航空重力梯度测量技术研究

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1、分类号：P631单位代码：10183研究生学号：2010621017密级：公开航空重力吉林大学梯度测博士学位论文量技术研究舒舒晴晴吉林大学2018年6月航空重力梯度测量技术研究Thestudyofairbornegravitygradiometry作者姓名：舒晴专业名称：固体地球物理学研究方向：勘探地球物理指导教师：黄大年教授学位类别：理学博士培养单位：地球探测科学与技术学院论文答辩日期：2018年5月27日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席孟令顺教授吉林大学委员黄旭日教授西南

2、石油大学孙大明教授级高工中石化东北石油局刘财教授吉林大学杜晓娟教授吉林大学2未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过

3、的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定

4、享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：固体地球物理学论文题目：航空重力梯度测量技术研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：北京市海淀区学院路31号航空物探遥感中心，（100083）作者联系电话：13810264109航空重力梯度测量技术研究摘要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

5、商业勘探技术为美国LockheedMartin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

6、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1×10-8g，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

7、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。I围绕实际应用，开展了重力梯度异常正演数值模拟

8、和张量分量转换处理方法研究。针对矩形棱柱体重力梯度张量异常通用公式存在解析奇点问题，结合理论推导分析了奇点存在的原因，建立了矩形棱柱体重力梯度张量异常无奇点解析和离散表达式，解决了原有公式正演模拟中需要特殊剖分的问题。根据部分张量重力梯度系统测量结果，推导了基于平面数据的重力梯度张量分量频率域转换处理公式，设计了U和UU单分量转换处理算法，通过模型试验研究了不同数xyxxyy据长度和不同空间采样率对转换处理效果的影响，深入开展了转换误差分析。在误差分析的基础上，提出