重力仪原理与结构
相对重力仪原理
相对重力仪原理引言相对重力仪是一种用于测量地球表面上重力场强度的仪器。
它通过利用重力对物体的作用力来测量地球表面上的重力场强度。
本文将介绍相对重力仪的原理及其应用。
一、相对重力仪的原理相对重力仪的原理基于牛顿的万有引力定律。
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。
相对重力仪利用这一原理，通过测量物体的重力来间接测量地球表面上的重力场强度。
二、相对重力仪的结构相对重力仪通常由重锤、悬挂系统、测量系统和记录系统组成。
重锤是用于产生重力的物体，它的质量通常为几千克至几十千克。
悬挂系统用于支持和使重锤能够自由振动。
测量系统通常包括光学仪器和传感器，用于测量重锤的振动情况。
记录系统用于记录和处理测量的数据。
三、相对重力仪的工作原理相对重力仪的工作原理是通过比较重锤在不同位置的重力来测量地球表面上的重力场强度。
首先，将相对重力仪放置在参考点上，并记录下此时的重力场强度。
然后，将相对重力仪移至其他位置，再次记录下此时的重力场强度。
通过比较不同位置下的重力场强度，可以得出地球表面上的重力场强度分布情况。
四、相对重力仪的应用相对重力仪在地质勘探、地震研究、地下水资源调查等领域有着广泛的应用。
在地质勘探中，相对重力仪可以用于探测地下油气储层、矿产资源等。
在地震研究中，相对重力仪可以用于监测地壳运动和地震活动。
在地下水资源调查中，相对重力仪可以用于确定地下水的分布情况和储量。
五、相对重力仪的发展趋势随着科学技术的不断进步，相对重力仪的测量精度和稳定性不断提高。
目前已经出现了更加精确和便携的相对重力仪，使得在实际应用中更加方便和高效。
此外，相对重力仪的自动化程度也在不断提高，使得数据的采集和处理更加快速和准确。
结论相对重力仪是一种重要的测量工具，它通过测量物体的重力来间接测量地球表面上的重力场强度。
相对重力仪的原理基于牛顿的万有引力定律，利用重力对物体的作用力进行测量。
相对重力仪在地质勘探、地震研究、地下水资源调查等领域有着广泛的应用。
重力仪 导航原理
重力仪导航原理一、引言在现代导航系统中，重力仪被广泛应用于测量和推算位置、速度和方向等导航参数。
重力仪通过测量地球的引力来确定物体的位置，其导航原理基于牛顿万有引力定律和质心定理。
本文将深入探讨重力仪的导航原理及其应用。
二、重力仪的工作原理2.1 牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律是描述两个物体之间引力作用的定律。
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。
数学表达式如下：F=G⋅m1⋅m2 r2其中，$ F $ 表示引力大小，$ G $ 是引力常量，$ m_1, m_2 $ 分别为两个物体的质量，$ r $ 是它们之间的距离。
2.2 质心定理质心定理是描述一个由多个无数个物体组成的系统的质心位置的定理。
质心是指系统中所有物体所构成的系统的质量平分线所在的位置。
对于连续体，质心可以通过积分计算得到。
质心定理可以表述为：x c=1M∫x dm其中，$ x_c $ 表示质心的位置，$ M $ 表示系统的总质量，$ x $ 表示某一物体的位置，$ dm $ 表示该物体的质量元。
2.3 重力仪的原理重力仪是一种测量物体加速度和姿态的工具。
它基于重力对物体的作用，通过测量物体所受到的引力来确定物体的位置。
重力仪通常包含一个加速度计和一个陀螺仪。
加速度计用于测量物体的加速度，并根据牛顿第二定律 $ F = ma $ 计算物体所受的力。
陀螺仪用于测量物体的角速度，并根据角动量守恒定律计算物体所受的力矩。
通过测量力和力矩，重力仪可以计算出物体所受的重力，进而确定物体的位置。
三、重力仪的应用重力仪在导航领域有广泛的应用，以下是一些重要的应用场景：3.1 惯性导航惯性导航系统是一种利用重力仪和陀螺仪等传感器来测量和推算航行物体的位置、速度和方向的导航系统。
它不依赖于外部信号，因此在无法接收到卫星导航信号的环境中仍然能够准确导航。
惯性导航广泛应用于航空、航天、军事等领域。
3.2 地图制作重力仪可以用于制作高精度的地图。
第三章 第二节 重力测量仪器.
在地面重力测量中主要使用依据静力法设计 制造的弹簧重力仪，它们中的多数为角位移系统。 下面重点介绍两种地面弹簧重力仪。 1.ZSM-V型石英弹簧重力仪 （1）简介 ZSM－V型重力仪为我国北京地质仪器厂所 生产，其外貌呈圆柱形，外直径为14cm、高 40cm，仪器净重4.5kg。观测精度约为g.u.，读数 能力为0.1格，直接测量范围约为1400g.u.，测程 范围50000 g.u.。接近国外同类仪器水平。
三、地面相对重力仪
相对重力测量一般用相对重力仪进行。目前 应用较普遍的重力仪多利用一种力来平衡重力， 然后再用适当的方法来测量平衡力的变化以确定 重力变化。它们的构造原理基本上是相同的。如 气压重力仪用气压变化平衡重力变化；弹簧重力 仪则用弹簧的弹力来平衡重力。它们大都是质盘 旋转型，均是利用弹力矩平衡重力矩原理来测量 重力变化。这些仪器统称静力重力仪。静力重力 仪又分为两大类型：直线型和助动型。
5）观察目镜筒内亮线（即指示丝）的位置，当亮线 在刻度片零线左侧时，应顺时针方向旋转计数器 旋钮；反之，当亮线在右侧时，则逆时针方向旋 转计数器。为了避免齿轮和螺距间隙对读数的影 响，每次读数时，总是保持同一旋转方向使亮线 与零线重合。习惯上总是顺时针方向旋转读数时 要多转过一些，再使亮线由左移至零线位置。二 者重合后，记下此时计数器上的读数（读到五位 有效数字）。
3）仪器“粘摆” 在工作中有时会发现亮线停留在刻度片某一 侧不动，这时即使旋转计数也不能使亮线移动， 这种现象称之为“粘摆”。粘摆原因主要是仪器 灵敏系统的空间真空度降低了，空气中的水汽使 摆杆前的指示丝粘附在限制器上。若情况不太严 重时，可用手指轻轻弹击仪器面板即可消除粘摆 现象。 4）检查灯泡及电池，以顺利完成任务。 上述内容虽是施工前的准备工作，但很重要。
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。
绝对重力仪工作原理
绝对重力仪工作原理绝对重力仪，也被称为绝对重力计，是一种用于测量地球表面上任意一点的绝对重力的仪器。
它是基于万有引力定律和牛顿第二定律的原理设计而成的，能够准确地测量地球表面上的重力加速度。
下面将详细介绍绝对重力仪的工作原理。
绝对重力仪的工作原理主要基于牛顿第二定律，即力等于质量乘以加速度。
在地球表面上的任意一点，重力加速度可以被表示为g，它的大小约等于9.8米每秒平方。
绝对重力仪的目标就是测量这个重力加速度的准确值。
绝对重力仪通常由一个质量块、一个悬挂系统和一个灵敏的测量装置组成。
质量块是仪器的核心部分，它的质量应当非常大，以确保测量的精确性。
悬挂系统用于将质量块悬挂在测量装置上，通常采用细长的金属丝或弹簧。
测量装置则是用来测量质量块所受的重力。
当绝对重力仪处于静止状态时，质量块受到的重力等于质量块的质量乘以重力加速度g。
根据牛顿第二定律，质量块受到的重力还可以表示为质量块的质量乘以质量块所受到的加速度。
因此，我们可以得到如下的关系式：质量块的质量 × 重力加速度 = 质量块的质量 × 质量块所受到的加速度通过上述关系式，我们可以得到质量块所受到的加速度等于重力加速度g。
这意味着，在绝对重力仪处于静止状态时，质量块所受到的加速度等于地球表面上的重力加速度。
为了测量质量块所受到的加速度，绝对重力仪的测量装置通常采用非常灵敏的重力传感器。
这种传感器通常基于光学或电子技术，并能够测量微小的加速度变化。
当质量块受到重力作用时，传感器会感知到质量块所受到的加速度变化，并将其转化为相应的电信号。
通过对这些电信号的测量和分析，我们可以得到质量块所受到的加速度，从而计算出重力加速度g的准确值。
需要注意的是，绝对重力仪在测量过程中需要考虑一些误差来源。
例如，温度变化、气压变化以及地下水位变化等因素都可能会对测量结果产生影响。
为了减小这些误差，绝对重力仪通常会采取一系列的校正措施，并进行多次测量取平均值，以提高测量的准确性。
重力仪 导航原理
重力仪导航原理重力仪是一种利用重力进行导航的仪器。
它通过测量地球的重力场来确定位置和方向，从而实现导航的目的。
重力仪导航原理的核心是基于地球的重力场的变化来计算位置和方向，下面将详细介绍重力仪导航原理的工作原理和应用。
我们先来了解一下地球的重力场。
地球是一个质量分布不均匀的物体，因此在地球表面的不同位置受到的重力大小和方向也会有所不同。
重力仪通过测量这种重力场的变化来确定自身的位置和方向。
重力仪通常由两部分组成：重力传感器和数据处理单元。
重力传感器是用来测量地球的重力场的仪器，它通常采用微机械系统技术制造而成。
重力传感器可以测量地球的重力场的强度和方向，并将这些数据传输给数据处理单元。
数据处理单元是用来处理重力传感器测量到的数据并计算位置和方向的。
数据处理单元通常采用计算机或嵌入式系统来实现。
它通过对重力传感器测量到的重力场数据进行处理和分析，可以确定自身的位置和方向。
重力仪的工作原理可以简单地描述为：利用重力传感器测量地球的重力场，通过对测量数据进行处理和分析，计算出自身的位置和方向。
具体来说，重力仪会在开始导航前进行校准，以消除一些误差。
然后，在导航过程中，重力仪会不断地测量地球的重力场，并将测量到的数据传输给数据处理单元。
数据处理单元会对这些数据进行处理和分析，通过比对已知的地球重力场的模型，计算出自身的位置和方向。
重力仪导航原理的应用非常广泛。
在航海、航空、地质勘探等领域中，重力仪都被广泛应用于导航和定位。
在航海领域，重力仪可以帮助船只确定自身的位置和方向，在航线规划和航行中起到重要的作用。
在航空领域，重力仪可以帮助飞机进行导航和定位，提高飞行安全性。
在地质勘探领域，重力仪可以帮助地质勘探人员确定地壳的构造和地下的矿藏分布，为资源开发提供重要的参考。
总结起来，重力仪导航原理是利用重力传感器测量地球的重力场来确定位置和方向的原理。
重力仪通过测量地球的重力场的变化，并对测量数据进行处理和分析，计算出自身的位置和方向。
原子干涉重力仪结构
原子干涉重力仪结构原子干涉重力仪是一种利用原子的波动性质来测量重力加速度的仪器。
它的结构主要包括原子源、干涉装置和探测器。
原子源是原子干涉重力仪的关键组件，它可以产生出具有特定波长和动量的原子束。
常用的原子源包括热原子源和冷原子源。
热原子源通过加热使原子达到高速运动，然后通过适当的光学系统将原子束聚焦到干涉装置中。
冷原子源则通过激光冷却等方法将原子的速度降低到很低的温度，以增加原子的波长，从而提高干涉的精度。
干涉装置是原子干涉重力仪的核心部分，它由两个干涉路径组成，一般分为自由落体路径和反射路径。
自由落体路径用于测量自由下落状态下的重力加速度，而反射路径则用于对比测量，以消除其他误差。
在这两个路径上，原子束会分裂成两束，并在某个位置再次交汇，形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的移动，可以得到重力加速度的变化。
探测器用于检测干涉条纹的移动，并将其转化为电信号。
常用的探测器包括光电二极管和CCD相机。
探测器可以将干涉条纹的移动转化为电压信号，然后通过计算机进行数据处理和分析，得到重力加速度的精确数值。
原子干涉重力仪的工作原理是基于量子力学的干涉现象。
根据量子力学的波粒二象性，原子具有波动性质。
当原子束通过干涉装置时，两束原子波函数会相互叠加，并在某些位置形成干涉条纹。
而这些干涉条纹的移动与重力加速度有关。
通过测量干涉条纹的移动，可以得到重力加速度的变化情况。
原子干涉重力仪具有高精度、高灵敏度的特点，可以测量非常微小的重力加速度变化。
它在地质勘探、地震监测、重力地形测量等领域具有广泛的应用前景。
与传统的重力仪器相比，原子干涉重力仪具有更高的精度和稳定性，可以对重力场进行更加准确的测量。
然而，原子干涉重力仪也存在一些挑战和限制。
首先，原子干涉重力仪的制造和操作非常复杂，需要高度精密的技术和设备。
其次，原子干涉重力仪对环境的要求非常高，需要在真空或极低温的条件下进行实验。
此外，原子干涉重力仪的测量范围和灵敏度也存在一定的限制。
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。
绝对重力仪工作原理
绝对重力仪工作原理介绍绝对重力仪是一种用于测量地球表面上某一点的绝对重力的仪器。
绝对重力是指不受任何修正或校正的重力值，直接反映了地球引力场在某一点的强度。
本文将详细探讨绝对重力仪的工作原理。
相对重力与绝对重力在讨论绝对重力仪工作原理之前，我们先介绍一下相对重力和绝对重力之间的区别。
相对重力是指在地球表面上测量的重力值，它是受到地球自转和地球形状不规则性的影响，并在地球不同位置具有微小的差异。
而绝对重力则是在某一点上测量的重力值，它不考虑地球的自转和形状等因素，只反映地球引力场在该点的强度。
绝对重力仪的原理绝对重力仪的工作原理基于牛顿万有引力定律和重力加速度的概念。
其主要原理如下：1. 自由下落法测量重力绝对重力仪通过测量自由下落物体的加速度来计算重力值。
常用的自由下落物体是自由漂浮在液体表面的金属小球。
当绝对重力仪悬浮在空中时，它与地球的引力相等，所以加速度为零。
而当绝对重力仪由自由状态释放时，下落物体会受到地球引力的作用，加速度不为零。
通过测量下落物体的加速度，就可以计算出地球引力的大小。
2. 短时间测量减小系统误差为了减小绝对重力仪系统误差的影响，通常使用短时间测量的方法。
绝对重力仪在较短的时间内（一般为几秒钟到几分钟）进行多次自由下落测量，并取平均值来得到最终的重力值。
这种方法可以减小由于温度变化、引力偏差等造成的系统误差。
3. 温度和湿度校正绝对重力仪的测量精度受到温度和湿度等环境因素的影响。
为了校正这些影响，绝对重力仪通常配备了温度和湿度传感器，并进行相应的校正计算。
通过校正，可以提高重力测量的准确性。
绝对重力仪的应用绝对重力仪在地质勘探、大地测量、地球物理学等领域中得到广泛应用。
它可以用来研究地球内部的物质分布、地壳运动、海洋和陆地的重力变化等。
以下是绝对重力仪的一些应用场景：1. 研究地壳运动绝对重力仪可以测量地壳垂直运动的重力变化，从而提供地壳变动的重要数据。
地壳运动通常由地震、地质活动等引起，通过监测地壳运动的重力变化，可以预测地震的发生和研究地震引起的地表变形。
重力梯度仪原理
重力梯度仪原理重力梯度仪是一种通过测量地球重力场中的局部梯度变化来探测地下物质分布的仪器。
它的原理基于牛顿万有引力定律和高斯定理。
本文将详细介绍重力梯度仪的工作原理和应用。
一、重力梯度概述重力场是指地球为质量吸引物而产生的引力场。
地球重力场在不同地点有不同的大小和方向。
点重力是衡量重力场的基本单元，可以用万有引力定律描述。
在地球表面上，地球引力把物体向下拉，这种向下的力称为重力加速度，通常表示为g。
重力梯度是指重力场大小的空间变化率。
它是指重力加速度的空间梯度。
在地球表面上，重力梯度通常表示为 E ，是三维向量。
在一个给定点上，重力梯度以单位距离的重力变化率来量化。
重力梯度的单位是每千米每gal，gal是一个代表单位面积受到的重力的计量单位。
重力梯度表示的是在给定位置上向任意方向移动单位距离所导致的重力变化。
二、重力梯度仪原理重力梯度仪通过在一定空间范围内测量重力梯度的变化来探测地下物质分布。
它的原理基于牛顿万有引力定律和高斯定理。
假设在坐标系中有一个点P，它周围的重力梯度可以表示为：E = [(∂2U/∂x2),(∂2U/∂y2),(∂2U/∂z2)]U是位势能，x、y、z是独立的坐标。
这个梯度向量是一个三维向量，包括x、y、z方向上的分力。
重力梯度仪通过测量重力梯度的随时间和位置的变化来探测地下物质。
它的工作原理是通过两个或多个相邻的探测器来测量重力梯度的差异。
这些探测器必须具有高精度的感应器和数据采集系统，以便在高噪声环境中捕捉重力梯度的小变化。
重力梯度仪在地下勘探中的应用是通过测量地下物质密度的变化来检测其分布。
地下介质密度与其重力梯度有关，因此重力梯度仪可以使勘探者识别地下物质的位置和形状。
有时还可以推断出地下物质的性质，如含水量、油气含量和岩石类型。
三、重力梯度仪的应用重力梯度仪具有广泛的应用，包括矿产勘探、地震勘探、油气勘探、地质灾害监测和环境监测等方面。
下面分别介绍这些应用的具体情况。
测绘技术中的重力测量技术详解
测绘技术中的重力测量技术详解重力测量技术是现代测绘技术中的重要组成部分，它在地质勘探、地震监测、地质灾害预警、地下水资源调查等方面发挥着重要的作用。
本文将详细介绍重力测量技术的原理、应用和发展趋势。
一、重力测量技术的原理重力测量技术是通过测量物体之间的重力相互作用来获取地球重力场的信息。
地球上的重力场是由地球质量分布所引起的，重力的大小和方向在不同地方具有差异。
重力测量技术通过测量地球上不同点的重力值，可以推测地球内部的质量分布情况，从而了解地质结构、地壳运动等信息。
重力测量技术的核心是重力仪，它利用重力作用的平衡原理来测量。
一般来说，重力仪由重轮、射线脱卸装置、摆杆、补偿装置、读数装置等组成。
重轮的重力和射线的张力通过补偿装置来平衡，从而测量出地球的重力场。
二、重力测量技术的应用1. 地质勘探重力测量技术在地质勘探中具有广泛应用。
地质构造的分布和发展过程直接影响着地球的重力场。
通过重力测量，可以获取地下岩层的密度和厚度信息，确定地下构造、矿体和油气藏的位置和性质，为勘探和开发提供重要依据。
2. 地震监测重力测量技术在地震监测中起到重要的作用。
地震活动会引起地壳的变形和应力的释放，进而改变地球的重力场。
通过长期的重力观测，可以监测地震活动的变化趋势，为地震预警和防灾减灾提供重要数据支持。
3. 地质灾害预警地质灾害（如滑坡、地面沉降等）与地下岩体的变形和重力场变化密切相关。
重力测量技术可以监测地质灾害区域的重力场变化，及时发现地下变形，预测地质灾害的发生概率，为防范和减轻地质灾害提供重要依据。
4. 地下水资源调查地下水是重要的水资源，而地下水的分布和流动受地下构造的制约。
通过重力测量技术可以推测地下岩层的厚度和密度，进而预测地下水的分布和流动情况，为地下水资源的合理开发和利用提供依据。
三、重力测量技术的发展趋势随着科技的不断进步，重力测量技术也得到了迅速发展。
未来的重力测量技术将会朝着以下方向发展：1. 高精度化重力测量技术不断追求更高的精度，以满足对地下结构和地质过程细节的要求。
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。
绝对重力仪工作原理
绝对重力仪工作原理绝对重力仪是一种用于测量地球重力场的仪器。
它的工作原理基于牛顿万有引力定律，即两个物体之间的引力与它们的质量和距离的平方成正比。
绝对重力仪利用一个质量均匀的测量球和一个精密的悬挂系统来测量地球的重力场。
测量球是绝对重力仪的核心部件，它的质量必须非常均匀，以确保测量结果的准确性。
测量球通常由钨合金制成，直径约为10厘米，重约4.5千克。
测量球的表面光滑度非常高，以减小空气阻力对测量的影响。
测量球悬挂在一个精密的悬挂系统中，该系统由一组非常细的金属丝构成。
这些金属丝的直径只有几微米，非常脆弱，需要特殊的技术来制造和悬挂。
悬挂系统必须非常稳定，以确保测量球不会受到外部干扰。
当测量球悬挂在悬挂系统中时，它会受到地球的引力和其他外部干扰的影响。
为了消除这些干扰，绝对重力仪通常会进行多次测量，并对结果进行平均。
此外，绝对重力仪还会进行温度和气压的校准，以确保测量结果的准确性。
绝对重力仪的测量结果通常以重力加速度的形式表示，单位为米每秒平方。
地球表面的重力加速度约为9.8米每秒平方，但在不同的地点和海拔高度，重力加速度可能会有所不同。
通过测量地球的重力场，绝对重力仪可以帮助科学家了解地球内部的结构和物质分布，以及地球的引力场对天体运动的影响。
总之，绝对重力仪是一种非常精密的仪器，它的工作原理基于牛顿万有引力定律，利用一个质量均匀的测量球和一个精密的悬挂系统来测量地球的重力场。
通过测量地球的重力场，绝对重力仪可以帮助科学家了解地球内部的结构和物质分布，以及地球的引力场对天体运动的影响。
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。
重力测量的原理
重力测量的原理引言重力测量是一种用于测量地球重力场的方法，通过测量重力可以了解地球内部的结构和性质。
本文将介绍重力测量的原理及其在地球科学领域的应用。
一、重力的定义和性质重力是地球吸引物体的力量，是地球质量和距离的函数。
根据万有引力定律，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。
在地球表面，重力的大小约为9.8米/秒²。
二、重力测量的原理重力测量是通过测量物体在地球重力场中的受力来进行的。
常用的重力测量设备是重力仪，它可以测量物体在重力作用下的加速度。
重力仪的原理是利用质量在重力作用下产生的加速度与重力大小成正比的关系。
通过测量物体在重力场中的加速度，可以间接测量出重力的大小。
三、重力测量的方法重力测量有多种方法，常用的方法包括绝对重力测量和相对重力测量。
1. 绝对重力测量绝对重力测量是通过测量物体在重力作用下的加速度来直接测量重力的大小。
常用的绝对重力测量方法包括弹簧测力计法和自由下落法。
弹簧测力计法是利用弹簧的弹性来测量物体在重力作用下的加速度。
通过测量弹簧的伸缩量，可以计算出物体的加速度，从而得到重力的大小。
自由下落法是利用自由下落物体的加速度来测量重力的大小。
通过测量物体自由下落的时间和距离，可以计算出物体的加速度，从而得到重力的大小。
2. 相对重力测量相对重力测量是通过测量不同位置的重力差异来间接测量重力的大小。
相对重力测量的方法包括倾斜仪法和重力梯度法。
倾斜仪法是利用倾斜仪测量不同位置的倾斜角度来测量重力差异。
通过测量倾斜角度的变化，可以计算出重力的大小差异。
重力梯度法是利用重力传感器测量不同位置的重力梯度来测量重力差异。
通过测量重力梯度的变化，可以计算出重力的大小差异。
四、重力测量在地球科学中的应用重力测量在地球科学领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1. 地质勘探：重力测量可用于勘探矿产资源和油气藏。
地下的矿产资源和油气藏对地球重力场产生微小的扰动，通过测量这些扰动可以确定地下的资源分布情况。
重力仪 导航原理
重力仪导航原理
重力仪是一种利用重力测量方向和位置的仪器。
它的导航原理是基于牛顿万有引力定律和重力加速度的测量。
重力仪通过测量物体所受的重力加速度来确定物体的方向和位置。
重力仪的工作原理是利用一个质量均匀的球体悬挂在一个细长的支架上，球体的重力会使支架产生一个扭转力矩，这个扭转力矩与球体的重力成正比。
当球体受到外力作用时，它会产生微小的扭转，这个扭转会被测量并转化为方向和位置的信息。
重力仪的精度取决于球体的质量和支架的刚度，因此制造重力仪需要精密的加工和校准。
重力仪的应用范围非常广泛，包括航空、航海、地质勘探、地震监测等领域。
在航空领域，重力仪可以用于飞机的导航和姿态控制。
通过测量飞机所受的重力加速度，重力仪可以确定飞机的方向和位置，并帮助飞行员进行导航和飞行控制。
在航海领域，重力仪可以用于船舶的导航和姿态控制。
通过测量船舶所受的重力加速度，重力仪可以确定船舶的方向和位置，并帮助船长进行导航和航行控制。
在地质勘探和地震监测领域，重力仪可以用于测量地球重力场的变化。
通过测量地球重力场的变化，可以了解地球内部的结构和物质分布，
从而帮助地质学家和地震学家研究地球的演化和地震的发生机制。
总之，重力仪是一种非常重要的测量仪器，它的导航原理基于重力加
速度的测量，可以用于航空、航海、地质勘探、地震监测等领域。
随
着科技的不断发展，重力仪的精度和应用范围也在不断扩大，为人类
的探索和发展提供了重要的支持和保障。
04、重力仪
重力观测
重力观测可分为两类，一类是直接观测地球重力加速度；另一类是观测日、月引力作用引起的重力变化，前者叫重力测量，后者叫重力固体潮观测。
重力仪基本原理
重力仪有两种，一种是相对重力仪，用来测量两个观测点间的重力差，另一种是绝对重力仪，用来测定地面点的重力值。
相对重力仪的基本原理是利用弹簧的弹性来平衡地球重力，如下图：当某处重力场发生变化时，弹簧的长度也发生相应的变化，通过换能器检测这种微小的变化来记录重力的变化。
绝对重力仪是利用质块在真空中的自由下落运动测定绝对重力值。
我国研制的重力仪
DZW型重力仪
DZW型重力仪是中国地震局地震研究所于1984年研制成功的第一台高精度的潮汐重力仪，填补了我国地学仪器在这方面的一项空白。
记录的结果表明，该仪器的性能达到国际同类仪器的先进水平。
DZY—2型海洋重力仪
中国地震局地震研究所研制的DZY—2型海洋重力仪，1983年在我国同步卫星发射时，参加了海上重力测量；1984年参加了我国首次组织的南极考察。
DZY—2
型海洋重力仪是首次南极考察中14项突破性成果之一。
相对重力仪原理
相对重力仪原理
相对重力仪是一种测量物体相对于地球的重力加速度的仪器。
其原理基于物体在不同引力场中的自由落体运动。
在相对重力仪中，通过利用真空环境中的自由落体条件，使物体在重力作用下垂直自由下落。
在物体自由下落时，测量其下降过程中的时间和距离，并根据自由落体运动的基本公式，计算出物体的加速度。
由于地球表面的引力加速度相对稳定，因此通过比较测量的加速度与地球表面的重力加速度，可以得到物体相对于地球的重力加速度。
具体地，相对重力仪包含一个真空悬挂装置和一个光栅测距仪。
在测量过程中，首先将物体放置在真空悬挂装置中，以消除空气阻力的影响。
然后，通过控制悬挂装置的释放机构，使物体自由下落。
在下落过程中，光栅测距仪会实时测量物体与仪器之间的距离变化。
通过记录下落时间和距离的数据，结合物体自由落体的运动公式，可以计算出物体的加速度。
最后，将测得的加速度与地球表面的重力加速度进行比较，即可得到物体相对于地球的重力加速度。
重力仪原理与结构
3.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。
3.1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。
3.1.1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。
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3.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。
3.1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。
3.1.1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。
图中c 和c ´、B 和B ´、A 和A ´在空间都是一点。
从运动学公式可以导出 2128T T S S -= 式中 T 2=t 4—t 1，T 1=t 3—t 2，S=h C —h B 。
上抛下落光程如图2.1—3所示，用以抛射运动棱镜的机件必须使该棱镜上抛时，平移与旋转角不超过一定限度。
绝对重力测量的准确性是一项复杂精细的工作，它有赖于几种物理量的精密测定，涉及到光学、电子学和精密机械的有关技术。
我国是为数不多的能生产绝对重力测量仪器的国家之一。
80年代中期研制的单程下落可移式仪器在国际对比中，准确度为±0.14g.u.，世界上最先进的可移式上抛法仪器，其准确度约为±0.05g.u.。
这类仪器重达数百公斤，安装、调试、测定是一项十分复杂的工作。
国家计量科学院从1964年开始研制下落式绝对重力仪,1979年制成准确度为±1g.u.的固定式仪器。
1980年制成NIM-I型可移式仪器，准确度为±0.2g.u。
1985年制成NIM-Ⅱ型，NIM-Ⅲ型可移式仪器,准确度为±0.14g.u。
目前世界上最先进的可移式仪器为法国和意大利的产品,均采用上抛法,准确度为±0.05g.u。
MICROG_LACOSTE公司生产的A10 绝对重力仪是唯一可用于流动测量的绝对重力仪在国际单位制中，1m/s2=106 g.u在以前的资料中，也用伽作单位，1gal(伽)=1cm/s21gal =104g.u3.1.2相对重力测量仪器概述用于重力勘探工作中的重力仪，都是相对重力测量仪器，即只能测出某两点之间的重力差，由于重力差比重力全值小几个数量级以上，因而要使用测量值达±（1~0.0n ）g.u.精度，其相对精度就比绝对重力仪小得多了，这样使仪器轻便，小型化就较为实现，但即便如此，为能正确反映重力极微小的变化，在仪器设计、材料选取、各种干扰的消除等方面仍非易事。
1）工作原理一个恒定的质量m 在重力场内的重量随g 的变化而变化，如果用另一种力（弹力，电磁力等）来平衡这中重量或重力矩的变化，则通过对物体平衡状态的观测，就有可能测量出两点间的重力差值，按物体受重力变化而产生位移方式的不同，重力仪可分为平移（或线位移）式或旋转（或角位移）式两大类。
日常生活中使用的弹簧称从原理上说就是一种平移式重力仪。
设弹簧的原始长度为S0，弹力系数为k ，挂上质量为m 的物体后其重量为mg ，当由弹簧的形变产生的弹簧与重量大小相等（方向相反）时，重物静止在某一平衡位置上，此时有mg =k （S —S 0）式中S 为平衡时弹簧的长度，若将系统分别置于重力值为g 1和g 2的两个点上，弹簧形变后的长度为S 1和S 2，可类似得到上述两个方程，将它么们相减便有 S C S S g g g m k ∆•=-=-=∆)(1212 系数C 称为格值，因此测得重物的位移量就可以换算出重力差。
将上式全微分后并除以该式，可得到相对误差表达式SdS C dC g dg ∆∆+= 设Δg=1000·u ，dg 取0.1g.u.。
则相对误差为10—4，平均地说，对格值与ΔS 测定的相对误差不能超过0.5×10—4，可见要求实施是相当困难的。
2）构造上的基本要求不同类型重力仪尽管结构上差异很大，但任何一台重力仪都有两个基本的部分：一是静力平衡系统，又叫灵敏系统，用来感受重力的变化，因而是仪器的“心脏”；二是测读机构，用来观测平衡系统的微小变化并测量出重力变化，对前者来说。
系统必须具备足够高的灵敏度以便能准确地感受到重力的微小变化，对后者来说，应有足够大的放大能力以分辨出灵敏系统的微小变化，同时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。
对弹簧称式重力仪的分析：全值重力场下(=107g.u.)，弹簧伸长10cm一个半径为50m，中心埋深100m，剩余密度0.5g/cm3的球体在中心上方的最大重力异常2g.u.，该异常引起的弹簧长度变化2*10-6mm.可见重力仪要灵敏地感受这一微小变化，并测出这一变化需要在仪器结构上进行精心的设计。
2）平衡方程式与灵敏度简化了的旋转式弹性重力仪中灵敏系统如图2.1—4 所示，1为带重荷m的摆杆（亦称平衡体），它与杆3骨节为一体，可绕旋转轴o转动，此旋转轴可为一对水平扭丝或水平扭转弹簧。
2称为主弹簧，上端固定，下端与支杆3相连。
这样，-平衡体在重力矩和弹力矩的作用下可在某一位置达到平衡（静止），设Mg 表示平衡体所受的重力矩，它是重力g与平衡体偏离水平位置为φ角的函数；M，表示平衡体受到的弹力矩，是φ角的函数的函数，在平衡体静止时，合力矩M0为零，即M=Mg（g，φ）+Mτ（φ）= 0这就是重力仪的基本平衡方程式，从该式出发我们来讨论角灵敏度问题。
所谓角灵敏度，是指单位重力变化所能引起平衡体偏角的大小，如果偏角越大，则表示仪器越灵敏，即叫灵敏度大，反之亦然。
将式（2.1-5）对g 和φ进行微分得到 0)(),(),,(=++∂∂∂∂∂∂ϕϕϕϕϕτϕϕd M d g M dg g M g g g稍加整理既获得角灵敏度的表达式0),()(),(),(M g M M g M g M dg d g g g gϕτκϕϕϕϕϕϕ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂-=-=+因此，从原理上说，提高灵敏度有两个途径：一是加大上式中的分子，这意味着要增大m 和L （L 为平衡体质心到转轴o 的距离），其结果是会增大仪器的重量和体积，也同时会使各种干扰因素的影响加大，这是不可取的；二是减少上式中的分母，其物理意义为减少平衡系统的稳定性。
根据力学中的三种平稳状态的表示为：ϕ∂∂0m ＜0时为稳定平衡，ϕ∂∂0m =0时为随遇平衡，ϕ∂∂0m ＞0时为不稳定平衡，因此，让式（2.1-6）中的分母小于零的方向趋近于零而不等于零，既是减少系统的稳定性，但又不使其达到不稳定性状态，使灵敏度达到我们所需要的范围。
为实现这一要求，可采取加助动装置（亦称敏化）方法、倾斜观测法以及适当主弹簧位置等方法。
图2.1-4中的主弹簧连在支杆上的布局，本身就是起到了自动助动作用，随着β角的减小，灵敏度会逐渐增大。
这个条件就物理意义来说，就是设计和制造重力仪时，设法减小灵敏系统的稳定性，但又不使其达到不稳定状态，如图2．2．2。
假设图中(a)，(b)，(c)中M 与接触面间的摩擦系数是相等的。
尽管M 均处在平衡状态，显然因2．2．2c 中的M 稳定性很差，当有很小的水平方向的外力作用时，质块M 就会产生较大的位移。
为了达到敏化平衡体的目的．通常用增加敏化装置的方法，以便使灵敏系统满足敏化条件。
也可用适当布置弹簧法。
测读机构与零点读数法由于重力的变化所能引起平衡体的偏转角的改变量十分的微小，肉眼无法判别，因此为能观察出这一微小的变化，测读机首先要有一套具有足够放大能力的放大机构，如光学放大、光点放大和电容放大等；其次应有一套测读机构，如测微记数器，或自动记录系统等，将平衡体角位移改变量测读出来，以换算出重力变化量。
现代重力仪的测读都是采用补偿法进行的，也称零点读数法，其含意是：选取平衡器的某一位置作为测量重力变化的起始，即零点位置，重力变化后，第一步是通过放大装置观测平衡体对零点位置的偏离情况；第二步是用另外的力去补偿重力的变化，即通过放大装置将平衡体又准确地调回到零点位置，测微器上前后两个读数的变化就反映了重力的变化。
采用零点读数法有许多优点；扩大了直接测量范围，减小了仪器的体积，测读精度高，以相同的灵敏度在各点上施测，此外，读数换算也比较简单。
4)影响重力仪精度的因素及消除影响的措施精度是指实测值逼近真实值的程度，它与测量次数有关，更与测量中不可避免的各种干扰因素造成的误差有关，影响重力仪观测精度的因素很多，如何采取相应措施使这扰的影响减低到最低水平，是决定重力仪性能或质量懂得根本保证。
鉴于这一问题涉及的面很广也很复杂，下面只能作写简要的介绍。
①温度影响温度变化会使重力仪各部件热胀冷缩，使各着力点间的相对位置发生变化；弹簧的弹力系数也是温度的函数，以石英弹簧为例，它的弹性温度系数约为120×10—6，即温度变化1℃时，相当于重力（全值）变化了1200g.u.！因此，克服温度变化的影响是提高重力仪精度的重要保证，为此，已采用的措施有：研制与选用受温度变化影响小的材料作仪器的弹性元件；附加自动温度补偿装置；采用电热恒温（有的仪器加双层恒温），这样使仪器内部温度基本保持不变，此外在野外使用仪器时，应极力避免阳光直接照射的仪器上，搬运中应设计通风性能好的专用外包装箱等。