超导重力仪原理与应用
超导重力仪原理与应用
超导重力仪是利用超导电原理和技术以测量相对重力变化的新型仪器。它利用超导体在超导转变之后的无限导电性和完全抗磁性建立超导磁悬浮系统，以代替常规重力仪的弹簧支撑机构;用电容电桥或磁通探测器来检测因重力变化而引起的超导悬浮体的位置变化，以达到重力测量的目的。为了保证整个磁悬浮系统处于超导状态，相应的部件均处于液氦温度下工作，使超导重力仪具有噪声低、稳定性好，漂移小和灵敏度高的特点，较常规重力仪优越，它可以用来进行精细的长周期的重力变化的观测，在地球物理、地震、探矿等研究以及国防上都具有重要价值。
工作原理
首先设法在超导线圈内产生一个永久性的闭合电流。由于超导体的电阻为零，这一电流非常稳定。然后，在超导线圈所产生的一次磁场中放置一个同样由超导材料做成的小球。由于超导体的完全抗磁性，磁场不能穿入小球内部。小球表面感应电流所产生的二次磁场与线圈永久电流所产生的一次磁场互相排斥，使小球浮起，当小球受到的浮力与其重量互相平衡时，小球则浮在线圈上方的一定高度。
优点
超导重力仪具有极宽的动态线性测量范围、极低的噪音水平、极小的漂移、极高的稳定性和灵敏性，被认为是观测精度最高、稳定性和连续性最好的地球重力信号观测仪器，对重力场变化的灵敏度很高，广泛应用于时变重力场研究。超导重力仪的发明及其在全球范围内的长期连续观测为我们研究地球重力场的精细结构及其物理和力学机制开辟了广阔的前景。
应用
超导重力仪是为地球物理研究而设计的低温装置，它可用于研究重力作用、地壳运动研究、潮汐谱、地热蒸气、油田勘探等。
地表观测到的重力场包含地球自身的引力和地球旋转引起的惯性离心力除此以外还有日月和其它天体的引力和与其系统质心平动有关的惯性力。通常我们将后两个力的合力称为引潮力。研究表明，地球是一个十分复杂的近似分层椭球体，不同层面上的物质构成是不同的，有弹性、非弹性的、塑性的甚至是液态物质。在天体引潮力的作用下地球内部和外部形状时刻发生周期性变化，我们称这种现象为固体潮。固体潮的存在伴随各种各样的地球物理场变化(例如重力，倾斜和应变等)，另外在引潮力的作用下，大气和海洋同样将发生周期性的变化。
由重力仪器观测到的重力场变化称为重力固体潮，研究表明利用重力固体潮观测可反演研究地球内部运动的各种规律和物质分布特征。通过两台超导重力仪同步对比观测，潮汐频段内的主波振幅观测精度达到10-10m·s-2量级。国际大地测量和地球物理联合会(IUGG)下属的地球深部研究小组(SEDI)倡导并组织实施全球地球动力学计划(GGP)，利用全球19台超导重力仪长达6年(1997-07~2003~06)的长期、连续、稳定和同步观测资料(采用相同的数据采集格式和分析软件)研究地球动力学问题。
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