地层密度的测量方法与系统
阅读：964发布：2021-06-12
专利汇可以提供地层密度的测量方法与系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 地层 密度 的测量方法与系统，所述方法包括以下步骤：对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重 力 数据与 姿态 数据；所述第一重力数据包括第一 水 平重力分量、与第一Z方向重力分量；根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括述第二水平重力分量、第二Z方向重力分量；根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值；根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。本发明提供的地层密度的测量方法能够得到地下地层的密度分布的准确信息。，下面是地层密度的测量方法与系统专利的具体信息内容。
1.一种地层密度的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据；所述第一重力数据包括第一水平重力分量、与第一Z方向重力分量；
根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括述第二水平重力分量、第二Z方向重力分量；
根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值；
根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。
2.如权利要求1所述的地层密度的测量方法，其特征在于，在对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据的步骤中：所述第一水平重力分量包括第一X方向重力分量与第一Y方向重力分量；
在根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据的步骤中：所述第二水平重力分量包括第二X方向重力分量、第二Y方向重力分量。
3.如权利要求1所述的地层密度的测量方法，其特征在于，所述姿态数据包括倾角和方位角；所述根据所述第一重力数据与姿态数据获取相应高程的第二重力数据的步骤采用如下公式计算：
其中，g2为第二重力数据中的第二Y方向重力分量，其单位是m/s2；g3为第二重力数据中的第二X方向重力分量，其单位是m/s2；g1为第一重力数据，其单位是m/s2；δ为倾角；为方位角。
4.如权利要求1所述的地层密度的测量方法，其特征在于，所述根据相邻两点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值的步骤采用如下公式计算：
T＝ΔS/d；
其中，T为水平重力梯度值，其单位为1/s2；ΔS为相邻测量点的第二水平重力分量的差值；其单位为m/s2；d为相邻测量点之间的间隔距离，其单位为m。
5.如权利要求1所述的地层密度的测量方法，其特征在于，所述根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值确定预定范围内的地层密度的分布的步骤包括：
根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值通过约束反演确定预定范围内的地层密度的分布、或根据所述第二水平重力分量与所述水平重力梯度值通过联合反演确定预定范围内的地层密度的分布。
6.如权利要求1所述的地层密度的测量方法，其特征在于，相邻测量点的间距相等；所述测量点在同一平面上分布或在三维空间分布。
7.如权利要求1-6任一所述地层密度的测量方法，其特征在于，还包括：根据待测区域内的地层密度分布评价地层矿物分布。
8.一种地层密度的测量系统，其特征在于，所述系统包括：
重力测量装置，其用于对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据；所述第一重力数据包括第一X方向重力分量、第一Y方向重力分量与第一Z方向重力分量；
控制器，其用于根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括第二水平重力分量、第二Z方向重力分量，以及用于根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值，还用于根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。
9.如权利要求8所述的地层密度的测量系统，其特征在于，所述重力测量装置包括重力传感器、姿态传感器、数据转换模块、数字显示模块；所述重力传感器用于获取第一重力数据；所述姿态传感器用于获取姿态数据；
其中，所述数据转换模块包括：6通道数据转换电路、数据存储电路；所述6通道数据转换电路与所述重力传感器、所述姿态传感器电性连接，所述6通道数据转换电路将测得的电信号转为数字信号；所述数字显示模块能够显示测得的所述第一重力数据与姿态数据。
10.如权利要求9所述的地层密度的测量系统，其特征在于，所述地层密度的测量系统还包括：设于所述姿态传感器下方的支撑平台，和设于所述支撑平台下方的支撑架，所述支撑架用于放置于地面上。
地层密度的测量方法与系统
技术领域
[0001] 本发明涉及地层密度勘测领域，特别涉及一种地层密度的测量方法与系统。
背景技术
[0002] 目前，对地层密度的测量是工作人员了解地层岩性和油气的一种手段。由于地层中不同的物质密度并不相同，例如，油的密度比水小，水的密度比岩石的小，因而通过观测地层密度的分布情况可以了解到地层中的岩性和油气状况。
[0004] γ射线密度计广泛用于石油、化工、冶金、煤炭、建材、轻工等行业，其可对密闭管道或容器内的工业物料，如钻井固井用的泥浆、压裂浆、砂浆，选矿厂或洗煤厂用的浮选液，石油化工产品如各种油脂、醇类等以及酸、碱、盐等溶液的密度进行测量。
[0005] 但是，γ射线密度计还不能很好的应用到地层密度的测量中，目前还没有一个能够较佳地对地层密度进行测量的方法。
发明内容
[0006] 经过发明人研究发现，可以利用测得的重力数据对地层密度进行进一步分许，即在测得重力数据后，对重力数据进行一定的处理后，可以探测出所测重力处的地层的密度分布规律，进一步能够推断地层中不同物质的信息。
[0008] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0009] 一种地层密度的测量方法，所述方法包括以下步骤：
[0010] 对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据；所述第一重力数据包括第一水平重力分量、与第一Z方向重力分量；
[0011] 根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括述第二水平重力分量、第二Z方向重力分量；
[0012] 根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值；
[0013] 根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。
[0014] 在一个优选的实施方式中，在对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据的步骤中：所述第一水平重力分量包括第一X方向重力分量与第一Y方向重力分量；
[0015] 在根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据的步骤中：所述第二水平重力分量包括第二X方向重力分量、第二Y方向重力分量。
[0016] 在一个优选的实施方式中，所述姿态数据包括倾角和方位角；所述根据所述第一重力数据与姿态数据获取相应高程的第二重力数据的步骤采用如下公式计算：
[0017]
[0018]
[0019] 其中，g2为第二重力数据中的第二Y方向重力分量，其单位是m/s2；g3为第二重力数据中的第二X方向重力分量，其单位是m/s2；g1为第一重力数据，其单位是m/s2；δ为倾角；为方位角。
[0020] 在一个优选的实施方式中，所述根据相邻两点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值的步骤采用如下公式计算：
[0021] T＝ΔS/d；
[0022] 其中，T为水平重力梯度值，其单位为1/s2；ΔS为相邻测量点的第二水平重力分量2
的差值；其单位为m/s；d为相邻测量点之间的间隔距离，其单位为m。
的差值；其单位为m/s；d为相邻测量点之间的间隔距离，其单位为m。
[0023] 在一个优选的实施方式中，所述根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值确定预定范围内的地层密度的分布的步骤包括：
[0024] 根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值通过约束反演确定预定范围内的地层密度的分布、或根据所述第二水平重力分量与所述水平重力梯度值通过联合反演确定预定范围内的地层密度的分布。
[0025] 在一个优选的实施方式中，相邻所述测量点的间距相等；所述测量点在同一平面上分布或在三维空间分布。
[0026] 在一个优选的实施方式中，所述地层密度的测量方法还包括：根据待测区域内的地层密度分布评价地层矿物分布。
[0027] 一种地层密度的测量系统，所述系统包括：
[0028] 重力测量装置，其用于对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据；所述第一重力数据包括第一X方向重力分量、第一Y方向重力分量与第一Z方向重力分量；
[0029] 控制器，其用于根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括第二水平重力分量、第二Z方向重力分量，以及用于根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值，还用于根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。
[0031] 其中，所述数据转换电路包括：6通道数据转换电路、数据存储电路；所述6通道数据转换电路与所述重力传感器、所述姿态传感器电性连接，所述6通道数据转换电路将测得的电信号转为数字信号；所述数字显示模块能够显示测得的所述第一重力数据与姿态数据。
[0032] 在一个优选的实施方式中，所述地层密度的测量系统还包括：设于所述姿态传感器的下方的支撑平台，和设于所述支撑平台的下方支撑架，所述支撑架用于放置于地面上。
[0033] 本发明的特点和优点是：
[0034] 本申请提供的地层密度的测量方法，通过在待测区域逐点测量第一重力数据与姿态数据，并通对测得的数据进行一系列的数据处理，最终反演得到地层的密度分布。这样的测量方法利用了重力数据，可以将测得的重力数据进一步转换从而为得到在预定测量范围内的地层密度的分布，能够进一步推断地层中不同物质的信息。由于重力数据的测量相对来说较为方便，因而利用测得的重力数据确定地层密度的分布也较为简便。
[0035] 参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0036] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0037] 应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1是本申请实施方式中地层密度测量方法的示意图；
[0040] 图2为本申请实施方式中重力测量装置的示意图；
[0041] 图3为本申请实施方式中重力传感器的示意图。
[0042] 附图标记说明：
[0043] 1、重力测量装置；2、重力传感器；3、姿态传感器；4、数据转换模块；5、数字显示模块；6、支撑平台；7、支撑架。
具体实施方式
[0044] 下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
[0045] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
[0046] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0047] 请参阅图1，本申请实施方式提供一种地层密度的测量方法。其中，在一个申请实施例中，所述地层密度的测量方法包括以下步骤：
[0048] S100：对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据；所述第一重力数据包括第一水平重力分量、与第一Z方向重力分量；
[0049] S200：根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括述第二水平重力分量、第二Z方向重力分量；
[0050] S300：根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值；
[0051] S400：根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。
[0052] 本实施例所提供的地层密度的测量方法通过在陆地上逐点测量重力数据与姿态数据，并通过对重力数据与三分量姿态数据的计算处理后，由相邻的两个测量点的水平重力分量得到水平重力梯度值，从而能够进一步经过反演得到预定测量范围内的地层密度信息，进而可以根据密度信息得到地层中的矿物分布情况，便于工作人员提高对地质体的分辨能力。
[0053] 在步骤S100中，在陆地上按照预定间隔距离逐点获取第一重力数据与姿态数据。其中，所述第一重力数据包括第一水平重力分量与第一Z方向重力分量；所述姿态数据包括测量点的倾角和方位角。所述第一水平重力分量包括第一X方向重力分量与第一Y方向重力分量。其中，所述X、Y、Z方向呈两两互相垂直的关系。
[0054] 若将空间看作是X，Y，Z坐标系统，所述第一水平重力分量是则表示在XY坐标水平面上的重力数据，所述第一水平重力分量包括第一X方向重力分量与第一Y方向重力分量，即所述第一水平重力分量包括了重力在X方向上的分量与重力在Y方向上的分量。所述第一Z方向重力分量为重力在Z方向上的分量。所述姿态数据包括测量点的X，Y，Z方向上的位置信息，其包括测量点的倾角和方位角。
[0055] 在本实施方式中，相邻所述测量点的间距相等；所述测量点在同一平面上分布或在三维空间分布。
[0056] 具体的，如果做在二维地面上，即同一平面上进行重力测量，则所述测量点是沿二维分布的。为了保证可靠的测量出地下的密度分布情况，通常相邻所述测量点的间距是均匀相等的。如果需要进行三维重力勘探，那么所述测量点是在测量工区范围呈三维分布的，通常相邻所述测量点的间距也是均匀相等的，当然，所述测量点也可以在三维空间内随即分布。为了能完整地测量出地下密度分布，通常采用均匀分布的测量点网格，当然也可以在三维空间内采用随机分布的测量点网格来覆盖整个工区从而进行测量。如果进行的是微重力的测量，相邻测量点的间距可以小到十米内；如果进行的是区域重力的测量，相邻所述测量点间距可以达到数百米到数公里。
[0057] 在步骤S200中，根据所述第一重力数据与姿态数据获取相应高程的第二重力数据。所述第二重力数据包括述第二水平重力分量、第二Z方向重力分量；所述第二水平重力分量包括第二X方向重力分量、第二Y方向重力分量。
[0058] 其中，工作人员在对重力进行测量时，通常选定一个高程面作为测量区域的基准面。在获得不同点处的第一重力数据后，利用三分量姿态数据与高程面的信息将各测点获取的重力数剧换算成在同一高程面上的数据值，记做第二重力数据。
[0059] 具体的，所述姿态数据包括倾角和方位角。所述根据所述第一重力数据与姿态数据获取相应高程的第二重力数据的步骤采用如下公式计算：
[0060]
[0061]
[0062] 其中，g2为第二重力数据中的第二Y方向重力分量，其单位是m/s2；g3为第二重力数2 2
据中的第二X方向重力分量，其单位是m/s；g1为第一重力数据，其单位是m/s；δ为倾角；为方位角。
据中的第二X方向重力分量，其单位是m/s；g1为第一重力数据，其单位是m/s；δ为倾角；为方位角。
[0063] 具体的，所述g2为第二重力数据中的第二Y方向重力分量，其是第一重力数据通过旋转后在方位角 为零度时表示Y方向上的第二水平重力分量。所述g3为第二重力数据中的第二X方向重力分量，其是第一重力数据通过旋转后在方位角 为90度时表示X方向上的第二水平重力分量。其中，在实际测量时，可以将沿南北方向看作沿X方向，沿东西方向可以看作沿Y方向。
[0064] 在本实施方式中，使用三分量重力测量仪器测量第一重力数据的过程中，工作人员并不需要对三分量重力测量仪器进行调平或旋转。因为对每个测量点测量第一重力数据时，会同时利用姿态数据测量仪器测量每个测量点的姿态传感器数据，直接对姿态数据进行处理即可得到高程的第二重力数据。
[0065] 具体的，工作人员可以利用测量到的第一重力数据通过转换后得到第二重力数据。
[0066] 在本步骤中，首先利用测量点的姿态数据倾角δ将第一重力数据g1转换为倾角为零度得到水平重力数据gq，即gq＝g1cosδ，其中，所述倾角δ是相对于高程面的倾角。再根据测量点的姿态数据方位角 将上述倾角重力数据gq转换为方位角为零度的第二Y方向重力分量g2和方位角为90度的第二X方向重力分量g3，即
[0067] 其中，所述方位角 是相对于高程面的方位角。此时得到的第二重力数据的两个水平分量第二Y方向重力分量与第二X方向重力分量分别为在地面上沿南北向与东西向分布的两个水平分量g2与g3，此时第二重力数据的垂直分量依旧保持垂直于水平地面。
[0068] 在S300步骤中，根据相邻两点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值。其中，相邻的两点的第二水平重力分量均经过第一水平重力分量经过高程面换算得到。在得到第二水平重力分量后，利用如下公式进行水平重力梯度值的计算：
[0069] T＝ΔS/d
[0070] 其中，T为水平重力梯度值；ΔS为相邻测量点的第二水平重力分量的差值；d为相邻测量点之间的间隔距离。
[0071] 在本步骤中，水平重力分量包括沿南北向与东西向分布的两个水平分量，因而所述水平重力梯度值可以包括沿南北方向的梯度值与沿东西方向的梯度值，在本步骤中，沿南北方向可以看作沿X方向，沿东西方向可以看作沿Y方向。
[0072] 具体的，所述水平梯度值可以包括Δx/dx与Δy/dy，其中Δx为相邻测量点的沿南北方向的水平重力分量的差值，dx为相邻测量点之间的延南北方向的间隔距离。其中Δy为相邻测量点的沿南北方向的水平重力分量的差值，dy为相邻测量点之间的延南北方向的间隔距离。
[0073] 在S400步骤中，根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定预定范围内的地层密度的分布。在得到水平重力梯度值后，根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定预定范围内的地层密度的分布。
[0074] 在本步骤中，所述根据所述第一重力数据与所述水平重力梯度值确定预定范围内的地层密度的分布的步骤包括：
[0075] 根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值通过约束反演确定预定范围内的地层密度的分布、或根据所述第二水平重力分量与所述水平重力梯度值通过联合反演确定预定范围内的地层密度的分布。
[0076] 其中，根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值通过约束反演确定预定范围内的地层密度的分布、或根据所述第二水平重力分量与所述水平重力梯度值通过联合反演确定预定范围内的地层密度的分布这一步骤中的约束反演方法可以为利用地震数据进行解释，结合重力数据测量点下方各种不同岩性地层的埋深与厚度，从而反演每种不同岩性的地层的密度值。也可以为利用水平重力梯度值与重力数据进行反演，即用重力数据反演出的地层密度值模型计算出相应水平重力梯度值，再将相应水平重力梯度值与测得的水平重力梯度值比较，若二者相同，则说明反演得到的地层密度值正确。
[0077] 另外，所述第二重力数据与所述水平重力梯度值可以进行联合反演，即指针对同一目标值，比如地层的密度、埋深和几何尺寸，在同一个反演函数里同时使用第一重力数据的水平分量和其水平重力梯度数据进行联合反演，获取目标值的大小，此反演结果得到的地层的密度分布模型的数据需要能够同时拟合测量到的第一重力数据的水平分量和其水平重力梯度数据。若反演结果中地层的密度分布模型的数据拟合得到的第一重力数据的水平分量、水平重力梯度数据与测量值相同，则表示联合反演得到的地层密度值是正确的。
[0078] 具体的，相对于约束反演得到的结果，联合反演的结果更加可靠，非唯一性更小。因而在实际应用中，通常会更常使用联合反演的方法确定预定范围内的地层密度的分布。
[0080] 工作人员可以对水平重力分量的其中一个和水平重力梯度值进行约束反演，也可以对两个水平重力分量与水平重力梯度值进行联合反演得到地层的密度分布情况。通过反演还能得到地层的位置信息与尺寸信息。
[0081] 通过反演得到地层密度值后，工作人员会使用带色标的二维或三维彩色图把将地层密度值的分布展现出来，进而可以通过这一密度分布图对地层中物质的分布进行综合解释。由于不同物质的密度不同，例如：金属矿密度大于岩石的密度，从而可以根据得到的密度分布规律推测出地层中的矿物的分布，使得工作人员的勘探工作更加精确。
[0082] 本申请实施方式所述地层密度的测量方法还可以包括以下步骤，根据待测区域内的地层密度分布评价地层矿物分布。
[0083] 工作人员可以根据确定的预定测量范围内的地层密度信息，进而得到地层中的矿物分布情况，例如油气、水的分布情况，便于工作人员提高对地质体的分辨能力。
[0084] 本申请实施方式还提供一种地层密度的测量系统。所述系统包括：重力测量装置、控制器。所述重力测量装置其用于对待测区域内的多个测量点逐点获取第一重力数据与姿态数据；所述第一重力数据包括第一X方向重力分量、第一Y方向重力分量与第一Z方向重力分量。所述X、Y、Z方向呈两两互相垂直的关系。
[0085] 所述控制器用于根据所述第一重力数据与姿态数据获取预定高程的第二重力数据；所述第二重力数据包括第二水平重力分量、第二Z方向重力分量，以及用于根据相邻两个测量点的所述第二水平重力分量获取水平重力梯度值，还用于根据所述第二重力数据与所述水平重力梯度值反演确定所述待测区域内的地层密度分布。
[0086] 本实施例中的地层密度的测量系统，其重力测量装置不仅得到了垂直于地面方向的重力分量，而且还得到了除垂直重力分量之外的水平重力分量，使得得到的重力数据能够较大程度地降低噪音对陆地重力勘探数据的干扰，提高了陆地重力勘探数据的信噪比，更加准确的重力数据有利于工作人员后期利用此重力数据进行对重力数据精确度要求高的科学研究。并且该系统还设置了控制器可以对获得的重力数据与姿态数据进行处理，得到地层密度的分布信息。
[0087] 本实施例中的测量装置可以参考申请号为“201810309278.5”，名称为“一种三分量海洋重力磁力复合测量装置”的专利中所披露的重力测量装置。当然，本实施例中测量装置可以无需设置温盐探仪与磁力仪。相应的，也可以看出目前该专利只是针对海洋重力监测，并未应用其他地方，本申请发明人也是意识到该点，创造性地利用装置测量陆地上的重力数据以及姿态数据来确定地层密度分布。
[0088] 目前世界上广泛使用的陆地相对重力测量仪包括金属弹簧重力仪或石英弹簧重力仪。但是，上述的陆地相对重力测量仪在测量过程中，其弹簧因弹性疲劳会发生零点漂移，即弹簧的初始位置发生改变的现象，这样的陆地相对重力测量仪的测量有着一定的误差，导致测量结果不够准确。
[0089] 因此，如图2所示，本申请实施方式中所提供的重力测量装置1包括重力传感器2、姿态传感器3、数据转换模块4、数字显示模块5；所述重力传感器2用于获取第一重力数据；所述姿态传感器3用于获取姿态数据。其不会出现现有测量重力的重力仪的因弹簧的弹性疲劳发生的零点漂移现象，保证了测量重力的精准度。
[0090] 其中，所述数据转换模块4包括：6通道数据转换电路、数据存储电路；所述6通道数据转换电路与所述重力传感器2、所述姿态传感器3电性连接，所述6通道数据转换电路将测得的电信号转为数字信号；所述数字显示模块5能够显示测得的所述第一重力数据与姿态数据。
[0091] 具体的，所述姿态传感器3设于所述重力传感器2的竖直下方。姿态传感器3测得的姿态数据包括测量点的X，Y，Z三个方向上的位置电信号；所述姿态传感器3与所述6通道数据转换电路电性连接；所述6通道数据转换电路将所述姿态传感器3测得的电信号转为数字信号；所述数据存储电路与所述6通道数据转换电路电性连接，所述数据存储电路能够存储所述数字信号。
[0092] 所述数据转换存储电路包括6通道模数转换电路和数据存储电路。所述6通道模数转换电路用于将重力数据与三分量姿态数据的电线号转换为数字信号，并且存储于所述数据存储电路。
[0093] 其中，所述重力传感器2与姿态传感器3测得的是电信号形式的重力数据与姿态数据，在6通道数据转换电路中可以将电信号转换为数据信号，并且保存在数据存储电路中，还可以以数字的形式显示在数字显示单元。
[0094] 所述重力传感器2位于仪器内中部、所述姿态传感器3位于重力传感器2下方。所述姿态传感器3用于同步记录重力传感器2数据采集位置的三分量姿态数据，用于对记录到的重力数据进行处理。优选的，所述测量装置包括控制器，所述控制器包括数字显示单元和指示信号灯，所述数字显示单元能够显示测得的所述第一重力数据与姿态数据；所述指示信号灯用于显示器各部件的工作状态。
[0095] 所述重力传感器2可以包括外壳，和位于外壳内的长方体安装体。所述安装体的三个相邻的侧面上分别安装有X轴传感模块、Y轴传感模块和Z轴传感模块；所述X轴传感模块、Y轴传感模块和Z轴传感模块分别用于测量X，Y，Z方向的重力分量电信号。
[0096] 其中，如图3所示，所述X轴传感模块包括固定于PCB板上的X轴MEMS或冷原子重力传感模块和弱信号检测集成电路芯片(ASIC芯片)。如X轴传感模块所示，所述Y轴传感模块包括固定于PCB板上的Y轴MEMS或冷原子重力传感模块和弱信号检测集成电路芯片(ASIC芯片)。如X轴传感模块所示，所述Z轴传感模块包括固定于PCB板上的Z轴MEMS或冷原子重力传感模块和弱信号检测集成电路芯片(ASIC芯片)。所述X轴MEMS或冷原子重力传感模块、Y轴MEMS或冷原子重力传感模块和Z轴MEMS或冷原子重力传感模块在空间呈三维正交分布。
[0098] 所述X轴MEMS重力传感芯片、Y轴MEMS重力传感芯片和Z轴MEMS重力传感芯片的重力敏感单元为硅基一体化弹簧。
[0099] X轴MEMS重力传感芯片、Y轴MEMS重力传感芯片和Z轴MEMS重力传感芯片是基于深硅刻蚀技术、高精度电容位移传感技术和微弱信号检测技术于一体的重力传感芯片。芯片的重力敏感单元是硅基一体化弹簧-质量块系统，通过微纳加工工艺对硅晶圆进行整体高准直度深槽刻蚀形成。
[0100] X轴MEMS重力传感芯片、Y轴MEMS重力传感芯片和Z轴MEMS重力传感芯片在一块硅片上一次刻蚀成型，使用时，将其分开，安装于PCB板上。敏感单元中重力检验质量块的大小对仪器机械热噪声的高低起决定性作用，而深硅加工工艺可以加工出更厚的硅质量块体(500μm)，相较传统表面工艺(10～100μm)可在同样的面积内获得更大的质量块。这也是此重力敏感单元能够达到更低噪声，也即更高精度的主要因素。
[0101] 另外，该敏感单元的设计和加工充分利用硅材料比金属更加优秀的机械性能、稳定性和可大批量、高精密加工的优势，在达到与金属弹簧相对重力传感器2相当性能的前提下，还可以做到更小的体积、更短的加工周期和更低的成本。敏感单元因重力变化产生的位移由芯片上集成的高精度变面积式阵列差分电容位移传感器感知，并经弱信号检测电路转换成电压信号。
[0102] 由于勘测地点的陆地表面较为崎岖，因而在放置此装置时，通常需要将测量装置设置在一个稳定的平台上。在一个优选的实施方式中，所述地层密度的测量系统还包括：设于所述姿态传感器3下方的支撑平台6，和设于所述支撑平台6下方的支撑架7，所述支撑架7用于放置于地面上。
[0103] 这样的设置避免了由于勘测地点的陆地表面较为崎岖导致的数据测量不精确的情况。并且工作人员在测量完毕后，所述陆地重力测量装置1也可以跟随平台的移动而移动到下一测量点，使得陆地重力测量装置1的携带转移更加方便。
[0104] 本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。
这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
[0105] 除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
[0106] 本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
[0107] 多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
[0108] 本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
[0109] 以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。
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