航空重力梯度仪研究现状及发展趋势

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世界重力梯度仪的研究现状

世界重力梯度仪的研究现状

但是高精度 重力梯度测量数 据对 于高精度惯性 制
导、 地球科 学 、 空 间科 学 和地质 科 学都 有着 重要 的意 义¨ J , 同时重力 梯度 测 量 已经 被 认 为 是 一 种 资 源 探 测 的有效 手段 之 一 , 是 对基 础 地质 调查 、 基 础地 质研 究, 油气矿 藏 等资 源 勘 查 等 领 域 具 有 重 要 的应 用 价 值 , 航空和卫星重力梯度 测量对 山 区、 无 人 区 和
梯 度测 量惯 性稳 定平 台 和加速 度计 的动态 调整 方法 也 开展 了大 量 的研究 工作 。 笔者 主要 描述 了 目前世 界上 正在研 究 中 的重 力 梯 度仪结 构 和原理 , 同 时对 某 些 样 机 进行 了精 度 描 述 。最后 对 笔者提 出 的基于 激光 干涉 的绝对 重力 梯 度 仪测量 光路 进行 简要 介绍 。
第3 7卷第 5期
2 0 1 3年 1 0月





Vo 1 . 3 7. No . 5 0c t .. 2 0 1 3
GE0 P HYS I C AL & GE OC HE MI C AL E XP L OR AT I ON
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研 究 。后 经 德 国 W. S c h w e y d a r 对 E o t v o s的 扭 称 进
义 I _ 。从 1 9 7 1 年 美 国空 军 首 次 提 出 精 度 为 1 E
的移动级重力梯度仪 到现在 , 重力梯度仪虽然得 到
了世界 科 学家 的重 视 , 并 取 得 了迅速 的发展 , 但是 很

2024年航空测量市场发展现状

2024年航空测量市场发展现状

2024年航空测量市场发展现状引言航空测量(Airborne Survey)是一种利用航空器进行大范围、快速高精度测量的技术。

随着航空技术的不断发展和应用的推广,航空测量市场也得到了快速的发展。

本文将对航空测量市场的发展现状进行分析。

市场规模航空测量市场在过去的几年中持续保持着快速的增长势头。

根据行业数据,2020年全球航空测量市场规模达到了XX亿元,预计到2025年将增长到XX亿元。

这表明航空测量市场具有良好的发展前景。

市场驱动因素航空测量市场的发展受到多个因素的驱动。

1. 基础设施建设随着全球基础设施建设的不断推进,对高精度测量的需求也在增加。

航空测量作为一种高效、准确的测量方法,能够为基础设施建设提供重要的支持。

2. 自然资源勘探航空测量在自然资源勘探中起到了重要的作用。

通过利用航空测量技术获取地下资源的信息,可以有效提高资源勘探的效率和准确性,降低勘探成本。

3. 地质灾害监测航空测量可以用于地质灾害的监测和预警。

通过航空器搭载的遥感设备获取大范围、高分辨率的地理信息数据,可以及时掌握地质灾害的情况,有助于采取相应的预防和防治措施。

4. 海洋调查航空测量在海洋调查中也有广泛的应用。

通过航空器进行海洋测量,可以获取到海洋资源的空间分布信息,为海洋资源的合理开发和保护提供科学依据。

市场前景航空测量市场的前景广阔,存在着多个发展机遇。

1. 技术创新随着技术的不断进步,新型航空测量技术不断涌现,如无人机测量、激光雷达测量等。

这些新技术的应用将进一步提高航空测量的效率和精度,推动市场的发展。

2. 国家政策支持航空测量在国家经济发展和基础设施建设中具有重要地位,因此得到了政府的高度重视和支持。

政府的政策扶持将进一步促进航空测量市场的发展。

3. 交通运输需求随着全球航空运输的不断扩大,对航空测量的需求也在增加。

航空测量可以提供关键的地理信息数据,为航空运输的规划和管理提供支持,因此市场前景十分广阔。

挑战与对策在航空测量市场的发展过程中,也存在一些挑战需要面对。

航空重力梯度测量技术研究

航空重力梯度测量技术研究

航空重力梯度测量技术研究航空重力梯度测量作为二十世纪末发展起来的尖端技术,随着测量系统和处理解释方法的逐步完善,在固体矿产和油气资源勘查中发挥着日益重要的作用,并因其快速、高效和高空间分辨率等特点而备受青睐。

航空重力梯度测量技术是目前国际研究热点和难点,成熟的商业勘探技术为美国Lockheed Martin公司垄断,我国在该领域起步较晚,基础相对薄弱。

2006年开始,国家863计划开始支持航空重力梯度关键技术研究,经过十多年的努力,国内多个研究团队在多项关键技术上取得了重大突破,并在“十二五”期间实现了实验室静基座条件下重力梯度效应的测量,加快了该项技术的实用化进程。

本文围绕突破航空重力梯度测量系统研制关键技术及测量结果实际应用开展研究。

首先,系统调研了国外航空重力梯度测量技术研发历程、应用现状和研究动态,详细剖析了旋转加速度计航空重力梯度仪的测量原理和设计思想,梳理了关键技术难点及解决方案,跟踪了系统完善过程中的各项技术改进,为航空重力梯度测量系统自主研制和持续改进提供了参考和借鉴。

立足国内基础,制定了基于石英挠性加速度计部分重力梯度张量测量系统总体研制方案。

突破多项关键技术,研制完成的重力梯度仪用高分辨率加速度计样机分辨率优于1×10<sup>-8</sup>g,重力梯度敏感器实验室测量精度优于70E,重力梯度稳定平台满足载荷要求,性能指标通过飞行测试。

完成航空重力梯度测量系统集成、减震和温控方案设计,为“十三五”航空重力梯度测量系统飞行试验和实用化奠定了基础。

针对航空应用和在研航空重力梯度测量系统特点,优选Y-12飞机平台,开展了典型航空地球物理勘探条件下的飞机振动、姿态、气压、温度和湿度等环境状态参数测量及研究,详细分析了飞机底板振动的频率特征,揭示了振动信号的周期分布及振动周期与螺旋桨转速基频之间倍频关系的基本规律,总结了不同飞行状态下飞机侧滚、侧滑姿态角的变化特点及变化范围,分析了机舱内气压、温度和湿度随飞行过程的变化情况,为航空重力梯度测量系统量程、结构、减震、温控和气密设计及后续改进完善提供了参考和依据。

航空测控技术的发展趋势与策略研究

航空测控技术的发展趋势与策略研究

航空测控技术的发展趋势与策略研究航空测控技术在航空航天领域发挥着至关重要的作用,它涉及到飞行器的导舩、通信、控制等多个方面,直接影响着飞行器的飞行安全和航行效率。

随着航空航天技术的快速发展和应用需求的不断提升,航空测控技术也在不断创新和改进。

本文将对航空测控技术的发展趋势进行研究,并提出相应的策略,以期为相关领域的研究和应用提供参考。

一、航空测控技术的发展趋势1. 智能化随着人工智能、大数据和云计算等技术的不断发展,航空测控技术也在向智能化方向发展。

智能化的航空测控系统能够更好地适应复杂多变的飞行环境,并能够通过数据分析和学习不断提升性能和适应性,提高系统的智能化水平,实现真正意义上的“智能飞行”。

2. 高精度在飞行器导航和控制领域,对测控系统的精度要求越来越高,特别是在卫星导航系统和精密制导武器等领域,高精度的测控技术能够大幅提高导航和打击的精度,保障飞行器的飞行安全和作战效果。

3. 自主化自主化的航空测控技术是当前的发展趋势之一。

通过引入自主决策和执行机制,航空测控系统能够在一定程度上降低对地面指挥控制的依赖,能够更加灵活地适应飞行任务的变化和紧急情况的处理,提高航空器的自主飞行和作战能力。

4. 多元化未来的航空测控技术将朝着多元化发展,涉及到多种导航和控制手段的融合应用,包括卫星导航、惯性导航、地面雷达引导等多种手段,以提高系统的稳定性和适应性,保障航空器的飞行安全。

二、发展趋势所带来的挑战1. 技术集成航空测控技术的智能化和多元化发展在一定程度上增加了系统的复杂程度,需要更多的技术集成和协同运作,提高系统的整体性能和可靠性,但这也给技术研发和系统集成带来了挑战。

2. 数据安全智能化的航空测控系统需要大量的数据支持,但与此同时也面临着数据安全的挑战,包括数据泄露、网络攻击等问题,如何确保数据的安全性和保密性将是未来系统设计和应用中的一大难题。

3. 国际标准航空测控技术的发展需要更多的国际合作和标准统一,但不同国家和地区的技术标准和法规存在差异,这将增加航空测控技术的应用成本和风险,如何通过国际合作推动航空测控技术的全球统一将是一个长期的挑战。

航空重力梯度测量的基本理论及应用

航空重力梯度测量的基本理论及应用

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张永明等:航空重力梯度测量的基本理论及应用
第 7 卷 第 6 期
重力本身更高的分辨率。
通过反变换标量位可表示为:
3 2-D 傅立叶变换和重力勘探 重力标量位是一个很关键的物理量,一旦确定
了重力标量位,所有的重力分量都可以由它导出。 下面介绍如何将测得的地球上方一定高度上大面积 的重力位的任意导数,通过 2-D 傅立叶变换的方式 转换成与其相对应的标量位。由标量位就可以直接 导出所有的重力分量和梯度张量分量。这在航空重 力梯度数据处理过程中特别是不同参考坐标系之间 梯度张量转换时有着重要的应用。在下面的推导过 程中,所有的量都是在高度为 的 x-y 平面内。标 量位 的 2-D 傅立叶变换为:
2006年12月 地 质 装 备
23
航空重力梯度测量的基本理论及应用
张永明 张贵宾 盛 君
(中国地质大学地球物理与信息技术学院 北京 100083)
摘 要:文章由重力和重力梯度的基本理论出发,讨论了重力分量和重力梯度张量分量的 2-D 傅立叶变换 与重力位的傅立叶变换之间的关系。推导了航空重力梯度仪的测量原理,并对航空重力梯度测量的 应用做了简要的介绍。 关键词:重力梯度 2-D 傅立叶变换 航空重力梯度测量 原理 应用
图 4 南非某地区经地形改正后的 T Z Z 、T X Y 、T X Z 和 T Y Z ,
(2)寻找固体矿产资源以及水文和工程地质等 方面的应用。如澳大利亚 BHP 公司的 Falcon 航空 重力梯度测量系统已在澳大利亚开展了大面积的航 空重力测量,并发现了多处异常区域,图 5 为 Bell 公司使用 Air-FTG 在非洲某一地区的 Tzz 平面等 值线图,图中清晰地反映出 350m 的异常。
(1 6 )

航空重力梯度仪原理

航空重力梯度仪原理

航空重力梯度仪原理航空重力梯度仪是一种用于测量地球重力场变化的仪器。

它可以通过测量重力场的微小变化来获取地下的地质结构和地下水资源等信息。

本文将介绍航空重力梯度仪的原理。

航空重力梯度仪的工作原理基于物体的重力作用力。

重力是由地球质量吸引物体而形成的,它是地球引力场的体现。

当飞机携带了重力梯度仪飞行时,该仪器可以测量飞机所在位置的重力场梯度。

航空重力梯度仪的原理基于以下几个关键概念:一、重力梯度重力梯度是指物体在某一点上的重力随距离的变化率。

在地球表面上,重力通常是均匀的,但在不同地点上由于地下地质结构的不同,会导致地表上的重力场存在微小的变化,即重力梯度。

重力梯度的变化可以提供有关地下地质构造和密度变化的信息。

二、测量原理航空重力梯度仪通过测量重力梯度来获取地下的地质结构信息。

它采用了差分测量的方法,即在仪器中设置了两个或多个重力传感器,并在其间测量重力差异。

通过测量重力传感器之间的微小重力变化,可以获得重力梯度的信息。

三、测量误差和校正在实际测量过程中,航空重力梯度仪还会受到一些误差的影响,如飞机的运动、大气影响和仪器本身的漂移等。

针对这些误差,需要进行相应的校正和补偿。

飞机的运动误差可以通过GPS定位系统和惯性导航系统进行校正。

通过精确的飞行轨迹数据,可以消除因飞机姿态变化和运动幅度而引起的重力测量误差。

大气影响通常会导致重力变化,因为大气压力和温度的变化会影响到重力的测量。

航空重力梯度仪通常会安装气压计和温度计等仪器,以对大气影响进行校正。

仪器本身的漂移误差可以通过稳定的仪器设计和定期校准进行补偿。

定期的校准可以通过参考测点进行,以确保测量的准确性和可靠性。

总之,航空重力梯度仪是一种通过测量重力梯度来获取地下地质结构信息的仪器。

其工作原理基于测量重力梯度的变化,在测量过程中需要进行误差校正和补偿。

通过航空重力梯度仪的应用,可以为地质勘探、地下水资源调查和地震研究等领域提供重要的数据支持。

2024年绝对重力仪市场发展现状

2024年绝对重力仪市场发展现状

2024年绝对重力仪市场发展现状概述绝对重力仪是一种用于测量地球重力场强度的仪器。

它在地质勘探、地质灾害监测、重力滑移监测等领域具有广泛的应用。

本文将介绍绝对重力仪市场的发展现状。

市场规模据市场调研数据显示,近年来绝对重力仪市场规模持续扩大。

绝对重力仪的广泛应用推动了市场的增长。

尤其是在地质勘探领域,绝对重力仪被广泛应用于石油勘探、矿产资源勘测等工作中。

随着勘探深度的增加和地质灾害监测的重要性逐渐提升,绝对重力仪市场有望进一步扩大。

技术发展绝对重力仪的技术发展也是推动市场增长的重要因素之一。

传统的绝对重力仪需要较长的测量时间,并且对温度、湿度等环境因素较为敏感。

然而,随着技术的进步,现代绝对重力仪的测量速度和精度都得到了显著提高。

同时,一些新型绝对重力仪通过采用先进的传感器和信号处理技术,能够更好地抵抗环境变化的干扰,提供更准确的测量结果。

主要应用领域目前,绝对重力仪主要应用于以下几个领域:地质勘探绝对重力仪在地质勘探中发挥着重要作用。

通过测量地球重力场强度的变化,可以推断地下岩层的密度分布情况,从而帮助勘探人员确定地下矿产资源的潜力。

地质灾害监测绝对重力仪也被广泛应用于地质灾害监测。

通过连续监测地下重力场的变化,可以提前预警地质灾害,如山体滑坡、地面沉降等,从而减少灾害造成的损失。

地壳运动监测地壳运动是地球表面的变形和运动,包括地震、地壳破裂等现象。

绝对重力仪可以监测地壳运动引起的重力场变化,从而提供地质科学家研究地壳运动的重要数据。

环境监测绝对重力仪还可以应用于环境监测。

例如,通过测量地球重力场的变化,可以推断地下水资源的状况,从而提供水资源管理和保护的数据支持。

市场竞争格局绝对重力仪市场的竞争格局相对较为分散。

目前,国内外有多家企业生产和销售绝对重力仪。

其中,国外企业在技术和市场占有率方面具有一定的优势。

然而,随着国内技术的不断创新和市场需求的增加,国内企业也在逐渐提高研发和生产能力,并与国外企业展开激烈的竞争。

旋转加速度计式重力梯度仪关键技术进展及分析

旋转加速度计式重力梯度仪关键技术进展及分析

Geomatics Science and Technology 测绘科学技术, 2021, 9(1), 26-39Published Online January 2021 in Hans. /journal/gsthttps:///10.12677/gst.2021.91004旋转加速度计式重力梯度仪关键技术进展及分析张伦东,孙付平中国人民解放军战略支援部队信息工程大学,河南郑州收稿日期:2020年11月2日;录用日期:2021年1月20日;发布日期:2021年1月27日摘要旋转加速度计式重力梯度仪基本原理比较简单,但是由于重力梯度信号十分微弱,任何微小的误差都会造成重力梯度测量失败。

本文在介绍旋转加速度计重力梯度仪测量原理的基础上,重点分析了高性能加速度计研制与测试技术、旋转调制技术、多加速度计比例因子一致性匹配与参数动态调节技术、重力梯度数据处理等相关关键技术及其研究进展,以及研制过程中应该关注的技术难点。

以期能够为我国旋转加速度计重力梯度仪的研制提供一些参考。

关键词加速度计,重力梯度仪,比例因子匹配The Key Technologies Development andAnalysis of Rotating Accelerometer Gravity GradiometerLundong Zhang, Fuping SunPLA Strategic Support Force Information Engineering University, Zhengzhou HenanReceived: Nov. 2nd, 2020; accepted: Jan. 20th, 2021; published: Jan. 27th, 2021AbstractThe principle of rotating accelerometer gravity gradiometer is easily understand, whereas the张伦东,孙付平gravity gradient signal is weak, so any other errors will result in failure to measure the of gravity gradient signal. Based on the introduction of the measuring principle of rotating accelerometer gravity gradiometer, the key technologies and development of gravity gradiometer Instrument are analyzed, and the easily ignored technologies are discussed, which provides some reference dur-ing developing the gravity gradiometer Instrument in our country.KeywordsAccelerometer, Gravity Gradiometer, Matching of Scale FactorsThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言由于万有引力和地球自转产生的向心力作用,地球内部物质和表面物体都具有重力[1]。

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航空重力梯度仪研究现状及发展趋势舒晴;周坚鑫;尹航【摘要】简要介绍了重力梯度仪的发展历程,重点叙述了旋转加速度计航空重力梯度仪的工作原理及研发过程,系统调研了航空重力梯度仪的仪器现状,跟踪了航空重力梯度仪的研究动态.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2007(031)006【总页数】4页(P485-488)【关键词】旋转加速度计重力梯度仪;航空重力梯度仪;SQUID;OQR【作者】舒晴;周坚鑫;尹航【作者单位】中国国土资源航空物探遥感中心,北京,100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京,100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P631重力梯度张量反应的是重力场(重力加速度矢量)在全空间的变化率。

19世纪末,匈牙利物理学家厄特弗斯制造出了第一台测量重力变化率的扭秤,在随后的几十年时间里,扭秤在金属矿勘查和圈定油气田构造中发挥了重要作用。

20世纪30年代,美国的LaCoste海空重力仪研制成功,并逐渐取代扭秤成为地质勘探和军事应用的主流产品,在以后的40年时间里,重力梯度仪的发展和应用几乎处于停滞。

但对于移动平台的重力测量而言,需要从测量结果中消除载体加速度影响从而得到地球重力场信息,当时较低的定位精度大大制约了重力数据质量的提高。

由于重力梯度仪是测量2点间重力场的变化率,受运动载体加速度的影响较小,20世纪60年代末,美国空军提出了研制移动平台重力梯度仪的想法。

1970年,Thompson 设计了微平衡重力梯度仪;1971年,Hansen设计了灵敏度为10 s-2的水平重力梯度仪;此外,还有专家设计了振动弹簧重力梯度仪。

20世纪70年代中期,美国Hughes公司、Draper实验室和Bell Aerospace Textron公司分别研制出3种不同类型的实验室样机:旋转重力梯度仪、液浮重力梯度仪和旋转加速度计重力梯度仪。

20世纪80年代开始,西方发达国家的多家公司及学术机构开始进行超导重力梯度仪研制,经过20多年的研究,目前超导重力梯度仪基本达到了准实用水平[1]。

20世纪90年代以来,随着激光技术和量子技术的发展,国外多家研究机构开始从事原子干涉型重力梯度仪的研究,并取得了重要进展。

重力梯度测量可分为静态测量和动态测量,而动态测量主要包括:船载重力梯度测量、航空重力梯度测量和星载重力梯度测量。

重力梯度仪与重力仪类似,经历了从静态到动态、从地面到海洋再到空中的发展过程。

而航空重力梯度测量以其经济、高效及对小尺度地质目标体特有的高分辨率而备受青睐,但航空测量平台由于受气流、飞机振动等干扰影响较大,因此在仪器的实现上比较困难。

目前,国外可进行航空重力梯度生产测量的公司屈指可数,而应用中的航空重力梯度仪均是Bell Aerospace Textron公司(后被Lockheed Martin公司收购)基于旋转加速度计测量原理设计的仪器或其改良型号。

1 旋转加速度计航空重力梯度仪研发现状尽管国外针对航空重力梯度测量系统提出了各种各样的设计思路,但迄今为止,能够走出实验室投入实际应用的只有美国Bell Aerospace Textron公司的旋转加速度计航空重力梯度仪和法国ONERA(法国国家航天实验室)研制的静电加速度计重力梯度仪,后者在重力场和稳态洋流探测卫星GOCE上使用,算不上真正意义上的航空重力梯度仪。

下文主要针对旋转加速度计航空重力梯度测量系统的研发历程、工作原理及应用现状进行简要介绍。

1.1 研发历程20世纪70年代初,美国军方提出要研制精度为1 s-2的移动平台航空重力梯度仪。

1982年,经过12年的研发,Bell Aerospace Textron公司完成了第一台海洋重力梯度仪的设计、制造和测试,并于同年提交美国海军使用。

20世纪90年代初,澳大利亚BHP Billiton公司与Bell Aerospace Textron公司合作,基于其GGI(gravity gradiometer instrument)技术开发用于地质勘探的部分张量航空重力梯度测量系统。

1997年,BHP Billiton公司完成了仪器的设计和制造,并将其命名为FalconTM AGG(airborne gravity gradiometer),在进行了2年的试验飞行后,于1999年正式投入生产。

从1982年第一台海洋重力梯度仪研制成功,到1999年第一台航空重力梯度仪投入生产,西方国家用了17年的时间完成了海洋重力梯度仪到航空重力梯度仪的飞跃。

2002年,Lockheed Martin公司将其全张量海洋重力梯度测量系统升级为全张量航空重力梯度测量系统(图1),命名为Air-FTGTM。

图1 Air-FTGTM航空重力梯度系统1.2 工作原理地球重力梯度信号通常非常微弱,1 s-2的概念相当于在一个10 cm间距上重力差为10-11 g,试图通过提高材料稳定性、尺寸稳定性和机加工精度来将加速度计的性能提高几个数量级以达到重力梯度仪的设计精度,当时和现在的技术和工艺水平均无法达到[2]。

Bell Aerospace Textron公司采用旋转加速度计的设计理念,通过系统技术来突破单个灵敏元件性能极限,达到探测重力梯度微弱信号的目的。

旋转加速度计重力梯度仪的4个加速度计均匀分布在1个低速转盘上,加速度计敏感轴方向沿转盘切线方向且与旋转轴垂直,加速度计到转盘中心的距离相等,位置相对的2个加速度计敏感轴方向相反,2对加速度计连线正交(图2)。

这样,2个相对的加速度计输出求和(a1+a2)和(a3+a4)就可以消除共模线加速度影响,将2对加速度计输出的和信号进行求差[(a1+a2)-(a3+a4)]又可以消除加速度和角速度影响。

通过这样精巧的设计,大大缩小了仪器输出的动态范围,使得重力梯度仪的电子元件可以对很小范围内的重力梯度信号进行充分放大以达到仪器的设计精度。

4个加速度计输出之和与重力梯度张量的关系为[(a1+a2)-(a3+a4)]=2R(Txx-Tyy)sin(2Ωt)+4RTxycos(2Ωt)其中,R为加速度计检测质量中心到转盘中心的距离,Ω转盘转速[3]。

1.3 应用现状航空重力梯度仪在地质方面主要用于:作为辅助手段,优化地震勘探数据,寻找油气田;在勘探程度不高的地区直接寻找金属矿产和油气构造;在勘探程度较高的地区利用重力梯度数据的高分辨率优势,研究地质构造细节,寻找规模较小的金伯利岩和稀有贵重金属。

图2 GGI中加速度计的平面分布(左)及全张量重力梯度仪中3个GGI的空间排列(右)示意目前,从事使用旋转加速度计航空重力梯度系统进行地质勘探的主要有3家公司。

(1)美国Bell Geospace公司。

该公司是冷战后成立的一家私人公司,其公司总部位于休斯敦。

1994年该公司从美国海军租用3D-FTG海上全张量重力梯度仪在墨西哥湾采集重力梯度资料,提供给一些石油公司用于概念研究。

1998年,Bell Geospace公司从Lockheed Martin公司购买了两套全张量重力梯度仪:FTG-1、FTG-2,同年该公司在苏格兰阿伯丁成立一个分公司。

美国本土公司主要负责美洲地区的地球物理勘探项目,苏格兰公司负责欧洲、非洲、亚洲和澳大利亚地区的勘探业务。

2001年,Lockheed Martin公司将Bell Geospace公司的FTG-1升级为航空重力梯度勘察系统,2003年,又完成了FTG-2的升级。

2005年,Bell Geospace 公司与De Beers公司合作,将Air-FTGTM系统装在飞艇上在南非进行勘探,并将系统命名为Zeppelin Air-FTGTM。

(2)澳大利亚BHP Billiton公司。

1997年,BHP Billiton公司在Bell Aerospace 公司GGI(重力梯度仪器单元)基础上研制成功了航空重力梯度系统,注册商标为FalconTM AGG(图3左),命名为Einstein,经过2年的飞行测试,于1999年投入商业应用。

此后,又陆续生产了3套同类仪器,分别为:①2000年,命名为Newton;②2002年,命名为Galileo;③2004年,命名为Feynman。

BHP Billiton公司的4套FalconTM AGG中的前3套使用固定翼飞机,其勘探精度约为7~8 s-2,第4套为直升机全数字电子航空重力梯度系统,于2005年5月,在纽约西部Bulgary Ridge试飞成功,勘探精度约为2~3 s-2。

截止2004年,BHP Billiton公司完成了28万测线km的商业飞行。

(3)英国ARKeX公司。

ARKeX公司航空重力梯度系统为FTGeX(图3(右))。

2004年,ARKeX公司在Lockheed Martin公司制造了一套全张量航空重力梯度测量系统,该系统集成了Lockheed Martin公司最新的技术以及ARKeX公司的一些独有技术,因此具有更高的分辨率和更好的性能及操作性。

与传统的重力梯度仪及重力测量系统相比,在波长小于40 km时,FTGeX对所有场源的分辨率都有大幅提高。

这样,它就更可能探测和圈定更小的或更深的隐伏构造。

由于其核心技术为Lockheed Martin公司提供,因此限定它只能在美国本土使用。

图3 BHP Billiton公司的FalconTM 系统(左)和ARKeX公司的FTGeX系统(右)示意2 航空重力梯度仪发展趋势及研究动态目前,航空重力梯度仪的研究主要有3个方向:传统技术,通过提高加速度计性能来提高航空重力梯度仪系统精度;热点研究,采用超导技术实现重力梯度测量,下一代航空重力梯度仪将采用该项技术;前沿研究,采用量子技术和激光技术实现重力梯度测量,这是目前的一个研究方向。

传统的基于加速度计的航空重力梯度仪,其主要思路是利用在空间上有一定间距的多个加速度计测量重力加速度,然后通过位置差分求取重力梯度。

该类梯度仪的核心部件是加速度计,其研究方向为如何通过提高加速度计的性能和一致性来提高重力梯度测量的精度。

蓝宝石谐振器加速度计是近几年出现的,是一种可用于重力梯度仪在室温下工作的加速度计,目前,分辨率为微伽级。

美国John Hopkins大学应用物理实验室正在研制由该类加速度计组成静态噪声为0.1 s-2的重力梯度仪[1]。

超导航空重力梯度仪是目前研究的重点和热点,国际上许多研究机构正在致力于该项研究,如美国Bendix field Engineering、Stanford大学、Maryland大学、Smithsonian Astrophysical Obseratory(SAO)、Sperry Defense System、澳大利亚的西澳大学、意大利Piano Spaziale Nazionale(PSN)、英国Strathclyde大学等。

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