第三讲 重力测量仪器
重力仪原理与结构
重⼒仪原理与结构2.重⼒勘查的仪器从原理上说，凡是与重⼒有关的物理现象都可以⽤于设计制造重⼒仪器，并⽤它们来测定出重⼒全值10－7~10－19量级变化，因此要求重⼒仪要有⾼敏度、⾼精度等良好性能。
2.1重⼒仪基本原理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。
2.1.1绝对重⼒测量仪器绝对重⼒测量的简单原理是利⽤⾃由落体的运动规律，在固定或移动点上测量时有单程下落和上抛下落两种⾏程，⾃由落体为⼀光学棱镜，利⽤稳定的氦氨激光束的波长作为迈克尔逊（michelson ）⼲涉仪的光学尺，直接测量空间距离：时间标准是采⽤⾼稳定的⽯英振荡器与天⽂台原⼦频率指标对⽐。
观测时，仍然还有许多⼲扰因素影响重⼒值的精度测定，如⼤地脉动、真空度、落体下落偏摆等等，因此必须加以分析、控制和校正。
1）⾃由下落单程观测图2.1—1表⽰⾃由落体在真空中的下落，其质⼼在时刻t 1、t 2、t 3相对经过的位置分别为h 1、h 2、h 3，时间间隔为T 1、T 2，经过的距离为S 1、S 2 ，则由⾃由落体运动⽅程式最后可导出重⼒值的公式：()1212222T T T S T S g --=精确测定S 1、S 2是采⽤迈克尔逊⼲涉仪的原理，当物体光⼼在光线⽅向上移动半波长（21λ）时，⼲涉条纹就产⽣⼀次明暗变化，显⽰⼲涉条纹数⽬直接代表下落距离（2λN S =，N 为半⼲涉条纹数）。
这些⼲涉条纹信号由光电倍增管接受，转化成电信号，放⼤后与来⾃⽯英振荡器的标准频率信号同时送⼊⾼精度的电⼦系统，以便计算时间间隔与条纹数⽬，从⽽精确到S 1、S 2、T 1、T 2。
2）上抛下落双程观测上抛下落对观测可避免残存空⽓阻⼒、时间测定、电磁等影响带来的误差，物体被铅垂上抛后，其质量中⼼所⾛的路程先铅垂向上⽽后下，其时间与距离的关系如图2.1—2。
重力勘探仪器PPT课件
航空重力勘探仪器广泛应用于矿产资源勘探、城市规划、环境保护等 领域。
井中重力勘探仪器
01 02 03 04
井中重力勘探仪器是一种用于井中测量的重力勘探仪器，具有高精度 和高分辨率的特点。
它能够提供井筒周围的地质构造和地球重力场信息，为石油、天然气 等矿产资源的勘探和开发提供重要依据。
井中重力勘探仪器通常由井筒内重力加速度计、数据采集和处理系统 等组成，能够实现自动化测量和数据处理。
05 重力勘探仪器的技术发展 与挑战
技术发展现状与趋势
精度与灵敏度提升
随着材料科学和制造工艺的进步，重力勘探仪器的精度和灵敏度 得到了显著提高，能够更准确地探测地下结构和矿产资源。
智能化与自动化
现代重力勘探仪器趋向于智能化和自动化，能够自动进行数据采集、 处理和分析，减少人为误差和操作时间。
多功能集成
海洋重力勘探仪器在海洋地质 调查、海底资源勘探等领域具 有广泛的应用价值。
航空重力勘探仪器
01
航空重力勘探仪器是一种利用飞机进行重力测量的仪器，具有快速、 高效的特点。
02
它能够覆盖大面积区域，提供高精度的重力测量数据，为地质构造、 矿产资源分布等研究提供有力支持。
03
航空重力勘探仪器通常由重力加速度计、导航系统、数据采集和处理 系统等组成，能够实现自动化测量和数据处理。
井中重力勘探仪器在石油、天然气等矿产资源勘探领域具有广泛的应 用价值。
04 重力勘探仪器的应用领域Fra bibliotek地质勘探
01
02
03
寻找油气田
通过重力勘探可以确定地 下的岩性和构造，进而发 现可能存在的油气田。
地质构造研究
重力勘探可以揭示地壳的 起伏和断裂，帮助研究地 质构造的形成和演化。
测量力大小的常用工具是什么
测量力大小的常用工具是什么在科学与工程领域，测量力大小是一项重要的任务。
通过准确测量物体所受到的力大小，人们可以更好地了解物体的行为和相互作用。
为了完成这项任务，人们广泛使用各种测力工具，以下是一些常用的测力工具。
弹簧秤弹簧秤是一种常用的测量力大小的工具。
它主要由一个可伸缩的弹簧和一个指示器组成。
当外力作用于弹簧秤时，弹簧会发生伸缩，并通过指示器显示所受的力大小。
弹簧秤通常用于测量较小的力，例如在实验室中测量微小物体的重量。
称重传感器称重传感器是一种用于测量力大小的传感器。
它通常采用应变计原理工作，其中一个或多个应变计安装在一个结构上。
当外力作用于结构上时，应变计的电阻值会发生变化，从而测量出所受的力大小。
称重传感器广泛应用于工程领域，用于测量各种物体的重量或压力。
压力计压力计是一种用于测量压力大小的工具。
它基于杨氏模量或弹性材料的变形原理来工作。
压力计可以用来测量气体或液体的压力。
其中一种常见的压力计是水银压力计，它通过测量液体高度来间接测量压力大小。
压力计在许多领域中都有广泛的应用，包括工业、医疗和环境监测等。
扭簧扭簧也是测量力大小的常用工具之一。
它由一根可以扭转的弹簧和一个刻度盘组成。
当外力施加在扭簧上时，弹簧会扭转，通过刻度盘可以读取所受力的大小。
扭簧通常用于测量扭转力，例如在机械轴上的扭矩测量。
拉力计拉力计是一种专门用于测量拉力大小的工具。
它通常由一个拉力传感器和一个显示器组成。
拉力计的传感器可以根据被测物体上所受拉力的大小产生相应的电信号，该信号被传递给显示器以显示所测拉力的数值。
拉力计广泛应用于材料测试、质量控制和建筑等领域。
以上列举的只是测力大小的一些常用工具，实际上还有许多其他工具可以用来测量力的大小。
不同的工具在不同的应用中有其独特的优势和适用范围。
选择合适的测力工具需要考虑被测力的大小范围、精度要求以及实际应用环境等因素。
总之，测量力大小在科学与工程领域中起着重要作用。
弹簧秤、称重传感器、压力计、扭簧和拉力计等是常用的测力工具，它们可以满足不同应用场景的需求，帮助人们更好地理解和应对力的相互作用。
重力仪原理
重力仪原理重力仪是一种用于测量重力场强度的仪器，其原理是基于牛顿万有引力定律和弹簧振子的振动特性。
通过测量重力场的变化，重力仪能够提供地下矿藏探测、地质构造研究、地震预测等领域的重要信息，具有广泛的应用前景。
重力仪的核心是一个质量可调的引力弹簧振子系统，其从弹簧上悬挂的质量与地球上的引力相互作用，引起振子的振动。
当引力发生微小变化时，振子的振动频率也会相应变化。
因此，通过测量振子的频率变化，我们可以得到重力场的改变情况。
为了提高精度，重力仪通常使用超导材料构成的弹簧。
超导材料具有良好的抗磁性，可以减少外界磁场的干扰。
同时，重力仪还配备了温度传感器和气压传感器，以使仪器的测量结果更加准确。
温度和气压的变化会导致引力弹簧的长度和刚度产生微小变化，从而影响测量结果，因此对这些参数进行实时监测十分重要。
重力仪的使用需要在较为恒定的环境条件下进行，通常在实验室或者地下室进行。
首先，需要对仪器进行校准，调整引力弹簧的刚度，使其恢复到初始状态。
然后，需要将重力仪悬挂在一个固定框架上，以防止外界振动对测量结果产生影响。
在测量过程中，需要避免接近重力仪，以减少人体重力对仪器的影响。
重力仪的测量结果可以通过计算机进行实时显示和记录。
通常，会以微伽（microgal）为单位来表示重力场强度的变化。
微伽是表示重力场微小变化的标准单位，1微伽相当于1米/秒²的重力场变化。
重力仪在地球科学研究中具有重要的应用价值。
例如，通过测量不同地区的重力场强度变化，可以研究地球内部构造的变化情况，探测地下矿藏的分布和性质。
此外，在地震活动监测和预测中，重力仪也可以起到重要作用。
地震前后地下岩石的应力状态和密度变化会引起重力场的微小变化，通过监测重力场的变化，可以提前预测地震的发生。
总之，重力仪是一种测量重力场强度的重要工具，通过振子的振动特性和计算机技术，可以提供丰富的地球科学信息。
在探测地下矿藏、研究地质构造和预测地震等领域，重力仪都发挥着重要的作用，为科学研究和工程应用提供了重要的支持。
重力测量的方法
重力测量的方法
重力测量的方法有多种，下面列举了一些常见的方法。
1. 重力仪：重力仪是一种测量地球重力的仪器。
最常见的重力仪是弹簧测力计式重力仪，它利用质量在重力作用下的变化来测量重力加速度。
重力仪可以用于测量地表重力值的变化，以及地下构造、地下水等因素对重力的影响。
2. 多边形法：多边形法是一种相对较简单的重力测量方法。
它基于在一组已知测点上测量重力值，并通过连线和计算来确定未知点处的重力值。
多边形法适用于较小区域的重力测量。
3. 大地水准法：大地水准法是一种通过测量地球表面的高度差来推算重力值的方法。
通过在一组已知高程点上测量重力值，并测量到目标点的高程差，可以使用大地水准法计算目标点的重力值。
4. 全球导航卫星系统（GNSS）重力测量：利用GNSS技术，可以测量出地面上某一点的高程差和经纬度差，从而计算出该点的重力值。
这种方法常用于测量地表的垂直变形和地震引起的地壳运动。
5. 重力梯度测量：重力梯度是重力场在地表上的空间变化率。
通过测量重力梯度的方法，可以获得地下构造信息和地下物体的重力特征。
重力梯度测量常用于油气勘探和地质调查。
这些方法各有优缺点，根据测量的需求和条件的不同，可以选择适合的方法进行重力测量。
重力仪
t3 , h3
绝对重力仪的测量原理
• 原理：自由落体定律
• 对称自由运动法（上抛法）
TOP
根据能量守恒定律可得：
1 1 mv12 mv2 2 mgH 2 2
t2 v2 H t1 v1
t3 v3
在上抛和下落的过程中，物体对称处速度相等：
• 三、重力仪的平衡方程 • 四、影响因素及消除
平衡方程
• 平衡方程：平衡体（摆杆和重物m）在重力矩和弹力矩的作用下载某 一处达到平衡的方程。
M0 M g ( g, a) M (a M g ( g , a)dg M g ( g , a)da M (a)da 0 g a a
重力仪器基本原理和测量方法
2011.11
主要内容
• 一、重力仪分类
• 1.绝对重力仪 • 2.相对重力仪
• 二、重力仪基本原理
• 1.测量原理 • 2.测读机构 • 3.读数方法
• 三、重力仪的平衡方程 • 四、影响因素及消除
一、重力仪（Gravimeter）
• 重力仪：测定重力加速度的仪器。 • 测量的物理量不同分为：
• 石英材料的弹性系统能避免磁场影响——绝缘体，表面 往往有静电荷——静电力，会影响观测。 消除方法： 1.表面涂很薄的金属层——导电。 2.将弹性系统浸在导电液体内。 3.内部放入少许反射性物质——空气游离导电，消除静电 荷。
• • • •
仪器倾斜的影响
•
• • •
若倾斜角，则弹性系统所受重力有变化，产生误差。
– 绝对重力仪：用来测定一点的绝对重力值 – 相对重力仪：用来测定两点的重力差
• 用途：地球重力场的测量，固体潮观测，地壳形变观测， 以及重力勘探等项工作中。
重力仪工作原理
重力仪工作原理重力仪是一种用于测量物体重力加速度的仪器，其工作原理基于新ton力学中的万有引力定律。
根据该定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
重力仪通常包含一个质量较大的导球和一个悬挂在导球上的测试质量。
在静止状态下，测试质量受到导球的引力作用，使其处于平衡位置。
当重力仪处于运动状态时，例如在地球表面上移动，导球和测试质量都会受到地球的引力作用。
然而，由于导球的质量远远大于测试质量，地球对导球的引力相对较大，使得导球的运动较小，可以忽略不计。
因此，重力仪的运动可以近似地看作是测试质量在地球引力下的运动。
根据牛顿力学的运动定律，测试质量在地球引力下的运动可以描述为一个简谐振动。
具体地，当重力仪在地球表面上垂直运动时，测试质量受到地球引力和弹簧力的合力作用。
地球引力向下，弹簧力向上，力的合力与测试质量的受力方向相反。
根据胡克定律，弹簧力与测试质量的位移之间存在线性关系。
因此，重力仪的运动可以通过测量测试质量的位移来确定。
一般来说，重力仪中的测试质量会悬挂在一个细长的弹簧上，弹簧的一端固定在导球上。
当测试质量受到地球引力和弹簧力的合力时，它会产生位移，引起弹簧的伸缩。
通过测量弹簧的伸缩量，可以确定测试质量的位移，从而计算出地球引力对测试质量的加速度。
在实际的重力仪中，通常会采用一种被称为负反馈的控制系统来保持测试质量在平衡位置。
即使在外部干扰力的作用下，控制系统也会对测试质量施加与干扰力相反的力，将测试质量重新带回平衡位置。
总之，重力仪的工作原理是基于万有引力定律和简谐振动理论。
通过测量测试质量的位移，可以确定物体在地球引力下的加速度。
重力测量知识点总结高中
重力测量知识点总结高中第一部分：引言重力测量是地球科学研究中的重要组成部分，也是一门涉及物理、地质学、地理学等多学科交叉的学科。
重力测量主要是通过测定地球不同地点的重力加速度来了解地球内部结构、研究地质构造、地壳运动以及探测矿产资源等。
本文将从基本概念、重力测量方法、重力异常解释等方面进行详细介绍与总结。
第二部分：基本概念1. 重力重力是地球对物体吸引的力，是地球引力场的表现。
重力的作用使得物体朝向地球表面运动，它是地球上一切自然现象的基础。
在测量重力时，通常使用重力加速度（g）来表示重力大小，单位为m/s²。
2. 重力异常地球不是一个理想的等密度椭球体，其密度分布和形状都存在一定的不规则性，导致地球的引力场并非处处均匀。
这种非均匀性所引起的重力场偏离理想状态的现象称为重力异常。
重力异常可以是重力加速度值的偏差，也可以是地面上观测到的重力矢量与理想状态下的重力矢量之间的差异。
3. 重力异常的形成机制地球重力场的不均匀性主要受到地球内部密度分布不均匀、地壳结构的差异、地球自转引起的离心力和科里奥利力等因素的影响。
这些因素导致地球的引力场在空间和时间上存在一定的变化，从而形成了各种不同类型的重力异常。
第三部分：重力测量方法1. 重力测量仪器目前常用的重力测量仪器包括弹簧测重仪、绝对重力仪、相对重力仪等。
这些仪器可以测量地面上某一点的重力加速度，并能够在不同测点之间进行重力差测量，从而得到地球不同地点的重力场数据。
2. 重力测量方法重力测量方法包括绝对重力测量方法和相对重力测量方法。
绝对重力测量是指直接测定地面上某一点的绝对重力加速度数值，其精度较高，但测量速度较慢。
相对重力测量是指通过比较不同地点的重力加速度差值，来获得重力异常的分布情况。
相对重力测量速度较快，适合大范围的重力场调查。
3. 重力异常的解释通过对重力测量数据的分析和处理，可以得到地球的重力异常分布图，进而推断出地下构造、地质构造，甚至是矿产资源等信息。
重量与重力的测量
重量与重力的测量重力是地球吸引物体的力量，它是物体的重量所产生的结果。
测量物体的重力可以帮助我们了解物体的质量和重量，从而应用于各种领域，包括工程、物理学和天文学等。
本文将介绍几种常见的重量与重力的测量方法。
一、测量质量的方法测量质量是测量重力的第一步。
常见的方法有：1. 平衡秤法平衡秤是一种常见的测量物体质量的工具。
它通过比较物体与已知质量的物体所产生的重力，利用物体处于平衡状态时所满足的条件来确定实际质量。
2. 弹簧测力计弹簧测力计利用弹簧的伸缩程度与所受力的关系来测量物体的质量。
它适用于小物体的质量测量，如实验室中的小样本。
3. 电子秤电子秤通过传感器感应物体所受的压力，并将压力转化为电信号进行测量。
这种方法准确度较高，适用于各种场合。
二、测量重力的方法在测量了物体的质量后，我们可以利用重力来测量物体的重量。
以下是一些常见的方法：1. 弹簧测力计除了用于测量质量，弹簧测力计也可以用来测量物体所受的重力。
其工作原理类似，将物体悬挂在弹簧上，通过弹簧的伸缩程度来推断物体所受的重力。
2. 力学天平力学天平是一种利用杠杆原理测量重力的工具。
它通过将待测物体与已知质量的物体进行称量，找到平衡点，从而得出物体的重力。
3. 质量仪质量仪是一种利用质量势能的形变测量重力的工具。
它通过测量垂直方向上的形变量，推算出物体所受的重力。
三、测量重力加速度除了测量物体的重量，我们还常常需要测量重力加速度，即地球上的重力场强度。
测量重力加速度的方法主要有：1. 空气阻力法通过测量自由下落物体下降的速度来测量重力加速度。
在实验中，我们可以在真空中进行以消除空气阻力的干扰。
2. 弹簧测力计法弹簧测力计也可以用来测量重力加速度。
将弹簧测力计在不同位置进行测量，从而推算出地球上的重力加速度。
3. 弧长摆，也称为“秒”摆（Pendulum）通过测量摆动的周期和长度，可以计算出摆动的重力加速度。
这种方法适用于实验室和教学场景中。
使用地球重力测量仪进行测绘
使用地球重力测量仪进行测绘地球重力测量仪是一种用于测定地球重力场的仪器，其原理是通过测量地球上某一点处物体所受到的重力来推导出该点的重力加速度。
地球重力测量仪在测绘领域具有广泛的应用，可用于制图、地下资源勘查、地震预测等方面。
地球重力测量仪的工作原理是利用重力对物体的引力作用。
我们都知道，重力是地球质量对物体产生的引力，而地球的质量分布是不均匀的。
所以，在地球上的不同位置，物体所受的重力是不同的。
通过测量某一点处物体所受的重力，可以了解该地区的地壳构造、地下资源分布等信息。
在地球重力测量中，使用的仪器是地球重力计。
地球重力计是一种高精度的仪器，通常由质量块和测量系统组成。
质量块用于测量重力的作用力，并将其转化为电信号；测量系统用于将电信号进行放大和处理，最后得到测量结果。
地球重力测量仪一般需要在地面上放置若干个测点，然后对每个测点进行重力测量。
在实际操作中，可以通过车载或航空方式进行测量，以提高效率和覆盖范围。
对于大范围的测绘项目，还可以利用卫星重力测量技术，通过卫星对地球重力场进行测量，得到更全面的地理信息。
地球重力测量仪在测绘中的应用非常广泛。
首先，它可以用来制作地形图和重力异常图。
地形图是地球表面形态的表示，可以帮助我们了解地球上的山川河流等地貌特征；重力异常图是地球重力场的变化情况的表示，可以帮助我们了解地下岩层的分布、地壳活动等信息。
其次，地球重力测量仪也可以用于地震预测。
地震是地球内部能量释放的结果，而地壳运动会引起地球重力场的变化。
通过监测地球重力场的变化，我们可以预测地震的发生，并采取相应的预防措施。
此外，地球重力测量仪还可以用于地下资源勘探单元划分。
地下资源如矿产、水资源等的分布与地下岩层与地表重力场变化密切相关。
通过测量地球重力，在合适的控制条件下，可以帮助我们划分地下资源的丰富区域，优化勘探工作。
总结来说，地球重力测量仪在测绘领域的应用非常广泛，并在地质勘查、地震预测、地下资源勘查等方面发挥重要作用。
重力仪的认识及工作原理
重力仪的认识及工作原理
重力仪是一种用于测量重力加速度的仪器。
它利用重力加速度对物体的吸引作用进行测量，通过测量重力加速度的大小来推断所处位置的地壳变化、地球内部构造、天体引力场等信息。
重力仪的工作原理基于牛顿的万有引力定律。
根据该定律，任何两个物体之间都会产生引力，该引力与物体质量成正比，并且与物体之间的距离的平方成反比。
因此，当一个物体靠近另一个物体时，它们之间的引力将增加。
重力仪一般由悬挂系统、测量系统和记录系统组成。
悬挂系统通常由悬挂杆、悬挂丝或弹簧组成，用于将重力仪悬挂在测量位置上。
测量系统由重力计组成，重力计一般采用摆式重力计、悬绳式重力计或弹簧式重力计等，用于测量物体受重力作用的力大小。
记录系统用于记录测量到的重力加速度数据，一般通过纸带、数码显示或计算机等方式存储和展示数据。
在工作时，重力仪首先被悬挂在需要测量的位置上，然后重力计开始测量重力加速度。
当测量位置处于地壳变化或引力场强度变化的区域时，重力加速度将会发生微弱的变化，重力计会感知到这种变化并进行测量。
测量完成后，记录系统会将测量得到的重力加速度数据进行存储和展示，从而得到所需的地质或天文信息。
重力仪在地质调查、地震监测、石油勘探等领域具有重要的应用价值。
通过对重力加速度的测量，可以帮助科学家了解地球
内部构造、地壳变化、地下水资源情况等信息，从而为地质学研究和资源勘探提供重要的数据参考。
第三讲 重力测量仪器
重力测量仪器根据测量的物理量的不同，重力测量可分为动力法和静力法两类；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(绝对重力值)静力法是观测物体的平衡状态，用以确定两点间的重力差值(相对重力值)一、绝对重力测量仪器原理是根据摆的原理或根据自由落体定律摆的原理：摆仪自由落体定律：自由下落法和对称自由运动法(又称上抛法)。
NIM-I型自由落体绝对重力仪国家计量科学院研制NIM-II型自由落体绝对重力仪国家计量科学院研制美国研制的自由落体绝对重力仪下落法测定g值是自由落体质心起始位置以下Z=2S 2/7处的数值，S 2为自由落体下落的全程。
上抛法测出的g 值是物体最高点以下Z=(H/2十H B )/3处的数值。
其中H B 为B点的高度。
二、相对重力测量仪器(一)工作原理按物体受力变化而产生位移方式的不同，重力仪可分为平移式系统和旋转式系统两大类。
日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种平移式重力仪。
Δα(二)构造上的基本要求静力平衡系统——灵敏系统（心脏）测读机构——观察平衡体的移动情况和测量重力变化的部分灵敏系统，必须具有较高的灵敏度以便感受出微小的重力变化测读机构，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。
提高灵敏度有两个途径：9加大上式中的分子要增大m和L，一般不采用9减少上式中的分母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。
(四)测读机构与零点读数法测读机构包括放大部分(光学放大，光电放大或电容放大等)和测微部分(测微读数器或自动记录系统)。
现代重力仪都是采用补偿法进行观测、读数，即采用零点读数法。
零点读数法选取平衡体的某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置(即零点位置)，重力变化后，第一步是通过放大装置观察平衡体对零点位置的偏离情况，第二步用另外的力去补偿重力的变化，即通过测微装置再将平衡体又调回到零点位置，通过测微器上读数的变化来记录重力的变化。
重力仪原理与结构解析
2.重力勘查的仪器从原理上说，凡是与重力有关的物理现象都可以用于设计制造重力仪器，并用它们来测定出重力全值10－7~10－19量级变化，因此要求重力仪要有高敏度、高精度等良好性能。
2.1重力仪基本原理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。
2.1.1绝对重力测量仪器绝对重力测量的简单原理是利用自由落体的运动规律，在固定或移动点上测量时有单程下落和上抛下落两种行程，自由落体为一光学棱镜，利用稳定的氦氨激光束的波长作为迈克尔逊（michelson ）干涉仪的光学尺，直接测量空间距离：时间标准是采用高稳定的石英振荡器与天文台原子频率指标对比。
观测时，仍然还有许多干扰因素影响重力值的精度测定，如大地脉动、真空度、落体下落偏摆等等，因此必须加以分析、控制和校正。
1）自由下落单程观测图2.1表示自由落体在真空中的下落，其质心在时刻t 1、t 2、t 3相对经过的位置分别为h 1、h 2、h 3，时间间隔为T 1、T 2，经过的距离为S 1、S 2 ，则由自由落体运动方程式最后可导出重力值的公式：121122)(2T T T S T S g --=（2.1.1）精确测定S 1、S 2是采用迈克尔逊干涉仪的原理，当物体光心在光线方向上移动半波长（21λ）时 ，干涉条纹就产生一次明暗变化，显示干涉条纹数目直接代表下落距离（2λN S =，N 为半干涉条纹数）。
这些干涉条纹信号由光电倍增管接受，转化成电信号，放大后与来自石英振荡器的标准频率信号同时送入高精度的电子系统，以便计算时间间隔与条纹数目，从而精确到S 1、S 2、T 1、T 2。
2）上抛下落双程观测上抛下落对观测可避免残存空气阻力、时间测定、电磁等影响带来的误差，物体被铅垂上抛后，其质量中心所走的路程先铅垂向上而后下，其时间与距离的关系如图2.2。
LCR重力仪
注意事项
如在室外使用重力仪,背负重力仪者不得跑跳等幅度大的肢体活动. 仪器倾斜不得超过45度. 避免阳光直射引起仪器局部受热,避免雨水淋湿仪器 取出放入注意不要碰到箱体 操作时除了操作测微盘,身体其它部位避免碰到仪器
操作结束切记旋紧摆杆旋钮再移动仪器！
在地球表面及附近空间的一切物体都有重量，这是物体受重 力的结果。 亚里士多德曾提出：运动物体的下落时间与其重量成比例。 后来被伽利略所否定：他从大量的实验中得出：物体坠落的路 径与它经历的时间的平方成正比，而与物体自身重量无关。 物体所受的重力是指除该物体之外的地球质量及其他天体 质量对物体产生的引力和该物体随着地球自转而引起的惯性离 心力的合力。 物体受到重力作用的大小还与其自身的质量多少 有关。单位质量的物体在重力场中所受的重力称为重力场强度。 当物体只受到重力的作用而不受其他力作用时，就会自由下落， 物体自由下落的加速度就叫重力加速度，它与重力G的关系为： G=m(质量）*g（重力加速度）
旋转式弹性系统
LCR重力仪介绍
LCR重力仪是美国(LaCoste &.Romberg Gravity Meters Inc)生产的一种金属弹簧重力仪.该仪 器有G (Geodetic)型和D (Microgal)型二种,前 者测程大,适用于全球测量而勿需调节测程;后 者精度高,但直接测量范围小
性能参数
13静力平衡系统静力平衡系统光学系统光学系统电容传感器原理图电容传感器原理图零点读数法零点读数法选取平衡体的某一点作为测量重力变化的起始位置零点位置重力变化后第一步通过放大装置观察平衡体对零点位置的偏移情况第二步用另外的力去补偿重力的变化即通过测微装置再将平衡体又调回到零点位置通过测微器上读数的变化来记录重力的变化
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重力测量仪器
根据测量的物理量的不同，重力测量可分为动力法和静力法两类；
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(绝对重力值)
静力法是观测物体的平衡状态，用以确定两点间的重力差值(相对重力值)
一、绝对重力测量仪器
原理是根据摆的原理或根据自由落体定律
摆的原理：摆仪
自由落体定律：自由下落法和对称自由运动法(又称上抛法)。
NIM-I型自由落体绝对重力仪
国家计量科学院研制
NIM-II型自由落体绝对重力仪
国家计量科学院研制
美国研制的自由落体绝对重力仪
下落法测定g值是自由落体质心起始位置以下Z=2S 2/7处的数值，S 2为自由落体下落的全程。
上抛法测出的g 值是物体最高点以下Z=(H/2十H B )/3处的数值。
其中H B 为B点的高度。
二、相对重力测量仪器
(一)工作原理
按物体受力变化而产生位移方式的不同，重力仪可分为平移式系统和旋转式系统两大类。
日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种平移式重力仪。
Δα
(二)构造上的基本要求
静力平衡系统——灵敏系统（心脏）
测读机构——观察平衡体的移动情况和
测量重力变化的部分
灵敏系统，必须具有较高的灵敏度以便感受出微小的重力变化
测读机构，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。
提高灵敏度有两个途径：
9加大上式中的分子
要增大m和L，一般不采用
9减少上式中的分母
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。
(四)测读机构与零点读数法
测读机构包括放大部分(光学放大，光电放大或电容放大等)和测微部分(测微读数器或自动记录系统)。
现代重力仪都是采用补偿法进行观测、读数，即采用零点读数法。
零点读数法
选取平衡体的某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置(即零点位置)，重力变化后，第一步是通过放大装置观察平衡体对零点位置的偏离情况，第二步用另外的力去补偿重力的变化，即通过测微装置再将平衡体又调回到零点位置，通过测微器上读数的变化来记录重力的变化。
其优点：
9扩大直接测量范围，减小仪器的体积，以相
同的灵敏度在各点施测；
9读数换算较易于实现线性化等。
(五)影响重力仪精度的因素及消除方法
1.温度影响
温度变化会使重力仪各部件热胀冷缩，各着力点间相对位置发生变化，弹簧的弹力系数和空气的密度也是温度的函数。
为消除这一影响，采用：
9研制与选用受温度变化影响小的材料作仪器的弹性元件；
9附加自动温度补偿装置；
9采用电热恒温，使仪器内部温度基本保持不
变。
2.气压影响
空气密度改变使平衡体所受的浮力改变，并在仪器内腔形成额外的气流。
消除的方法有
9将弹性系统放在高真空容器内；
9在与平衡体相反方向上加一个等体积矩的气压补偿装置。
3.电磁力影响
摆杆摆动时，会与残存的空气分子摩擦而产生静电，静电荷的不断累积将使仪器读数发生变化，为此，常在平衡体附近放一适量的放射性物质，使空气游离而导走电荷。
对于金属弹簧重力仪，含铁磁性材料作元件会受到地磁场变化的影响，为此，要将弹性系统消磁，并用磁屏进行屏蔽，在野外观测时，借助指北针而定向安放仪器，永远让摆杆顺着地磁场方向摆动。
4.安置状态不一致的影响
因重力仪在各测点安置不可能完全一样，因而摆杆与重力的交角就不会一致，测量结果不仅包含有各测点间重力的改变值，还包含了摆杆与重力方向交角不一致的影响。
应取平衡体的质心与水平转轴所构成的平面为水平时作为重力仪的零点位置。
为此，重力仪都装有指示水平的纵、横水准器和相应的调平脚螺丝，有的还装有灵敏度更高的电子水泡和自动调节系统。
5.零点漂移
弹性重力仪中的弹性元件，在一个力(如重力)的长期作用下将会产生弹性疲劳等现象，致使弹性元件随时间推移而产生极其微小的永久形变，它严重地影响了重力仪的测量精度，带来了几乎不可克服的零点漂移。
重力仪读数的这种随时间而改变的现象称为零点漂移(或叫零位变化)。
为消除这一影响，必须获得重力仪零漂的基本规律和在工作时间段内零漂值的大小，以便引入相应的校正。
在制造仪器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零漂变小并努力作到使它为时间的线性函数。
在野外工作中，必须在一批重力值已知的所谓重力基点网的控制下进行，才有可能进行零点校正。
三、地面重力测量仪器介绍
仪器性能指标
观测精度ε≤±0.3 g.u.
读数精度≤±0.1 格
直接测量范围约1400 g.u.
测程范围约50000 g.u.
格值0.9 ～ 1.1 g.u.
读数范围内格值变化＜1/1000
亮线灵敏度16～20格(约16～20g.u.)恒温温阶15°C, 30°C, 45°C 恒温精度±0.2°C
零点漂移45°C 条件下≤1 g.u./h 电源±2.5V电池组，功耗＜1W 净重 6 kg
主弹簧读数弹簧测程弹簧
(2)光学系统
零点位置
(3)测量系统
由读数装置、测程调节装置及纵、横水准器等组
成。
Mg=mgLcos(φ+α)
当S0=0(称零长弹簧)时，则：
MK=-KSD=-Kr(zcosφ-xsinφ)
平衡方程式
mgLcos(φ+α)-τ(φ+θ
)-Kr(zcosφ-xsinφ)=0
当平衡位置、零点位置都取在水平位置时，仪器的平衡状态仅与主弹簧上端点的Z坐标有关，重力的变化可以通过调节主弹簧上端点Z坐标来使仪器重新回到水平位置。
Z的改变是通过读数装置来完成，并可换算出重力的改变量，因而上式说明了这类仪器的测量原理。
灵敏度仅与主弹簧上端点A的x坐标有关, x减小,灵敏度提高；x≈τ/Kr,灵敏度趋于无穷大。
技术指标
D型G型
测量范围2000 g.u. 70000 g.u. 测量精度0.02 g.u. 约0.04g.u. 零点漂移约5g.u./月约5g.u./月
(使用1年以上) (使用1年以上)
约10g.u./月约10g.u./月
(使用1年以下) (使用1年以下)
重复性约0.05g.u. 约0.1g.u. 电源DC12V DC12V
净重 3.2 kg 3.2 kg
主弹簧
当重力改变时，旋转测微螺旋，使杠杆上下倾斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。
y 测量重力变化的原理表达式。
(三)超导重力仪
超导重力仪的主体真空罐是浸在低温液氦的杜瓦瓶内，整个仪器又放在超导磁屏蔽室内，以防外界磁场干扰
超导重力仪具有灵敏度高、稳定性好的特点，基本上无零漂，但仪器笨重、造价昂贵，目前只适于台站作专门观测。
GWR超导重力仪
仪器适用于高精度观测地震，地壳垂直运动，火山监测，长周期固体潮运动周期观察，原子能废料清理，油气勘探等，精度可达1x10-8m/s 2,观测时间<2小时。
Micro -G 高精度绝对重力仪FG5，FG5-
L。