重力比对场及环境监测
重力比对场及环境监测装置主要为用户提供高精度的重力比对场所,主要对外进行重力比对、标定、校准等服务,目前比对场基准点测量精度优于2μGal。重力比对观测装置由三部分组成,第一部分是绝对重力基准站点和经过详细物理特性表征比对场地,比对场地采用有高度差的台阶式比对场地设计,可为参加比对的重力仪提供分辨率检验的功能,比对场由24个比对点的标准比对场(位于精密重力测量大楼B栋)和12个比对点的山洞核心比对场(位于新山洞)构成。重力比对观测装置第二部分是重力基准参考单元,主要是以自研的喷泉原子重力仪为核心设备,为重力基准点和比对场地提供重力参考值。重力比对观测装置第三部分是重力比对辅助单元,将为长期重力比对提供保障,包含用于重力潮汐监测的超导重力仪、用于倾斜潮汐监测的垂直摆倾斜仪、用于比对场环境监测的温湿度、气压计等设备构成。装置主要组成如下图所示。
重力比对观测装置主要组成
比对场背景环境监测主要对比对场及其附件的背景环境进行监测,是一个多单元组合的系统,主要由振动监测单元、位置监测单元、地下水监测单元、气压温湿度监测单元等组成。振动监测单元用于监测地面振动,建立高精度宽带地面振动检测系统,为重力仪比对提供背景环境振动数据,位置监测单元是高精度的监测基准点经纬度、海拔位置信息,为绝对重力比对提供基础位置信息;地下水监测单元是测量基准站比对场地周边的地表高分辨率土壤水分含量及地下水位数据等得到实时局部水文运动;气压温湿度监测单元是高精度的监测气压、温度、湿度等数据,高精度的气压数据将应用到所有相关重力仪器观测数据的大气重力效应校正工作中。
重力比对观测装置通过建立高标准的重力比对场所、高精度重力基准参考仪器以及重力比对辅助设施完成重力测量基准站的建立。目前重力比对场基准点测量精度达到2μGal,可对外进行重力比对、标定、校准等服务,不仅能够为重力技术研究和重力测量仪器提供性能检验和评估的统一基准,同时也将促进绝对重力仪、相对重力仪等仪器的研制,更好地服务于国民经济及国防建设。主要性能参数如下:
重力基准点精度:2μGal
重力梯度测量精度:<1μGal
背景重力潮汐测量分辨率:<1μGal@200s
地面振动测量水平:≤10-9g/Hz1/2(0.1-10Hz)
气压测量水平:≤0.1hPa
比对场附近地下水监测水平:≤1cm
案例介绍
精密重力测量国家重大科技基础建设了B栋大楼比对场和山洞比对场,共计36个比对点位,拥有较好的振动环境,比对场已经多次开展对外服务,主要服务于相对及绝对重力仪的比对校准,如下图所示。
2023年9月中科院武汉精测院相对重力仪比对场静态测量
2021年6月中国地质大学A10绝对重力仪比对场校准测量
2023年3月中科院武汉精测院FG5X重力比对场重力测量