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我国首台自研“高精度铷原子绝对重力仪装备”已顺利交付
来源:仪器网        2021-01-05 09:40:29        阅读:32
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       精密测量技术是一门具有自身专业体系、涵盖多种学科、理论性和实践性都非常强的前沿科学。而熟知测量技术方面的基本知识,则是掌握测量技能,独立完成对机械产品几何参数测量的基础。

       日前,华中科技大学研制出高精度铷原子绝对重力仪装备并顺利交付中国地震局地震研究所。经过市区、郊区和野外台站等多个点位的双盲测量评估该仪器精度已经达到微伽水平。为地震研究等行业部门提供了我国第一台高精度量子重力仪。

       双盲试验,是指在试验过程中,测验者与被测验者都不知道被测者所属的组别(实验组或对照组),分析者在分析资料时,通常也不知道正在分析的资料属于哪一组。旨在消除可能出现在实验者和参与者意识当中的主观偏差和个人偏好。在大多数情况下,双盲实验要求达到非常高的科学严格程度。

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       重力仪,及重力加速度仪,是确定重力加速度的测量仪器。分为绝对重力仪和相对重力仪,前者测定地球表面上一点的绝对重力值,其精度目前可达到十几微伽(μCal);后者用于测定地球表面上两点间重力值的差值,其精度目前也能达到10~20μGal。重力仪通常指相对重力仪。

       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。

       重力仪是测量重力加速度的仪器,一般分为绝对重力仪和相对重力仪。前者用于绝对重力测量,直接测量重力加速度值,后者测量重力加速度的相对值(重力异常),主要用于重力勘探。重力仪通常指相对重力仪。其基本原理是弹性体在重力作用下发生形变,弹性体的弹性力与重力平衡时,弹性体处于某一平衡位置。当重力变化时弹性体的平衡位置则改变,观测两次平衡位置的改变量,即可测定两点的重力差。目前广泛使用金属弹簧重力仪和石英弹簧重力仪。

       对重力仪是国际上研制用来直接测量重力加速度值的主要精密计量仪器,精确的重力值g对大地测量、地球物理和精密计量具有十分重要的意义。目前国际上主要研制的绝对重力仪分为两类,一类是经典绝对重力仪、另一类是原子干涉绝对重力仪。这两类绝对重力仪利用当代先进的电子技术、激光技术和原子干涉技术使绝对重力值测量水平提高到新的高度。

       绝对重力仪是探测地球重力场信息的重要手段,是人类社会认识地球不可缺少一个方面。它在国家重力基准点建立、地震与海平面监测、大地水准面的精确测定、地壳垂直形变以及国防建设等方面将发挥越来越多的作用。绝对重力仪是国际上从七十年代开始研究的一种集光、电、计算机、真空技术于一体化的精密仪器,只有美国等少数国家能制造。在地球物理环境、地震、石油勘探、测量等领域有广泛应用,我国只有一台实验样机,市场上没有产品。 该产品综合使用了激光、真空、自动控制、精密机械、电子和计算机等先进技术。美国、德国等少数国家的绝对重力仪为自由下落式。国内正在研制的绝对重力仪大部分是上抛式的,具有更高的精度和综合性能。

       相对重力仪,简称重力仪,用于重力勘探工作中的重力仪, 都是相对重力测量仪器, 即只能测出某两点之间的重力差, 由于重力差比重力全值小几个数量级以上, 因而要使用测量值达±(1~0.0n)g.u.精度,其相对精度就比绝对重力仪小得多了,这样使仪器轻便,小型化就较为实现, 但即便如此,为能正确反映重力极微小的变化, 在仪器设计、材料选取、各种干扰的消除等方面仍非易事。

       相对重力仪的基本原理是弹性体在重力作用下发生形变,弹性体的弹性力与重力平衡时,弹性体处于某一平衡位置。当重力变化时弹性体的平衡位置则改变,观测两次平衡位置的改变量,即可测定两点的重力差。目前广泛使用金属弹簧重力仪和石英弹簧重力仪。

       一个恒定的质量 m 在重力场内的重量随g的变化而变化,如果用另一种力(弹力, 电磁力等) 来平衡这中重量或重力矩的变化, 则通过对物体平衡状态的观测,就有可能测量出两点间的重力差值, 按物体受重力变化而产生位移方式的不同,重力仪可分为平移(或线位移)式或旋转(或角位移)式两大类。日常生活中使用的弹簧称从原理上说就是一种平移式重力仪。

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