《基于绝对重力测量的超导重力仪标定方法》征求意见
- 2022/11/7 15:12:20 24091
- 来源：仪表网
【仪表网 仪表标准】由全国力值硬度重力计量技术委员会对口负责的《基于绝对重力测量的超导重力仪标定方法》征求意见稿已经起草完成。为了使国家计量技术规范能广泛适用和更具操作性，特向全国有关单位征求意见和建议。
超导重力仪是一种利用超导原理和技术来测量重力加速度变化的仪器，是目前测量分辨率高、稳定性和连续性好的重力测量仪器。它利用超导体在低温超导转变后的无限导电性和完全抗磁性建立超导磁悬浮系统，用电容电桥或磁通探测器来检测因重力变化而引起的超导悬浮体的位置变化，以达到重力测量的目的。由于其具有噪声低、稳定性高、漂移小和灵敏度高的特点，且能进行长周期连续重力变化观测，因此被广泛应用于地球物理、地震监测等研究领域。在重力计量领域，超导重力仪已逐渐用于国际重力比对点的重力变化监测和数据链接，以确保比对点重力数据的准确可靠。
由于超导重力仪直接输出的是一个电压信号，需要乘以尺度因子将其转换为重力变化值。为了得到准确的重力加速度变化值，必须对其尺度因子进行精确地测定。目前，超导重力仪的尺度因子测定通常采用与高灵敏度绝对重力仪进行同期同址观测，利用超导重力仪的直接输出数据和绝对重力仪的连续重力观测数据进行线性回归拟合得到尺度因子。根据国际地球潮汐委员会对超导重力仪标定的建议，尺度因子标定的相对精度建议优于0.1%。
本规范根据JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1001-2010《通用计量术语及定义》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》规定的规则编写。
本规范在制定过程中充分参考了《重力加速度量值溯源与传递框图》、GB/T 20256-2019《国家重力控制测量规范》中的术语、符号与定义，以及相关的技术要求、技术指标和测试方法。本规范给出了基于绝对重力测量的超导重力仪标定方法。
本规范适用于测量范围在(9.77~9.83)m/s2的超导重力仪标定，它规定了进行超导重力仪标定的计量特性、标定条件、标定项目、标定方法、标定结果的处理及复校时间间隔。
标定环境条件：
环境温度：(22±3)℃，标定过程中温度变化最大最小值之差不超过2℃；
相对湿度：≤80%；
地理信息：实验地点应具有明确的经纬度、海拔高度、垂直梯度和固体潮汐参数信息。
其他条件：由于超导重力仪一般安装在固定台站或点位，难以移动，因此需要绝对重力仪到现场进行标定。现场环境不应有影响标定工作的电磁场干扰源，远离大的工业噪声和振动干扰源，具有良好的隔振条件。
通用技术要求：
1.仪器外观应完好无损，所需附件应配套齐全。铭牌上的型号、编号等标记应清晰可辨。
2.仪器能够以文件形式输出数据，数据至少应包含各个数据点对应的测量时间、电压输出值(或重力测量值)以及大气压和固体潮等修正参数。超导重力仪采样率不低于1 Hz。
3.观测过程中需要对超导重力仪和绝对重力仪进行时间同步，要求两个仪器的时间系统差别小于或等于1s。
标定时间选取：
应选择在大潮期间(农历初一或十五前后)，对应固体潮变化幅度大、变化速率快的时段。
标定仪器选取：
选取绝对重力仪进行超导重力仪尺度因子的测定，可以选择光学干涉型或原子干涉型绝对重力仪，绝对重力仪的测量噪声水平(即短期灵敏度)会影响标定的精度。为了准确地进行尺度因子测定，绝对重力仪的短期灵敏度建议优于5.0×10-7 m/s2/Hz1/2。
测量过程：
将绝对重力仪安放在超导重力仪附近，尽量安置于同一地基上，2台仪器相距不超过10米为宜。待仪器装调并预热完成后，与超导重力仪进行同期同址测量，测量时间不少于60小时，且获得的有效数据的数量不少于6000个，建议选取使用地震平静期的数据，若测量过程中遇到地震导致对标定结果影响较大时，需延长观测时长或重新进行测量。
测量期间，建议至少每12小时对仪器状态进行一次检查(如光学干涉重力仪的光束垂直性等)，确保仪器状态正常。
数据预处理：
将超导重力仪的测量数据导出，取样数据对应的观测时间应包含绝对重力仪的观测时间，利用最小二乘低通滤波(加窗，截止频率为0.0041667 Hz)处理去除毛刺噪声等。将绝对重力仪的测量数据直接导出，不进行固体潮、大气压、极移等系统改正，即绝对重力仪数据应是不进行任何数据改正的原始数据。
复校时间间隔：
仪器使用、维护和保养情况会影响超导重力仪的尺度因子，因此，可根据实际使用需求自主决定复校的时间间隔，建议每年标定一次。
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