式：由此可求出重力加速度：对于一个数学摆，摆动周期T与摆长l之间满足关系式：由此也可以求出重力加速度：,振摆法测量原理,纯粹的数学摆只具有理论意义，不能实际应用。物理摆的摆动周期T与重力g之间的关系式为：式中m是物理摆的质量，a是重心与摆轴之间的距离，J是摆对轴的转动惯量。可以得出重力的计算式为：需要测量J、m、a、T四个量，且J和a都很难精确测定。,可倒摆,可倒摆是一种可分别绕两个对立的旋转轴摆动的复摆，一般由长度约1.5m的金属杆或木杆，在相距约1m的两处安置两个对立的刃口组成，可分别以两个刃口为轴摆动。通过调节摆杆上的重锤A和B，可以调节以O1和O2为转轴的摆动周期，当可倒摆分别绕两个刃口摆动的周期相等时，两刃口间的距离便相当于数学摆的摆长，即,可倒摆示意图,折合摆长的推导,假设以两个转轴的摆动周期分别为：设J0为对应于质心水平轴的转动惯量，根据平行轴定理，所以，从式中消去J0和m，得到如果T1=T2=T，则有,振摆仪,利用可倒摆测量绝对重力值的要求条件很高，因而工作效率低。其后又设计出了作相对重力测量的振摆仪，它根据某点的已知重力值来测定其它点的重力值。设已知参考点的重力值为g0，用同一个摆先在该点观测得到周期T0，然后到待测点观测得到周期Ti，根据公式消去摆长，得到待测点重力计算式,振摆法测量的影响因素,在振摆法测量重力的过程中，有多种因素对测量结果有影响，如：空气阻力对振动周期的影响；温度变化对摆长的影响；刃口不足够锋利的影响；振幅大小的影响；摆架摇动的影响；周期测量误差的影响等。用于重力测量的振摆仪一般由四个摆组成，分为两组，在铅垂面摆动的相位差为180度，这种结构可以减轻摆架摇动，同时也可以根据各摆的周期是否一致来判断摆长是否有变化。,自由下落法测量原理,任意时刻，自由落体的运动方程式为：其中包含三个未知数h0、v0、g，需要测定三组hi和ti才能解出重力加速度g。,下落法测量原理示意图,自由下落法测量原理,第二、三式分别减去第一式，得到：消去初始速度v0，得到重力场强度的计算式：？,计算重力值的位置：起始高度以下z=2(h3-h1)/7的位置。,下落法测量原理示意图,精确测距技术,测距技术采用麦克尔逊激光干涉系统。高度稳定的氦-氖激光器发射的光束经分光镜分为两束，一束透过主分光镜，经固定棱镜反射，光波路程固定，另一束经主体分光镜反射，再经装在自由落体上的直角棱镜反射，光波路程随落体运动而改变。由于两光束的光程差不断改变，二者的叠加形成明暗交替的干涉条纹。,激光干涉系统原理图,干涉测量（法）,测距与计时,两束光的光程差反映了落体下落的距离，只要数出干涉条纹数目，就可以求得自由落体下落的距离：其中为激光波长，n为干涉条纹数，用电子计数器接收。计时技术采用铯（铷）原子种作频率标准；为减少空气阻力的影响，自由落体应安置在高真空度的容器内下落。,上抛法测量原理,在物体上抛、下落过程中，如果仅受重力作用，动能和势能满足守恒定律：在上抛、下落过程中，物体上、下经过对称位置时的速度是相等的，所以有：解出重力表达式：,h,h1,t1,v1,h2,t2,v2,上抛法测量原理示意图,t3,v2,t4,v1,重力值的对应高度,由于重力值是高度的函数，自由下落法和上抛法测得的重力值只能是对应某一高度。下落法测定的重力值是落体质心起始位置以下的对应高度；上抛法测定的重力值是最高点以下的对应高度；,原子干涉重力测量,物质粒子具有波粒二重性，但在常温下，原子的运动速度超过声波，其波动性不明显，在极低的温度下，原子的运动速度变得只有几个厘米每秒，在此状态下可以对原子的干涉现象进行操控。随着激光冷却原子技术的成熟，使得在在超低温状态下对原子的光学现象进行描述成为可能。原子或原子束在超低温状态下与其他场（空间物质结构、静电场、光场等）相互作用，产生有规律的运动，通过测量原子干涉中的物理效应（如多普勒效应），就可以感知所需的物理量。,原子干涉重力测量,由三个方向、两两相对的六束激光和两个磁性线圈组成“磁光陷阱”，将原子组成的粒子流囚禁在三对激光交汇的小区域内，在激光的作用下使原子的运动速度大大降低，温度降低。再把高度冷却的原子向上抛出，形成原子喷泉，让原子在无磁条件下与重力场相互作用，用间隔的拉曼激光脉冲对原子波进行制备，形成原子干涉，通过对量子态布局的测量，得到重力的强度。,原子干涉绝对重力仪示意图,原子干涉重力测量,实验结果表明：原子干涉绝对重力仪在一分钟内可使测量的相对不确定度达到310-9，测量时间比经典的绝对重力仪缩短100倍以上，最好测量的相对不确定度达到110-10。原子干涉重力仪目前还处在开发研制阶段，仪器的灵敏度和稳定性还有待于进一步提高，还要具备很好的可移动性，因此还需要做大量的改进，与实际应用还有一定的距离。尽管如此，原子干涉重力仪成为一种轻便、高效、高灵敏度、低成本的重力仪并非是可望而不可及的。,2.相对重力测量,相对重力测量就是分别在两个测点测量，得到两点间的重力差值。一般通过测定与重力有关的某种静力平衡系统在重力改变时所产生的位移来测定重力变化。由于只需要测量一个位移变化量，可以获得比绝对测量更高的精度，因此现代重力仪大多采用相对测量原理。根据相对重力测量数据计算测点的重力，需要事先已知基点的重力，因此，需要在全球范围内至少有一个点的绝对重力值是已知的。现在各国都利用德国波茨坦大地测量研究所作为绝对绝对重力测定的起始点，称为“波茨坦系统”。,相对重力测量,假定一弹簧的弹性系数为k，原长为l0，在A点受重量mgA的作用伸长为lA，有在B点受重量mgB的作用伸长为lB，有A、B两点的重力差值为：式中，c为与单位长度变化相对应的重力变化，称为仪器的格值，相当于弹簧某一单位长度所反映的重力变化值。只要准确测定两点间弹簧长度的变化量，便可计算出两点间的重力差值。,相对测量重力仪,目前常用的地面重力仪都可以看作是一个高度灵敏的弹簧秤。通过观测弹性系统随重力变化而产生的位移来测定重力变化。主要构造包括弹性（灵敏）系统、光学系统和测读机构等三部分。弹性（灵敏）系统是重力仪的心脏，必须具有较高的灵敏度，以便感受出微小的重力变化。测读机构应该具备足够大的放大能力，以便能分辨出弹性平衡体微小的移动，同时，测量重力变化的范围较大，读数与重力变化间的换算关系要简单。,相对测量重力仪的发展,1931年德国玛德逊（V.Madsen）建立了以弹簧的弹力来平衡重力的理论，制造了单纯垂直弹簧重力仪；灵敏度太小，限制了测量精度的提高。自20世纪40年代开始，人们采用使弹簧处于稳定状态的方法，研制了助动式重力仪，如美国的沃尔登（Worden)，加拿大的CG-2型、苏联的型和中国的ZSM型重力仪，最初精度在30-50mGal的范围，目前提高到0.01mGal。加拿大Scintrex公司生产的CG-5型自动重力仪的分辨率达到了1Gal。,相对测量重力仪的发展,目前美国的拉科斯特（Lacoste&Romberg）金属弹簧重力仪精度到达10gal（G型）、5-10gal（D型）、1gal（ET型)，是该类型中最典型和最成功的重力仪。在拉科斯特重力仪的基础上升级换代而成的贝尔雷斯（Burris）重力仪分辨率达到了1Gal。自20世纪中期开始，先后发展起了海洋重力仪/测量和航空重力仪/测量。,1.3.2不同类型重力仪介绍,重力仪的类型很多，根据应用范围分为：陆上重力仪、海洋重力仪、海底重力仪、航空重力仪、井中重力仪等。主要仪器类型1.动力法重力仪：绝对重力测量仪器2.石英弹簧重力仪：相对重力测量仪器3.金属弹簧重力仪：相对重力测量仪器4.超导重力仪：相对重力测量仪器,国产NIM绝对重力仪,中国计量科学研究院从1964年开始研制下落式绝对重力仪，1979年制成准确度为1g.u的固定式仪器。1980年推出NIM-I型可移式仪器，参加了在巴黎进行的国际比对，准确度约为0.2g.u。,NIM-I型绝对重力仪,国产NIM绝对重力仪,1985年后，又推出了NIM-II型和NIM-III型可移式绝对重力仪，II型仪器在参加巴黎的第二次国际比对中，准确度为0.14g.u，重量也减轻至250kg。III型仪器采用“双下落”方案，将自由落体放在小真空室内，二者一起在大真空室内下落，减少干扰，提高精度。,NIM-II型绝对重力仪,国产车载GA-1小型可移动绝对重力仪,目前，中国的绝对重力仪也进入了仪器小型化、商品化、实现野外快速测量的研发阶段，样机的测量精度已优于20微伽，计划于2006年底投入使用。采用对称自由运动(上抛)法测量；传感器头：10050cm30kg电子仪器：505050cm20kg,GA-1小型可移动绝对重力仪,FG5-LAbsoluteGravimeter,仪器参数测量精度：0.01mGal电源：100-240VDC,FG5-L重力仪实物照片,FG5-L测量原理,FG5-L重力仪结构示意图,FG5-L重力仪原理图,干涉测量（法）,FG5-L重力值计算公式,g0为初始点的重力加速度。,A10deployedinField,InAliceSprings,Australia,2003.(+30C),NearTuckerSnocatinPrudhoeBay,Alaska,2002.Thetentwillbeusedasawindblock.(-20C),PrudhoeBay,Alaska,2003.(-40C),OnTuckerSnocatinPrudhoeBay,Alaska,2003.(-40C),凸轮式绝对重力仪,在经典的绝对重力仪中，新出现的凸轮式绝对重力仪因其巧妙的机械设计而引起普遍关注，其关键技术之一就是凸轮设计。凸轮在电机带动下恒速转动，带动一个小拖车作上下运动。当凸轮运行到最高位置时，凸轮带动拖车快速向下运动，拖车中的落体与拖车分离而自由下落；当拖车减速时接住落体，然后在凸轮带动下一同上升。在落体每次下落过程中进行测量，最后拟合出重力值。,凸轮式绝对重力仪的设计,凸轮式绝对重力仪,实验结果表明，凸轮式绝对重力仪的测量精度可达到2微伽。另外，该重力仪还具有结构小巧，运行平稳，测量速度快，便于携带等优点，明显优于经典的绝对重力仪，已经成为今后绝对重力仪发展的两个方向之一。,凸轮式绝对重力仪,国产ZSM石英弹簧重力仪,仪器参数观测精度：0.3g.u读数精度：0.1格直接测量范围：约1400g.u测程范围：约50000g.u电源：2.5VDC功耗：小于1w净重：6kg,ZSM石英弹簧重力仪,ZSM-4型重力仪的主要技术指标,厂家提供2006.10,国产ZSM石英弹簧重力仪,ZSM石英弹簧重力仪,ZSM石英弹簧重力仪结构图,ZSM石英弹簧重力仪的灵敏系统,1-负荷；2-摆杆；3-摆扭丝；4-主弹簧；5-温度补偿框扭丝；6-读数弹簧；7-读数弹簧连杆；8-温度补偿框扭丝；9-读数框架扭丝；10-测程调节弹簧；11-指示丝,灵敏系统位于主体结构的底部，除温度补偿丝和负荷为金属外，其它均由石英制成，绕制弹簧的石英丝直径仅数微米。主要部件由一个矩形石英框架支撑，用支杆固定在密封器顶盖上。,测程调节弹簧,主弹簧,重荷,摆杆,读数补偿弹簧,ZSM型重力仪的工作原理,用mgl表示重荷的重力矩，其中l为摆杆的长度，g为重力值，则重力矩与弹力矩的平衡方程式为：,为测出两点间的重力变化，可转动测微螺丝，改变弹簧2的张力，使摆秆恢复到原来的水平位置，通常称为零位，这时，除弹簧2的张力比原来有所改变外，弹簧1仍处原来状态，这样两点间的重力变化，完全被弹簧2的张力所补偿，其补偿值可通过测微螺丝的刻度读出来。,ZSM石英弹簧重力仪弹性系统简图,国产ZSM型重力仪的工作原理,如果用仪器分别在A，B两点观测，平衡方程式分别为：将上两式相减，并整理得到：c为仪器常数，通常称为格值，它的数值可以通过实际测定，因而任意两点间的重力差值可以从测读弹簧的长度变化反映出来。,2、平衡方程式,以旋转轴为坐标原点，主弹簧与摆杆斜交，两端点坐标分别为P(x,y)，Q(x0,y0)，并于Q点和摆秆连结，当摆杆平衡时，重力矩、弹力矩、以及拉丝的扭力矩三者平衡，其平衡方程为：K：主弹簧的弹性系数；：扭丝的扭力系数；：摆杆的偏角；：零位与水平线的夹角；d：原点到主弹簧的力臂；r：弹簧下端点到原点；S0：主弹簧的原始长度；S：主弹簧的受力长度；,平衡方程式,假设主弹簧为初始长度为零的零长弹簧，根据几何关系，原点到直线的垂直距离：代入平衡方程式，得到：,重力变化的体现,即：采用零位读数法，且零位水平，有所以：由此可见，重力g的变化可单纯地从y的变化反映出来，而y的变化可由读数弹簧的s值表示出来，即用通常的计数器的数据变化来体现。,为讨论仪器的灵敏度，对平衡方程式进行微分，整理后得到：由于采用零点读数，上式简化为：可见，仪器的灵敏度只与主弹簧上端点的横坐标x有关，只要主弹簧上端点沿着x轴方向移动，就可以获得所需要的灵敏度。因而上式称为灵敏度公式。,3角度灵敏,提高灵敏度,为提高仪器的灵敏度，可以从两个方面着手：增大灵敏度公式中的分子，即增大灵敏系统中重荷的质量或摆杆的长度，这样做的结果是仪器体积和重量增加；减小灵敏度公式中的分母，使其从负的数值趋近于零，此时灵敏度可大大提高；x增大时分母为大的负值，灵敏度低，x减小时分母可趋近于零，灵敏度提高。提高仪器的灵敏度就是减小平衡系统的稳定性，又不使其达到不稳定状态，可以采用倾斜法及适当布置弹簧位置，这已为现代重力仪所采用。,ZSM重力仪光学指示系统,光学指示系统由光源、透镜、棱镜、斜镜及摆杆前端的指示丝等组成。灯泡发出的光线经聚光镜汇聚成平行光束，在斜镜上反射，将指示丝的垂直偏转情况摄取下来，放大投影在目镜的水平视窗内，表示为暗条带中间的细亮线。,ZSM重力仪光学指示系统,ZSM重力仪光学指示系统,根据亮线在视窗内的位置可以判断和监测指示丝的垂直偏转及移动情况。重力增大时，指示丝向下偏转，亮线偏向右侧；重力减小时，指示丝向上偏转，亮线偏向左侧；,ZSM重力仪光学指示系统,ZSM重力仪测读系统,测读系统主要由读数弹簧、测微螺丝、连杆、及计数器等组成。转动计数器旋钮可带动测微螺丝和读数弹簧升降，从而补偿重力的变化。指示丝亮线偏向右侧，旋转计数器旋钮，使读数增大，读数弹簧向上，弹力增大，使指示丝回复到平衡位置；指示丝亮线偏向左侧，旋转计数器旋钮，使读数减小，读数弹簧向下，弹力减小，使指示丝回复到平衡位置；,ZSM重力仪测读系统,ZSM重力仪测读系统,每次读数时都要将指示丝亮线调到目镜视窗的中间位置，使其与中间的零线重合，读出计数器的数值。两点间的读数差值再乘上仪器的格值就得到两点间的重力差值。注意每次测量时都应该使亮线从一个统一的方向移到零线，这样可有效消除螺距差对读数的影响。螺距差影响可达0.5mGal。,ZSM重力仪测读系统,使用中的ZSM重力仪,普通物探实习：ZSM重力仪,ScintrexCG-5自动重力仪,由加拿大Scintrex公司出品，其核心部件是在一个电容器极板之间由石英弹簧吊着的重荷，重荷的位置受重力作用而偏离“零点”，仪器自动调整电容器极板上的电压，使重荷位置“回零”，根据电压的变化值计算重力值的变化。,ScintrexCG-5自动重力仪,ScintrexCG-5结构简图,其核心部件是在由石英弹簧吊着的重荷一个电容器极板之间，重荷的位置受重力作用而偏离“零点”，仪器自动调整电容器极板上的电压，使重荷位置“回零”，根据电压的变化值计算重力值的变化。,侧视图,俯视图,ScintrexCG-5重力仪主要技术指标,ScintrexCG-5自动重力仪,Lacoste&Romberg金属弹簧重力仪,D,G,Lacoste&RombergCorpLtd,拉科斯特（L-R）金属弹簧重力仪,拉科斯特（L-R）金属弹簧重力仪,拉科斯特（L-R）重力仪结构图,1-摆杆及摆锤；2-辅助（消震）弹簧；3-主弹簧；4,5-上下连杆；6-测微螺丝；7-连杆当重力改变时，旋转测微螺旋，使杠杆上下倾斜，再带动主弹簧，使摆杆回到零点位置。,1,2,3,4,5,6,7,7,拉科斯特（L-R）重力仪结构图,拉科斯特（L-R）重力仪技术特点,采用上、下两根连杆传动，主要是放大主弹簧的伸长量，对G型仪器约为116倍。辅助弹簧的作用有三：一是使旋转轴O成为虚轴，大大减小了摆系对旋转轴的摩擦系数；二是削弱了振动影响，使摆的约化长度保持不变；三是与不加辅助弹簧比较，旋转轴移至O点，使摆长减小，主弹簧上端点坐标x也减小，从而提高了灵敏度。,1,2,3,4,5,6,7,7,拉科斯特（L-R）重力仪结构图,零长弹簧技术,弹簧长度与外力的关系曲线，弹性系数均为：2牛顿/厘米。正常弹簧在外力为零的情况下长度为5cm。零长弹簧在完全松弛的情况下长度为零，即为零长弹簧的概念。实际上零长度是不可能的，只要长度与外力的关系曲线过（0,0）点即为零长弹簧。下图中，使弹簧伸长至少需要10牛顿的外力（克服弹簧内部的预应力）。,零长弹簧技术（续）,平衡条件是重力矩等于弹力矩。在摆杆水平平衡状态下：在摆杆倾斜平衡状态下：,零长弹簧技术（续）,平衡条件是重力矩等于弹力矩。重力矩：弹力矩：如果mgd=kab，系统可以在任意角度的位置达到平衡。这说明回复力为零，回复周期无限大，这不是需要的状态。但是可以通过微调，使其恢复周期很长，即微小的重力变化可以引起较大的弹簧长度变化。,m,L&R重力仪弹性系统简图,使用中的L&R重力仪,ZLS金属零长弹簧重力仪,1991年，Lacoste博士创办了零长度金属弹簧重力仪（ZLS）公司，公司花费了6年以上的时间开发了Burris金属零长度弹簧重力仪，该仪器采用了数字技术的最新成果，具有最先进的数字性能，且易于使用，是目前市场上最准确、精确、耐用和快速读数的重力仪。通过UltraGravTMControl电子装置自动操控，贝尔雷斯（Burris）重力仪可以达到微伽级精度，作为Lacoste型号的升级换代产品，获得了世界各国使用者的好评。,ZLS金属零长弹簧重力仪,测程：7000mGal温度：-15-+50数据分辨率：1Gal数据重复性：1-3Gal零点漂移：1.0-0.3mGal/month电源：10.5-14.0VDC尺度：19.0530.530.5cm重量：7.90.45kg,ZLS重力仪在野外,影响仪器精度的主要因素,（1）温度的影响弹簧的弹性系数随温度而变化，从而引起弹性系统的弹力发生变化；重力仪各部件受热胀冷缩的影响，使系统中各构件的着力点发生变化；解决方案：选择弹性温度系数小的材料；附设恒温装置；增加自动补偿装置。（2）气压影响使空气密度改变，从而使平衡体所受的浮力改变，并在仪器内强形成额外的气流；解决方案：将弹性系统放在高真空容器内；在与平衡体相反的方向加一个等体积矩的气压补偿装置；,影响仪器精度的主要因素（续）,（3）电磁力的影响石英摆杆摆动时，与残存空气摩擦产生静电，从而受电磁力的作用而是测量读数发生变化。解决方案：在平衡体附近放适量放射性物质，使空气游离而导走电荷；对金属弹簧重力仪，需将弹性系统消磁，并用磁屏进行屏蔽，野外观测时最好借助指北针定向安放仪器，使摆杆顺着地磁场方向摆动。（4）仪器倾斜的影响仪器倾斜会导致观测结果的改变解决方案：设计调平装置（5）仪器的弹性疲劳对同一测点，重力仪的读数随时间不同而发生变化，这种现象叫做零点位移或零点漂移。解决方案：对基点，求出漂移量和速率。,超导重力仪,超导重力仪（superconductivegravimeter）是一种测定相对重力变化的新型仪器。工作原理是：1.设法在超导线圈内产生一个永久性的闭合电流。由于超导体的电阻为零，这一电流非常稳定。2.在超导线圈所产生的一次磁场中放置一个同样由超导材料做成的小球。由于超导体的完全抗磁性，磁场不能穿入小球内部。3.超导球表面感应电流所产生的二次磁场与线圈永久电流所产生的一次磁场互相排斥，使小球悬浮在线圈上方的一定高度，浮力与其重量互相平衡。4.重力的变化将引起超导球平衡位置的改变。准确测出小球位置的变化，就可以求出重力的变化。,超导重力仪特点,超导重力仪免除了一般机械重力仪的零点位移和温度影响，具有较高的零点稳定性，24小时零点位移小于11000毫伽，即小于1微伽。超导重力仪需要液体氦做冷却剂，保存运输不便，一般在固定点上研究重力的日变和长期变化。但也不排除在野外观测中的应用。,GWR超导重力仪性能指标,GWR超导重力仪结构图,使用中的GWR超导重力仪,1.3.3海洋重力测量,海洋重力测量（marinegravimetricsurvey）是在海上或海底进行连续或定点观测的一种重力测量方法，为探矿目的而进行的海洋重力测量又称海洋重力勘探。海洋重力测量的方式有：用海洋重力仪在船上进行连续重力测量；用海底重力仪进行定点观测；用海洋振摆仪在船上或潜艇内进行定点观测。后者效率较低，精度也较差。目前主要采用前两种方法。,海洋重力仪,海洋重力仪（marinegravimeter）是船舰上或潜水艇内使用的重力仪。在海洋中匀速直线航行条件下，连续地进行重力测量。由于仪器安放在运动的船体上，受垂直加速度和水平加速度以及基座倾斜的影响很大。一般情况下，干扰的幅度比有意义的重力异常强几万-几十万倍。因此，重力仪弹性系统必须有足够大的阻尼，还需要把仪器安放在常平架或陀螺稳定平台上。因为海区开阔，航线长，不能经常闭合基点，所以，要求海洋重力仪零点位移应尽可能地小，测程范围又要足够大。,海洋重力仪,海洋重力仪（MarineGravimeter）种类很多，结构原理与陆地重力仪大体相同。整套仪器包括重力仪主体（弹性系统，恒温装置、阻尼装置、指示系统等）；模拟的或数字的记录器；控制器；常平架（gimbal）或陀螺稳定平台（gyrostabilizationunit）；电源几大部分。,常平架,为了消除水平加速度和船体倾斜的影响，通常将海洋重力仪安放在种万向悬挂装置上，这种万向悬挂装置叫做“常平架”（gimbal）。常平架的平衡位置可通过调节重力仪配重，使整套装置的重心和支架的联线保持在铅垂方向。常平架分为两种，周期小于1秒的短周期常平架和周期为1分钟左右的长周期常平架。在干扰加速度超过20伽时，利用安放在常平架上的重力仪测量，会出现很大的误差。,陀螺稳定平台,绕支点作三自由度转动，而绕其中一个轴作高速转动的刚体，统称为陀螺。工程技术中实际应用的陀螺，一般由内，外两个框架、基本陀螺以及修正装置等组成。基本陀螺有两个主要特性：定轴性和进动性。应用陀螺的这两个特性制造出系列仪表，供在空中、水上、水下和陆地上运动的物体指示方向。海空重力测量就利用垂直陀螺仪表来指示船舰、飞机的重力方向，以控制重力仪轴向与重力方向一致，消除干扰加速度的影响。垂直陀螺仪是种简单的两由度陀螺仪表，其精度不高。应用自动控制技术将陀螺、角度转换器、放大器及校正网路和执行机构等部件组成一个力平彻式闭路系统，以自动修正方向。这种使用单自由度陀螺并加力平衡式反馈迥路的系统称为稳定平台。它的构造比陀螺仪复杂，性能要好得多。海洋重力仪最好与陀螺稳定平台配套，以提高海上测量的精度。,ZLSDynamicGravityMeter,类型：金属零长弹簧重力仪；海上精度：1mGal（典型）测程：7000mGal（海洋型）10000mGal（航空型）温度范围：-15+50静态重复：0.2mGal零点漂移：小于3mGal/月,美国LaCoste&Romberg,1939年开始设计生产重力仪；1955年研制生产出可供潜艇搭载使用的常平架重力仪；1958年开始生产适用于海面船载测量的常平架重力仪；1965年研制生产了第一台带稳定平台的S型海洋重力仪；1990年开始生产带数字控制系统的S型海洋重力仪；2002年开始生产由计算机全自动控制的SII型海洋重力仪。,Micro-gLaCosteAir-SeaGravitySystemII,SII的特点是：结构一体化，体积小，重量轻，全自动控制，操作简单，动态测量精度高，系统可靠性高，工作稳定性好。主要性能：分辨率：0.01mGal静态重复：0.05mGal动态重复：0.25-0.5mGal测程：12000mGal零点漂移：小于3.0mGal/月三维尺度：715684cm重量：86kg,KSS31M型海洋重力仪,德国BodenseeGravitymeterGeosystem公司制造的最新型海洋重力仪，测量精度高、性能稳定，是现今最先进的重力仪之一。系统组成带有重力传感器的陀螺稳定平台（KT31）数据处理和控制系统（ZEK31）主要技术指标测程12000mGal零漂小于3mGal/月温度15-30,数据处理系统，陀螺稳定平台,海底重力仪,海底重力仪（seabedgravimeter）；将重力仪密封沉放到海底，通过遥控、遥测装置进行重力测量的仪器，统称海底重力仪。其结构原理与陆地重力仪相同。海底重力仪用在海湾和浅海陆架地区，配合其他地球物理勘探方法进行以石油为主的矿产资源的普查勘探。这种