[科普中国]-石英弹簧重力仪

简介

石英弹簧重力仪（quartz spring gravimeter）是仪器弹性系统为熔融后的石英制成的重力仪。仪器弹性系统为熔融后的石英制成的重力仪。是使用广泛的重力仪之一,种类多,但工作原理相同,在结构上属于机械式的重力仪。仪器内部主弹簧一端焊接在作为温度补偿用的石英杆上,另一端与拉杆连接。主弹簧的弹力矩与摆杆及重荷的重力矩相平衡。

工作原理其工作原理：当重力发生变化引起摆杆偏离水平位置时，指示丝随之偏转，通过一套光学系统即可发现指示丝形成的“亮线”在刻度片上偏离零线的位置。这时调节测量弹簧的长度，就可以使温度补偿杆绕测量扭丝作微小偏转，从而改变了主弹簧的弹力矩，使摆杆又回到零点位置。

特点在地面上测量重力加速度值相对变化的一种高精度的仪器.仪器的弹性系统用石英玻璃制成,采用零点读数,设有精密的补偿装置,灵敏度高,测量范围大,具有精度高,重量轻,体积小,使用方便和计算简单等特点。

构造上的基本要求：

1、灵敏系统：具有较高的灵敏度以便感受出微小的重力变化。

2、测读机构：观察平衡体的移动情况和测量重力变化的部分，应具备足够大的放大能力，测量重力变化的
范围较大，读数与重力变化间的换算要简单。

设备结构石英弹簧重力仪是使用广泛的重力仪之一，种类多，但工作原理相同。仪器内部主弹簧一端焊接在作为温度补偿用的石英杆上，另一端与拉杆连接。主弹簧的弹力矩与摆杆及重荷的重力矩相平衡。

测量精度弹簧长度的变化，可以通过连接在它上端的螺旋测微读数器显示出来，这种读数方法称为零点读数法。两次零点读数的差值，就指出了重力的变化量。石英弹簧重力仪的观测精度已达到±0.1重力单位，如美国渥尔登重力仪。中国ZSM型重力仪观测精度为±0.3重力单位，重4.2千克，读数精度为±0.1格，测程范围约50000重力单位。

减小平衡系统稳定性，但又不使其达到不稳定状态，则灵敏度可达到任意需要的程度。采用加助动装置的方法、倾斜观测法以及适当布置主弹簧位置等方法，都可以增加灵敏度。

影响因素磁场的影响近年来,随着重力测量情度的提高、测量方法的改进,在较高精度的测量数据处理中,越来越多的实际结果证明,即使是使用石英弹簧重力仪也不能完全排除磁场的影响1。

许多事实表明,采用石英弹簧重力仪进行重力测量时,磁场的变化(包括强度和方向)也和温度、气压等一样是一种干扰因素,而且这种干扰的影响强度对于不同型号的仪器不一样,且对同一型号的不同仪器,也有差异。

气压对重力仪格值标定的影响由于不同的仪器对同一气压差的反映篮不一样,有不同的回归系数,所以即便同时在同一基线场用相同的精度标定仪器,在气压条件不同的地区观测将会增加台差,影响精度。另一方面,如果用不同仪器所测出的观测值去比较重力的时间变化,将使时间变化受到气压影响2。

温度对格值的影响大量重力观测结果表明:石英弹簧重力仪格值与温度密切相关;温度高时格值大,温度低时格值小3。

应用领域地球物理：大地水准（地球形状）、海平面、火山；

商业：矿产/石油/天然气勘探，油芷监测，水位监测，地热；

军事：隐蔽工事检测，导航，定位。