- •Вступ історія розвитку гpabimetpiї. Гравіметричні роботи в україні
- •Гравіметричні пункти, які визначені в Україні до 1914 року
- •1.2 . Прискорення сили ваги і її потенціал
- •1.3. Другіпохідні потенціалу прискорення сили ваги
- •1.6 Нормальне гравітаційне поле землі
- •1.7 . Аномальне гравітаційне поле Землі
- •Розділ 2 абсолютні вимірювання прискорення сили ваги
- •2.1 Теорія коливання фізичного маятника
- •2. Маятниковий метод абсолютних вимірювань прискорення сили ваги
- •2.З.Точність абсолютних визначень маятниковим методом
- •Балістичний метод абсолютних вимірювань прискорення сили ваги
- •Прилади для абсолютних визначень балістичним методом
- •Розділ 3 динамічний метод відносних вимірювань прискорення сили ваги
- •Основи маятникового методу
- •Поправка за амплітуду коливань
- •Поправка за температуру
- •Поправка за густину навколишнього середовища
- •Поправка за частоту кварцового генератора
- •Поправка за співхитання штатива. Метод Венінга-Мейнеса
- •Віілив електричного і магнітного полів, мікросейсм, нахилу маятника на період коливання маятника
- •Методи вимірювання періоду і амплітуди коливання маятника
- •Маятникові прилади для відносних вимірювань прискорення сили ваги
- •Програма спостережень на пункті і обробка їх результатів
- •Оцінка точності гравіметричного зв’язку, виконаного маятниковими приладами
- •Розділ 4 відносні вимірювання прискорення сили ваги статичними гравіметрами
- •Загальні відомості про статичні гравіметри
- •Класифікація гравіметрів
- •Теорія механічних гравіметрів. Чутливість гравіметра
- •Вплив нахилу гравіметра
- •Вплив магнітного і електричного полів і мікросейсмічних коливань грунту
- •Дослідження, регулювання і визначення основних характеристик гравіметрів
- •4.7.1. Регулювання оптичної системи
- •4.7.2. Регулювання рівнів на мінімум чутливості до кута нахилу
- •4.7.3. Контроль чутливості гравіметра
- •4.7.4. Визначення часу стабілізації відліку
- •4.7.5. Еталонування гравіметрів
- •Еталонування гравіметрів на полігоні
- •Еталонування гравіметрів методом нахилу
- •Еталонування гравіметрів методом навішування додаткових тягарців
- •Розрахунок діапазону вимірювань і ного зміни
- •4.8. Методика вимірювань статичними гравіметрами
- •4.9. Сучасні типи статичних гравіметрів
- •Кварцові гравіметри Уорден, Шарп, Содін
- •Металеві астазовані гравіметри Північна Америка” і Лаксоста-Ромбері
- •Теорія гравітаційного варіометра
- •5.2. Будова гравітаційних варіометрів.
- •5.4. Про можливість вимірювання вертикального градієнта сили ваги
- •8.1. Види гравіметричного знімання
- •8 2.0Порні і рядові гравіметричні мережі
- •8.3. Оцінка точностігравіметричного зв’язку при багаторазових групових вимірюваннях
- •8.4. Способи врівноважування опорних гравіметричних мереж
- •8.5. Обчислення аномалій сили ваги
Кварцові гравіметри Уорден, Шарп, Содін
Гравіметри Уорден, Шарп і Содін є найбільш удосконаленими нетермостатними кварцовими астазованими приладами, які подібні між собою оформленням і конструкцією кварцової системи. Гравіметр Уорден працює за принципом вертикального сейсмографа Голіцина Основним чутливим елементом гравіметра є кварцова система, яка складається із маятника, підвішеного до кварцової рами пружними кварцовими нитками і який підтримують в рівновазі пружною силою головної пружини. При зміні сили ваги маятник повертається. Для реєстрації горизонтального положення маятника на його осі обертання встановлений вертикальний стержень, до кінців якого припаяний тонкий кварцовий волосок (індекс), який є паралельним до осі обертання. Цей індекс освітлюється за допомогою лампочки і розглядається в мікроскоп з 600-800 кратним збільшенням. Похибка вимірювань гравіметром коливається від 0,02 до 0,08 мГал в залежності від методики вимірювань і моделі приладу. В даний час фірма випускає чотири моделі: Майстер, Розвідник, Учень і Геодезист. Ці гравіметри відрізняються діапазоном і точністю вимірювань, діапазоном дії температурної компенсації, наявністю або відсутністю електричного термостата, масою тощо 3 такими модифікаціями гравіметра Уорден була виконана велика кількість світових опорних гравіметричних зв’язків, створена в багатьох країнах національна опорна гравіметрична мережа, виконані регіональні і а детальні гравіметричні знімання
Гравіметр Шарп відрізняється від Уордена несуттєвим оформленням окремих вузлів Так, в гравіметрі Уордек оберти мікрометре«ного гвинта відраховують на Циліндричному лімбі, а в іравіметрї Шарп - на багаторозрядному лічильнику. Установчі рівні в гравіметрі Уорден розміщені на верхній панелі, а в гравіметрі Шарп - на основі корпусу кварцової системи.
В гравіметрі Содін чутливим елементом є вертикальний сейсмограф Голіцина. В кварцовій системі '.застосовують пружину' з нульовою початковою довжиною і '“сталевий температурний компенсатор.
Металеві астазовані гравіметри Північна Америка” і Лаксоста-Ромбері
Ці американські гравіметри мають металеві пружинні ваги за принципом вертикального сейсмографа Голшина з пружиною нульової довжини Пружинну вагу поміщають в електричний термостат Під час спостережень гравіметри встановлюють на спеціальний штатив На верхній панелі розміщені окуляр мікроскопа, лічильник мікрометренного пристрою, рівні Корпус гравіметра “Північна Америка” має циліндричну форму, а Лакоста-Ромберг - майже кубічну
Пружна вага гравіметра ' Північна Америка” складаються із важеля, на одному п кінців якого розміщений барокомпенсатор, а на іншому тягарець з індексом. При зміні сили ваги важіль разом із індексом відхиляється від положення рівноваги За переміщенням індексу спостерігають у мікроскоп Період власних коливань важеля 20- 30с, а кутова чутливість 150-250с дуги на 1 мГал Маса тягарця біля 100 г
Фірма Лакоста-Ромберг виготовляє багато різних типів гравіметрів, які відрізняються між собою способом реєстрації відліку діапазоном дії, точністю вимірювань тощо. Геодезична моделі, гравіметра LGR має можливість виконувати вимірювання між пунктами, різниця сили ваги між якими перебільшує 7000 мГал із точністю одного вимірювання 0.01 мГал. Отже, цим приладом немає потреби змінювати діапазон вимірювання при переході з одного району робіт в інший. Крім того геодезична модель за розмірами і масою набагато менша, ніж розвідувальна, і цей прилад використовують при виконанні регіональних гравіметричних досліджень
Неастазовані метатеві гравіметри фірми Аскані Верке
Чутливий елемент складається із маси на горизонтальному стержні який утримується двома спіральними горизонтальними пружинами. Кут закручування пружин пропорціональний приросту сили ваги, який викликає відхилення стержня Вимірювання виконують шляхом приведення стержня в нульове положення за допомогою вертикальної компенсаційної пружини Температурна компенсація здійснюється за рахунок подвійного термостатування Зовнішній термостат мас чутливість порядку 0,01 °С, а внутрішній забезпечує неперервне регулювання температури Діапазон шкали граві метра складає біля 800 мГал, а при зміні діапазону вимірювання виконують в будь-якій точці земної поверхні в межах 6000 мГал В гравіметрах “Асканія” є спеціальний пристрій для визначення ціни поділки відліковою пристрою Перший такий прилад був розроблений в 1937 році 3 тих пір було виготовлено декілька вдосконалених моделей Сучасна модель GS-і5 характеризується точністю 0 01 мГал з відповілиим зміщенням нуль-пункту 0,05 мГал/год Ці гравіметри дуже рідко використовують у польових умовах, а застосовують їх в основному для реєстрації мі сяйно-сонячних варіацій сили ваги В стаціонарних \ мовах при сталій
88
температурі цим приладом можна реєструвати варіації сили ваги до 1 мкГал при змітанні нуль-пункту 0,1 мГал/місяць. Зараз ця фірма розробила нову модифікацію наземного гравіметра Граф-Аекакія, GS-25, точність якого оцінюється біля 1 мкГал.
Рис.
21. Схема кварцової системи гравіметрів
“Содін”, “Шарп”, “Уорден”,
“Гаг-2”
5-головна
пружина,
важіль
важіль температурного компенсатора,
металічна нитка температурного компенсатора,
нитки підвісу важеля,
діапазонна і вимірювальна пружини,
нитки підвісу важеля
температурної
компенсації,
нитки підвісу вимірювального пристрою,
рухомий індекс кварцової системи,
мікроскоп,
освітлювач,
12-призма.
Рис.
22. Зовнішній вигляд і розріз гравіметра
ГНУК-В
- підіймальні гвинти,
- відліковий мікрометренний пристрій.
- окуляр.
- зовнішній кожух,
- посудина Дьюара,
- підіймальний гвинт,
- теплоізоляція,
- ручка для перенесення,
- окуляр,
- верхня плата.
- вакуумна камера,
- відліковий мікрометренний пристрій, 11- рівень,
12 - теплозахисний шар
Рис, 23. Зовнішній вигляд гравіметра ГАГ-2
1 - гравіметр. 2 - пристрій для вимірювання нахил} 3 - штатив
Рис. 24. Зовнішній вигляд гравіметра Содін 1 ■■ окуляр 2 - підіймальні гвинти, 3 - ручка для перенесення, 4 - освітлювач. 5 - лічильник, 6 - зовнішній колах, 7 - джерело живлення
Рис.
25. Загальний вигляд гравіметрів У орден
а - Проспектор,
6 - Едьюкейтор, в - Майстер, г - Геодезист
Рис.
26. Зовнішній вигляд гравіметра Ла-Кости
-- Ремберга.
1-
гравіметр; 2-стілець для встановлення
гравіметра; 3-блок контролю; 4-батарея
живлення; 5-футляр для транспортування
приладу.
Розділ 5
ВИМІРЮВАННЯ ДРУГИХ ПОХІДНИХ ПОТЕНЦІАЛУ СИЛИ ВАГИ
Для вимірювання других похідних потенціалу сили ваги використовують гравітаційні варіометри і градієнтометри. Якщо гравітаційними варіометрами можна виміряти горизонтальні градієнти сили вагиWxz, Wyz і градієнти кривини рівневої поверхніWxy,W, то гравітаційним градієнтометром - тільки горизонтальні градієнти сили ваги. В кінці XIX століття угорським фізиком Етвешом була розроблена теорія варіометра і перший прилад для вимірювання других похідних потенціалу сили ваги. Всімоделігравітаційних варіометрів і градієнтометрів побудовані за принципом крутильної ваги Кулона. Така крутильна вага Кулона являє собою легке горизонтальне коромисло з двома тягарцями на кінцях, яке всередині підвішене на дуже тонкій нитці, навколо якої воно може повертатися (рис. 27)
Рис,
27. Схеми коромисел крутильної ваги
На рис. 27 подані Z - подібні - (а,d), нахилені - (б); L - подібні - (в) і горизонтальні -(г) коромисла. Крутильну вагу Кулона (горизонтальні коромисла) Етвеш назвав вагою першого роду, а вагу з тягарцями на різних висотах - вагою другого роду. На протязі деякого часу крутильна вага здійснює затухаючі коливання, і після цього вона займає у деякому певному азимуті положення рівноваги В однорідному гравітаційному полі на тягарці діють однакові сили і положення рівноваги буде при розкрученому стані нитки. Насправді гравітаційне поле є неоднорідним, і тому положення рівноваги коромисла буде залежати від параметрів коромисла і гравітаційних сил.