什么是梯度計(Gradiometer)？

梯度計測量已知量下發生的變化率，包括溫度、壓力、磁場或重力場，在科學上的廣泛應用。從考古學到繪制地球表面和氣候圖，磁梯度儀可以測量在地球磁場背景下磁場讀數的局部波動。重力梯度儀可用于測量密度用于石油和礦產勘...

梯度計測量已知量下發生的變化率，包括溫度、壓力、磁場或重力場，在科學上的廣泛應用。從考古學到繪制地球表面和氣候圖，磁梯度儀可以測量在地球磁場背景下磁場讀數的局部波動。重力梯度儀可用于測量密度用于石油和礦產勘探的地下巖層。小型化的地磁探測器正在研制中，以探測地下海洋，比如土星的衛星土衛二。無線電梯度儀已經安裝在無人駕駛飛行器上，美國軍方用它來探測簡易爆炸物的導線伊拉克公路下的設備（IED），也被用來探測毒品走私者使用的穿越墨西哥到美國邊境的地下隧道。由于梯度儀也是一種傾角儀，它們也可以用來測量相對于地平線的角度，以便施工和測量設備、飛機飛行路線，重力梯度儀是一種傾斜儀，可用于建筑、航空或其他許多領域測量相對于地平線的角度。重力梯度儀具有不同的復雜程度，可以測量不同的加速度軸，這取決于有多少獨立的測量梯度儀或加速計單元被集成到一個設備中。然而，所有的梯度儀都會將產生的數據與標準量進行比較，以確定存在的變化率或坡度重力梯度儀技術已經在空間重力場和穩態海洋環流探測儀（GOCE）中得到應用，它是由歐洲航天局（ESA）于2009年發射進入近地軌道的。GOCE飛船在162英里（260公里）高度的外層大氣軌道上運行，以提高船上梯度計的分辨率，在那里它研究洋流和火山活動的行為荷蘭的特溫特公司正在設計一種基于類似原理的微型梯度儀，它的重量只有35盎司（1公斤），可以被加到探測太陽系的太空探測器上。由彈簧懸掛的兩個彈簧負載的質量可以測量到皮米量級的引力變化，或者說是萬億分之一米。這些梯度儀可以分辨直徑為124英里（200公里）或更小的地下月球特征。無線電波梯度儀最初作為手持設備用于采礦業，2004年被改裝為無人機飛機，在離地200英尺（61米）的地方飛行。它們發射無線電波，并探測由于表面或空心結構下金屬導體的存在而改變的反射波。原始的無線電波作為一種噪聲被探測器過濾掉，這使得人們能夠看到由于地下梯度差異而產生的更微弱的波動。美國政府一直在贊助使用和開發這種無線電梯度儀系統，并在2007年和2008年進行實地測試。另一種類型的梯度儀是用于考古和相關領域的磁梯度儀領域。它證明了它不受磁暴引起的地球磁場波動的影響，磁通門梯度計和銫蒸汽傳感器的設計一起被用來測量地球隨時間推移給埋在地下的墻壁、被燒的物體殘骸等的磁場。這些讀數是然后與地球背景磁場對比，定位淺部考古特征

發表于 2020-09-07 03:16
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分類：科學教育

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