原子重力仪性能要求和测试方法_第1页
原子重力仪性能要求和测试方法_第2页
原子重力仪性能要求和测试方法_第3页
原子重力仪性能要求和测试方法_第4页
原子重力仪性能要求和测试方法_第5页
已阅读5页,还剩20页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

ICS17.100

A53

中华人民共和国国家标准

GB/TXXXXX—XXXX

原子重力仪性能要求和测试方法

Requirementsandtestmethodsforperformancesoftheatomgravimeters

(点击此处添加与国际标准一致性程度的标识)

(征求意见稿)

(本稿完成日期:2023年3月12日)

在提交反馈意见时,请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

本文件由全国量子计算与测量标准化技术委员会(SAC/TC587)提出并归口。

本文件起草单位:中国计量科学研究院、浙江工业大学、华中科技大学、中国科学院精密测量科

学与技术创新研究院、中国科学技术大学、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所、中国

航天科技集团有限公司钱学森空间技术实验室、科大国盾量子技术股份有限公司、深圳中国计量科学研

究院技术创新研究院、济南量子技术研究院。

本文件主要起草人:

II

GB/TXXXXX—XXXX

原子重力仪性能要求和测试方法

1范围

本文件规定了原子重力仪性能参数要求和测试方法。

本文件适用于不同原子重力仪的性能评价和测试。

2规范性引用文件

GB/T20256-2019国家重力控制测量规范

DZ/T0356-2020海洋重力测量技术规范

DZ/T0381-2021航空重力测量技术规范

DZ/T0004-2015重力调查技术规范(1:50000)

DL/T1140—2012电气设备六氟化硫激光检漏仪通用技术条件

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

原子重力仪atomgravimeter

基于原子的物质波干涉原理实现重力加速度绝对值测量的仪器。

注:原子重力仪又称为原子干涉重力仪、原子干涉绝对重力仪、量子重力仪等。

3.2

测量不确定度measurementuncertainty

表征原子重力仪测量重力加速度的准确性的非负参数,单位为m/s2。

3.3

短期灵敏度short-termsensitivity

表征原子重力仪对重力加速度变化的响应能力的参数,是衡量原子重力仪短时间(如100s以下)

测量噪声的参数,单位为m/s2/Hz。

3.4√

长期稳定度long-termstability

表征原子重力仪保持其计量特性随时间恒定能力的参数,与测量时间有关,是衡量原子重力仪长时

间(如100s以上)变化的参数,单位为m/s2。

3.5

测量重复性measurementrepeatability

表征原子重力仪对某点位重力加速度进行开关机多次测量,所得测量结果的一致性,单位为m/s2。

1

GB/TXXXXX—XXXX

3.6

分辨力resolution

表征原子重力仪能够测量的重力加速度的最小变化,单位为m/s2。

3.7

测量范围measuringrange

表征原子重力仪能够测量的重力加速度的量值范围,单位为m/s2。

注:原子重力仪的测量范围可以涵盖地球表面的重力加速度变化,即9.77~9.83m/s2。

3.8

重复频率repetitionrate

表征原子重力仪测量重力加速度快慢的参数,一般适用于动态测量条件,单位为Hz。

注:测量循环时间或循环周期的倒数。

3.9

内符合精度internalconsistencyaccuracy

以估计的最似然估值为比对基准,主要反映观测值之间的离散度,是表征原子重力仪精密度的非负

参数,一般适用于动态测量条件,单位为m/s2。

3.10

交叉点偏差crossingpointdeviation

重力测量工区内,同一测线与其他所有相交测线交点位置的绝对重力值,经各项改正后绝对重力值

的整体偏差,一般适用于动态测量条件,单位为m/s2。

(引自DZ/T0356-2020《海洋重力测量技术规范》3.1.2)

3.11

动态工作范围dynamicworkingrange

原子重力仪能够正常工作时,其载体运动加速度的变化范围,一般适用于动态测量条件,单位为

m/s2。

4原子重力仪的组成与分类

4.1概述

原子重力仪是一种基于原子干涉测量原理的重力测量仪器,它利用自由下落的微观原子对重力场

的敏感性,结合原子干涉法来进行重力测量。原子干涉仪与光学马赫-增德尔干涉仪类似,两个不同相

位的原子波包会形成干涉、呈现干涉条纹。通过对干涉条纹相位的提取,能够得出原子感受到的重力场

信息。如果原子不受任何外力、不考虑重力场的作用时,马赫-增德尔型原子重力仪的干涉环路如图1中

的平行四边形实线所示,原子依次与π/2-π-π/2三个操控激光脉冲作用,形成干涉环路,两路原子没有路

径差,干涉条纹的相位差为零。考虑重力的影响后,原子将沿图1中所示的抛物虚线运动,两路原子将

2

GB/TXXXXX—XXXX

会有一定的路径差、干涉条纹相位将发生一定的移动。

图1原子重力仪测量原理

通过路径积分可以求解出重力场中原子干涉条纹的最终相位,用公式可表示为

2

∆=φkeff⋅gT

其中,g为原子的重力加速度,keff为操控激光的等效波矢,T为两个激光脉冲之间的时间间隔。

原子重力仪主要包括真空物理单元,光学单元、电路控制单元、振动处理单元以及数据输入输出及

显示单元等组成部分,其中真空物理单元包括冷原子制备单元、原子干涉与信号探测单元两部分,如图

2所示。

图2原子重力仪的构成

4.2原子重力仪的分类

原子重力仪中原子干涉路径的操纵方式一般有拉曼跃迁型和布拉格衍射型。拉曼跃迁型原子重力

仪比较常见。

按照使用场地和环境条件的不同,原子重力仪可分为静态型原子重力仪和动态型原子重力仪两大

类。

静态型原子重力仪,是指原子干涉仪在静置不动的状态下工作。静态型原子重力仪又可分为台站式

原子重力仪、流动式原子重力仪两小类。台站式原子重力仪长期在一处固定的台站工作,工作环境良好,

应具备优异的性能。流动式原子重力仪可在不同的测量地点工作,具有较好的环境适应性。

动态型原子重力仪是指原子干涉仪在连续移动的状态下工作。动态型原子重力仪的载体可以为陆

地车辆、水面或水下航行器、航空器等。动态型原子重力仪应该具备极好的环境适应性和较快的数据采

3

GB/TXXXXX—XXXX

样率。

5性能要求

原子重力仪应满足如表1性能要求。

表1原子重力仪性能指标要求

指标要求

序号性能静态型

动态型b

台站式流动式

1测量不确定度≤10μGal≤100μGal/

2短期灵敏度≤100μGal/Hz≤1mGal/Hz≤20mGal/Hz

3长期稳定度≤3μGala≤30μGala/

√√√

4测量重复性≤5μGal≤50μGal/

5分辨力≤3μGal≤30μGal/

6重复频率/≥2Hz

7内符合精度/≤2mGal

8交叉点偏差/≤3mGal

9动态工作范围/≥1.5m/s2

1μGal=10-8m/s2;1mGal=10-5m/s2;

a.与时间有关,本数据对应时间为1000s以上;

b.载体移动速度大于0.1m/s;

6测试方法

6.1测试条件

6.1.1静态测试环境条件

6.1.1.1台站测试环境条件

——振动噪声优于VC-C标准(参见附录A);

——温度范围20~30℃,波动小于±2℃;

——相对湿度范围40~70%;

——环境不应有影响测试工作的电磁场干扰源。

6.1.1.2流动测试环境条件

——振动噪声优于VC-A标准(参见附录A);

——温度范围-18℃~38℃;

——相对湿度范围10~80%;

——环境不应有影响测试工作的电磁场干扰源。

4

GB/TXXXXX—XXXX

6.1.2动态测试条件

船载动态测试条件:

——海况等级不大于4级海况;

——船只航行速度不大于12kn(1kn=(1852/3600)m/s)。

机载动态测试条件:

——无强对流、磁暴天气;

——高度控制偏差小于10m。

车载动态测试条件:

——路面极限最小平面曲线半径大于125m;

——最大纵坡小于6%;

——转弯角度小于15°(测试路面转弯时,转弯前后道路夹角)。

注:以上条件为一级公路的路面标准。

6.2测试方法

6.2.1测量不确定度自评定

测量不确定度的评定包括A类评定和B类评定,两者之和为合成标准不确定度。A类评定表示用统计

分析的方法进行的不确定度分量的评定。B类评定表示针对原子重力仪系统内各种物理因素以及外界环

境因素对重力测量的影响进行分析、实验得到的不确定度分量的评定。原子重力仪应给出测量不确定度

自评定报告,推荐方法参见附录B。

6.2.2示值误差

在规定条件下,利用重力加速度标准装置或标准点位,得到原子重力仪测量结果与相应参考值之差

的平均值,即为示值误差。示值误差应不大于测试合成标准不确定度的2倍。

(1)重力加速度标准装置测试示值误差

利用重力加速度标准装置进行示值误差测试示意图见图3。

图3.重力加速度标准装置测试示值误差

测试步骤:

(a)将被测原子重力仪和重力加速度标准装置分别安放在指定测量点位上,安装调试,充分预热;

(b)同一时段,原子重力仪和重力加速度标准装置开始启动重力加速度测量,分别得到测量结果,

进行固体潮、重力梯度等修正后,得到测量点位绝对重力值gx和gr;

jj

(c)进行3次以上重复测量,每次测量需更换测量点位后重新装调,得到多个测量结果gx和gr

(j=1,2,3…);

(d)用N次测量结果差值的算术平均值计算示值误差

5

GB/TXXXXX—XXXX

1

jj(1)

δg=∑(ggxr−),N≥=3,j1,2,...N

N

测试合成标准不确定度u(δg)由原子重力仪测量不确定度u(gx)和重力加速度标准装置测量不确定度

u(gr)合成

22()

u(δg=)ug(xr)+=ug()(k1)2

其中k=1表示合成标准不确定度。示值误差测试结果δg应小于扩展不确定度u(δg)(k=2),对应置信概

率95.45%,即2u(δg)(k=1),用以测试原子重力仪测量不确定度自评定的合理性。

(2)重力加速度标准点位测试示值误差

利用重力加速度标准点位进行示值误差测试示意图见图4。

图4.重力加速度标准点位测试示值误差

测试步骤:

(a)将原子重力仪安放在重力加速度标准点位上,安装调试,充分预热;

(b)原子重力仪开始启动重力加速度测量,得到测量结果,进行固体潮、重力梯度等修正后,得

到标准点位绝对重力值gx,标准点位需要修正测量时间内重力加速度随时间的变化量,得到绝对重力参

考值gr;

jj

(c)进行3次以上重复测量,每次测量需更换标准点位后重新装调,得到多个测量结果gx和gr

(j=1,2,3…);

(d)测量结果计算示值误差同公式(1)。测试合成标准不确定度同公式(2)。示值误差测试结

果应小于扩展不确定度。

6.2.3短期灵敏度

利用原子重力仪标准装置进行短期灵敏度测试示意图见图5。

图5.短期灵敏度测试示意图

6

GB/TXXXXX—XXXX

测试步骤:

(a)将原子重力仪安放在指定测量点位上,安装调试,充分预热;

(b)原子重力仪开始启动重力加速度测量,连续测量(超过1500秒),得到测量结果,进行固体

潮、重力梯度等修正后,得到测量点位的多个绝对重力值gx;

(c)计算测量结果差值的阿伦标准偏差

2

1jj+1(3)

στg()=∑(ggxx(τ)−(τ))

21(N−)j

其中τ表示取样时间,gx(τ)表示τ时间内的测量结果差值的平均值,N表示测量结果总数。

对阿伦标准偏差数据进行线性拟合,得到拟合斜率κ,即为原子重力仪短期灵敏度,单位为m/s2/Hz。

6.2.4长期稳定度√

利用原子重力仪测量重力加速度,计算测量结果的阿伦标准偏差,评估特定测量时间对应的阿伦标

准偏差值,即为稳定度,因此稳定度需要标注对应的测量时间。测试步骤同6.2.3,示意图同图5。阿伦

标准偏差计算同公式(3)。

计算测量结果差值的阿伦标准偏差,取样时间和取样组数推荐如表1。

表1取样时间和取样组数

取样时间取样组数

1000s≥15

10000s≥15

1d≥15

6.2.5测量重复性

原子重力仪多次开关机测量点位重力加速度,进行固体潮、重力梯度等修正后,得到测量点位多个

j

绝对重力值gx(j=1,2,3…),计算测量值的标准差,即为测量重复性,计算公式为

11ji()

R=∑∑ggxx−4

NN−1ji

6.2.6分辨力

分辨力测试方法包括但不限于以下三种。

6.2.6.1引力源标定法

针对超高分辨力测试需求,可采用基于万有引力定律的直接引力源标定法检验重力仪分辨力。

测试步骤:

(1)原子重力仪放置在吸引质量附近进行连续重力观测,观测时间取决于原子重力仪性能,一般

应长于达到其分辨力极限所需测量时间。测量数据进行潮汐、气压、极移等环境因素修正后进行统

计,计算平均值g1和对应标准差σ1;

(2)改变吸引质量位置,重复步骤(1),获得第二组测量值g2、σ2;

22

(3)计算两组测量值的差值,Δgm=|g1-g2|,σg=√(σ1+σ2);

(4)根据万有引力定律计算由于吸引质量位置改变在重力仪中应引入的加速度观测值改变量

Δgc;

7

GB/TXXXXX—XXXX

(5)比较Δgm和Δgc,两者应在误差范围内吻合,用此方法可直接测试原子重力仪分辨力;

(6)调制步骤(2)中吸引质量位置改变量,重复步骤(1)-(4),当Δgm=σ1+σ2时,对应的Δgc

为被测重力仪的分辨力极限。

6.2.6.2重力梯度法

针对室内台站环境,可以利用垂直重力梯度引起的不同高度重力值差异进行评估。

测试步骤:

(1)原子重力仪放置在重力标准点位进行连续重力观测4~6小时,测量数据进行潮汐、气压、极

移等环境因素修正后,每半小时观测数据归为一组,其平均值记为xi,i=1,2,3,……所有组的平均值

记为xa,组间标准差记为σx:

n−2

∑=(xxia)

σ=i1(5)

xn−1

(2)标准点位的重力梯度值记为γ,将原子重力仪抬高h厘米后,重复上述观测,得到对应的yi、ya、

σy,测量结果需要满足|xa-ya|>Max(σx,σy),用以测试原子重力仪的分辨力。

6.2.6.3潮汐跟随法

针对野外测量场景,可以利用原子重力仪追随潮汐改变的能力来表征分辨力。

测试步骤:

(1)在大潮期间固体潮变化速率快的时段,原子重力仪每十分钟的平均重力观测数据记为1组,为

Ri,i=1,2,3,…,n-1(不少于六个);

(2)对应每组重力观测值Ri同一时刻的固体潮理论值,记为Ti,i=1,2,3,…,n-1。观测值应随固

体潮理论值同步递增或者递减。定义比例系数:Ki=(Ri+1-Ri)/(Ti+1-Ti),需要满足0.5≤Ki≤1.5,用以测

试原子重力仪的分辨力。

6.2.7重复频率

测量被测原子重力仪得到单次测量结果所需时间,其倒数即为重复频率,计算公式为

(6)

fTcc=1/

其中:

fc——重复频率;

Tc——单个测量值所需时间。

6.2.8内符合精度

针对动态绝对重力测量场景,评估原子重力仪数据离散程度,表征仪器的精密度(参见附录C)。

测试步骤:

(1)使用原子重力仪进行动态重复测线重力测试并计算每次重复测线的重力测量结果;

(2)记录重复测线公共段数据点的测量结果Fij,计算该测量结果与平均值Fi的差值δij的标准

差,即为内符合精度,计算公式为

8

GB/TXXXXX—XXXX

mn

2

∑∑δij

ji=11=

ε=±(7)

mn×

式中:

ε——内符合精度,单位为m/s2;

m——重复测线的数目;

n——重复测线公共段数据点数;

δij——为第j条重复测线公共段各点测量值Fij与该点各重复测线观测的平均值Fi之差。

6.2.9交叉点偏差

交叉点偏差使用动态重力测网的方法进行测试评估。

测试步骤:

(1)使用原子重力仪进行动态交叉网格测试,并计算交叉网格的重力值;

(2)对交叉网格测线中每一个测线交叉点的测量结果差值δi,其标准差即为交叉点偏差,计算公式

n

2

∑δi

i=1()

εc=±8

2n

式中:

2

εc——交叉点偏差,单位为m/s;

2

δi——交叉点处重力测量结果差值,单位为m/s;

n——交叉点数。

6.2.10动态工作范围

动态工作范围是原子重力仪能够正常工作时,其载体运动加速度的变化范围。改变载体运动加速度,

原子重力仪进行动态测量,载体运动加速度的最大值与最小值的差值,即为动态范围。

()

∆−aa=Mma9

式中:

Δa——动态范围,单位为m/s2;

2

aM——测量最大值,单位为m/s;

2

am——测量最小值,单位为m/s。

9

GB/TXXXXX—XXXX

附录A

(资料性)

VC振动准则

VC振动标准曲线由EricUngar和ColinGordon在20世纪80年代初提出。该方法最初作为用于半

导体、医疗和生物制药行业的振动敏感设备的通用振动标准,目前已经在各种技术应用中得到广泛应用。

该标准采用一组三分之一倍频程速度谱的形式,以及国际标准组织(ISO)关于振动对建筑物内人员影

响的指南。具体内容如图A1和表A1所示。

表A1VC振动标准

振幅

曲线标准用途描述

μm/s(μin/s)

Workshop(ISO)800(32,000)振感明显。适用于车间或非振动敏感区域。

Office(ISO)400(16,000)可察觉的振动。适用于办公室及非敏感地区。

ResidentialDay几乎察觉不到的振动。大多数情况下适合时眠区

200(8000)域。通常适用于计算机设备、医院康复室、半导体

(ISO)探针测试设备和小于40倍的显微镜。

不易于察觉的振动。适用于外科设备,100倍的显

Op.Theatre(ISO)100(4000)

微镜或其他低灵敏度的设备。

通常适用于400倍的光学显微镜、微天平、光学

VC-A50(2000)

天平、接近和投影对准器等。

VC-B25(1000)适用于线宽为3μm的检查和光刻(包括步进机)。

适用于1000倍光学显微镜,1μm的检查/光刻检

VC-C12.5(500)查设备(包括中灵敏度电子显微镜),TFT-LCD步

进/扫描器。

适用于要求苛刻的设备,包括电子显微镜(TEM

VC-D6.25(250)

和SEM)和电子束系统。

一个难以达到的标准。适用于高灵敏度系统,包括

VC-E3.12(125)长径、激光、小目标系统、纳米尺度的电子束光刻

系统,以及其他对动态稳定性要求极高的系统。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-F1.56(62.5)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-G.78(31.3)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

在高于20Hz的频率下,NIST-A标准与VC-E曲

线相同,但低于此频率时,则保持恒定位移。1至

NIST-A

20Hz之间为0.025μm或25nm;20至100Hz之

间为3.1μm/s(125μin/s)

NIST-A1VIST-A1标准要求小于4Hz的频率的RMS速度

10

GB/TXXXXX—XXXX

为3μm/sec(118μin。/sec),而对于4Hz<f<100

Hz的频率则为0.75μm/sec(29.5μin。/sec)速度

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-H.39(15.63)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-I.195(7.81)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-J.0.97(3.9)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-K.048(1.95)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-L.024(0.98)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

适用于极其安静的研究空间;通常在大多数情况

VC-M.012(0.49)下都很难实现,尤其是在洁净室中。不建议将其用

作设计标准,仅用于评估。

图A1VC振动标准曲线

11

GB/TXXXXX—XXXX

附录B

(资料性)

原子重力仪测量结果不确定度评定方法

一、标准不确定度的A类评定

测量值的平均值以及单次测量误差估算,分别见下式

n

∑xi

i=1

xe=

n(B1)

n

2

(xx−)

∑ie(B2)

s=i=1

x'n−1

式中:

xe——测量值x的测量平均值;

xi——测量值x的第i次测量值;

sx’——测量值x的单次测量值中误差(中误差:测量次数有限时标准差的估计值);

n——测量次数。

二、标准不确定度的B类评定

原子重力仪标准不确定度的B类评定来源通常有:激光器、原子、钟、测量光垂直性、光频移效

应、波前畸变效应、有效高度的测量、电磁影响、光速有限修正、大气压修正、科里奥利加速度修正、

重力固体潮汐修正、极移修正、自引力修正等,可参照表表B1进行。

表B1原子重力仪标准不确定度B类评定来源汇总表(单位10-8m/s2)

序号B类不确定度来源标准B类不确定度(k=1)

1激光波长u1

2激光频率差u2

3激光方向u3

4单光子频移u4

5双光子频移u5

6波前畸变效应u6

7重力梯度效应u7

8塞曼效应u8

9有限光速u9

10科里奥利力u10

11仪器引力效应u11

12大气压修正u12

13重力固体潮汐修正u13

14极移修正u14

12

GB/TXXXXX—XXXX

合计uB

当各项不确定评估互不相关时,合成总不确定度如下:

222222

uB=uuu1+++++23...u12u13+u14

主要误差效应简介如下:

1.激光波长

由激光波长偏移引起的重力仪测量结果误差。

2.激光频率差

由测量操控激光频率差偏移引起的重力仪测量结果误差。

3.激光方向

由激光方向偏离竖直方向引起的重力仪测量结果误差。

4.单光子频移

由激光电场引起原子能级移动导致放的重力仪测量结果误差。

5.双光子频移

由非共振激光引起原子能级移动导致的重力仪测量结果误差。

6.波前畸变效应

由光学元件面形影响激光的空间相位分布导致的重力仪测量结果误差。

7.重力梯度效应

由空间重力梯度和仪器等效高度测量误差导致的重力仪测量结果误差。

8.塞曼效应

由环境磁场引起原子能级移动导致的重力仪测量结果误差。

9.有限光速

由激光有限传播速度导致的重力仪测量结果误差。

10.科里奥利力

由科里奥利力导致的重力仪测量结果偏移。

11.仪器框架引力效应

由仪器框架的万有引力导致的重力仪测量结果误差。

12.大气压修正

由气压导致的测量点重力值变化。

13.重力固体潮汐修正

由重力固体潮导致的测量点重力值变化。

14.极移修正

由极移导致的测量点重力值变化。

三、合成标准不确定度的评定

1、合成标准不确定度的评定

22

uC=+=uukAB(1)

2、相对合成标准不确定度的评定

ucr=uc/xk(=1)

3、扩展不确定度的评定

通常取包含因子k=2,对应置信概率95.45%,其扩展测量不确定度:U=2uc。

13

GB/TXXXXX—XXXX

附录C

(资料性)

原子重力仪动态测量改正方法

原子重力仪动态环境中进行绝对重力测量时,需要对测量结果进行改正,包括仪器B类评定项、

动态环境评定。

一、动态标准不确定度的B类评定

原子重力仪动态测量标准不确定度的B类评定来源通常有:激光器、原子、钟、测量光垂直性、光

频移效应、波前畸变效应、有效高度的测量、电磁影响、光速有限修正、大气压修正、科里奥利加速度

修正、重力固体潮汐修正、极移修正、自引力修正等,由于动态测量不确定度相对静态测量较差,其中

的一些仪器效应无需评估,动态测试中需要修正的B类评定参照表C1进行。

表C1原子重力仪动态测量标准不确定度B类评定来源汇总表(单位10-8m/s2)

序号B类不确定度来源标准B类不确定度(k=1)

1双光子频移u5

2重力梯度效应u7

3科里奥利力u10

4重力固体潮汐修正u13

1.双光子频移

由非共振激光引起原子能级移动导致的重力仪测量结果误差。

2.重力梯度效应

由空间重力梯度和仪器等效高度测量误差导致的重力仪测量结果误差。

3.科里奥利力

由科里奥利力导致的重力仪测量结果偏移。

4.重力固体潮汐修正

由重力固体潮导致的测量点重力值变化。

二、动态环境评定项

动态环境评定项主要是由动态测试过程中载体环境的变化而带来的改正项,包括高度改正、厄特沃

什改正、潮水改正等。

1.厄特沃什改正(Eotvöscorrection)

表示地球在运动的载体上进行重力测量时,由于载体相对于地球的运动,从而改变了重力仪随地球

自转的离心力(称为厄特沃什效应),由此对重力观测值所施加的改正,单位为m/s2。

按照公式(C1)计算:

2()

g厄i=2×Ω地×ννi×sin(ARi)×cos(Φii)+地C1

式中:

Ω地——地球自转角速度,单位为rad/s;

vi——测点动态载体运动速度,单位为m/s;

Ai——测点动态载运动向方位角,单位为度(°);

Φi——测点地理纬度,单位为度(°);

R地——测点所在地球曲率半径,单位为m。

2.高度改正

14

GB/TXXXXX—XXXX

表示载体在运动过程中高度发生改变时产生的重力值变化。

3.潮水改正

在进行海上船载动态测量时,由海水引力产生的重力值变化。该项改正仅船载测试时有效。

三、动态重力改正公式

综合评定B类改正与环境改正,按公式(C2)计算:

()

ggggg动ii=+++B高i厄i潮C2

式中:

2

g动i——测点动态改正项,单位为m/s;

2

gB——原子重力仪的B类评定,单位为m/s;

2

g高i——测点高度影响改正值,单位为m/s;

2

g厄i——测点厄特沃什改正值,单位为m/s;

2

g潮i——测点海潮改正值,单位为m/s。

计算得到总改正项g动i后进行动态绝对重力值计算,最终得到的重力值使用内符合精度与交叉点

偏差进行数据质量评定。

15

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言.............................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4原子重力仪的组成与分类..............................................................2

5性能要求............................................................................4

6测试方法.............................................................

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论