[发明专利]一种三分量海洋重力测量装置

说明书

本发明公开了一种三分量海洋重力测量装置，包括三分量海洋重力仪和位于其底部的稳定平台，所述稳定平台底部安装有动力平衡装置；所述三分量海洋重力仪包括位于仪器内上部的模数转换电路和数据存储电路、位于仪器内中部的三分量重力传感器和位于仪器内底部的三分量姿态传感器，所述仪器外顶部设置数据显示单元和信号指示装置，本发明所公开的三分量海洋重力测量装置体积小、灵敏度高、噪声低，加工周期短、制造成本低；测量数据精度高，准确性好；底部通过稳定平台的支撑，稳定性好，抗船只的水平干扰加速度和垂直干扰加速度能力强，抗震动能力强。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及一种三分量海洋重力测量装置。

背景技术

海洋重力测量是海洋地球物理测量方法之一，是测量海区重力加速度的工作。海洋重力测量技术的进步，以及重力成果的广泛使用越来越证明海洋重力数据在大地测量学、地球科学、海洋科学、航天技术的研究和军事上的重要意义。充分的重力测量数据，可以求定大地水准面的形状，给出重力异常分布特征和变化规律，进而研究地质构造、地壳结构、地球形态和勘探海底矿产等。现阶段陆地重力数据比较充分，海洋重力数据不足，而且海洋面积大，一旦有了充分的海洋重力数据，就可得出较精确的全球大地水准面的形状，这对海洋测量本身，以及研究地球形状都是非常必要的。

海洋重力测量的方式有：用海底重力仪进行定点观测；用海洋重力仪在船上进行连续重力测量；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。海底具有不同密度的地层分界面，这种界面的起伏会导致重力的变化。因此，通过对各种重力异常的解释，包括对某些重力异常的分析和延拓，可以取得地球形状、地壳构造和沉积岩层中某些界面的资料，进而解决大地构造、区域地质方面的任务，为寻找矿产提供依据。

海洋重力测量是对仪器测得的原始数据引入各项校正计算重力异常的过程。观测重力值在引入必要的校正后与正常重力值的偏差称为重力异常。校正的项目很多，但可归结为两类：一类是为得到观测重力值所作的校正，如厄特渥斯校正、零点漂移校正、引入绝对重力值等；另一类是为得到重力异常所附加的校正，如自由空间校正、布格校正、地形校正和均衡校正，最后是正常场校正。

一般来讲，海洋重力仪与陆地重力仪在原理结构上并没有根本区别。但海洋重力仪是在航行的载体上工作，经常受到由海浪引起的垂直和水平加速度的扰动。由于海洋重力仪测量值为当地重力与重力基准点的偏差，其数值变化幅度并不十分巨大，而海浪运动造成的垂直方向上加速度可能非常大，这就造成扰动加速度的幅度可能比仪器所要测量的重力加速度大几万倍甚至几十万倍。因此，海洋重力仪传感器必须具有良好的抗扰动能力。

在海洋上进行重力观测时，影响仪器观测的因素除仪器自身因素(如材料的老化、零点漂移)外，还有陀螺平台和船只的因素(如CC效应等)以及导航定位系统精度、水深测量精度等纯外界的因素。在这众多的因素中，有一些对结果的影响远远超过仪器的测量精度。如果不能消除这些不利因素的影响，而要求高精度的测量结果是决然办不到的。在《海洋重力测量规范》中规定“测点的误差一般近海不大于士3meal”，远洋不大于士5meal。目前仪器本身的精度远高于测量精度，所以要提高海洋重力测量精度，与其说是提高仪器精度，还不如说是提高测量方法本身的精度。

海上重力测量技术远较陆地测量复杂。调查船在风、海流、浪涌和潮汐的作用下，随着海洋表面水体作周期性或非周期性的运动。由于船只的这种运动所发生的纵倾和横摇，以及航速和航向的偏差，都对船上重力仪附加以相当强的水平干扰加速度和垂直干扰加速度，使得海上重力测量从原理、仪器直至观测方法都表现出一定的特殊性。船上重力仪是海洋重力测量的主要设备，是在船只行进中连续测定重力加速度相对变化的仪器。船只的水平干扰加速度和垂直干扰加速度，以及震动等对仪器有很大影响。此外，船向东航行时，船速增大了作用在重力仪上的地球自转向心加速度，而向西航行时，船速减小这种向心加速度。这种导致重力视变化的作用称厄缶(厄特渥斯)效应。这个效应的大小与航向、航速和船只所处的地理纬度有关。克服和消除上述各项干扰效应始终是提高观测精度的关键。