Лекция Гравиразведка 3 Гравиразведочная аппаратура
жүктеу/скачать 323 Kb.
|
|
Лекция 8. Гравиразведка 2.3 Гравиразведочная аппаратура Для измерения гравитационного поля используются приборы следующих двух типов: приборы для определения абсолютных значений ускорения поля силы тяжести и приборы, базирующиеся на относительных измерениях поля силы тяжести. 2.3.1. Способы измерения абсолютной величины ускорения силы поля тяжести Для измерения абсолютных значений ускорений поля силы тяжести используется маятниковый способ и метод свободного падения. Маятниковый способ измерения силы тяжести базируется на определении периода колебаний свободно качающегося маятника. Закон колебания маятника открытый Гюйгенсом в конце XVII века выражается формулой: (2.38) где Т-период колебания маятника в с; l-длина маятника в см; g - ускорение свободного падения в галлах. Маятниковый способ определения позволяет увеличить точность измерений простым увеличением времени наблюдения. До 60-х годов XX века маятниковый метод был основным методом абсолютного измерения силы тяжести. Впервые определение абсолютного значения силы тяжести этим способом было выполнено Галилеем в 1590 году. На рисунке 2.8 показан четырехмаятниковый прибор для измерения абсолютных значений Р исунок 2.8 – Четырехмаятниковый прибор: 1 – основание штатива, 2 – рукоятка арретира, 3,4 – детали отклоняющих рычагов, 5 – маятник, 6 – перегородки между отсеками для отдельных маятников, 7 – верхняя часть колонки, несущая площадки для качания маятников и оптический мостик В конце 70х годов XX века в США, Франции, Италии и бывшем СССР (Институт автоматики и электроники Сибирского АНСССР, Харьковский НИИ метрологии) были созданы лазерные гравиметры, позволяющие измерять ускорение свободного падения с погрешностью 10-8-10-9м/с2. Данными гравиметрами уточнена всемирная гравиметрическая сеть опорных пунктов, а также определено точное значение силы тяжести на мировом исходном пункте в Потсдаме, которая составляет 981260мГл. Определенное ранее здесь значение силы тяжести маятниковым способом составляло 981274мГл. Генеральная ассамблея Международного союза геодезии и геофизики в 1971 году приняла решение о введении поправки в абсолютные значения силы тяжести равное 14мгл. 2.3.2 Способ относительных измерений поля силы тяжести В настоящее время при гравиметрических съемках применяется статистический метод относительных измерений силы тяжести. Этот метод основан на принципе компенсации силы тяжести F=mg, развиваемый массой m, полем силы тяжести g, силой упругой пружины или закручиваемой нитью. Условия равновесия ускорения свободного падения и упругих сил пружины выражается соотношением: mg=τl (2.39) где τ-коэффициент упругости пружины, l-длина пружины. т.к. длину l точно определить нельзя делают измерения на двух пунктах: mg1-mg2=τ(l1-12), Δg=τΔl/m (2.40) отсюда видно, что изменения ускорения свободного падения служит причиной изменения длины пружины. По устройству упругой системы гравиметры подразделяются на три группы: кварцевые, металлические и газовые. Наиболее распространенными в настоящее время приборами, обеспечивающими относительное измерение поля силы тяжести являются астазированные кварцевые гравиметры типа ГАК-3М (рис. 2.9). Р исунок 2.9 – Принципиальная схема уст-ройства гравиметров ГАК-3М и ГАК-ПТ Массой является маятник-стержень с грузиком 1, осью вращения которого служит нить 2. К этой же оси прикреплен рычаг, на конце которого укреплена главная пружина 3. Натяжением главной пружины и силой кручения нити маятник удерживается в горизонтальном положении. На конце маятника укреплен индекс, освещаемый лампочкой 4. Блик от индекса 5 падает на шкалу 6. Горизонтальному положению маятника соответствует нулевой отсчет по шкале. Если прибор перенести в другую точку, где сила тяжести иная, положение маятника и отсчет по шкале изменяется. Тогда вращением микрометренных винтов 7 натягивают или отпускают компенсационную пружину 8 и изменяют закручивание нити до тех пор, пока отсчет не станет вновь равным нулю. Изменение натяжения компенсационной пружины будет пропорционально изменению силы тяжести между двумя точками. Цену деления микрометра определяют, выполняя наблюдение на двух точках, между которыми известно приращение силы тяжести. Если известна разность значений силы тяжести в двух точках Δg и соответствующая ей разность отсчетов по микрометру n1–n2, то можно определить цену деления по формуле: (2.41) При больших изменениях силы тяжести, часто наблюдаемых при работах на обширных территориях, может случиться, что натяжением компенсационной пружины невозможно будет вывести маятник в горизонтальное положение. В таких случаях используют для изменения закручивания нити диапазонную пружину 9, изменяя ее натяжение микрометром 10. Вся система: маятник, нить, рамка 11, на которой натянута нить, и пружины – главная, компенсационная и диапазонная – изготавливается из плавленого кварца. Так как упругие свойства кварца изменяются при колебаниях температуры, то прибор имеет систему температурной компенсации. Кроме того, система помещена в сосуд Дьюара, внутри которого температура остается в течение долгого времени почти постоянной. Сосуд Дьюара окружен слоем пенопласта и снаружи защищен цилиндрическим металлическим корпусом. Сверху на корпусе расположены отсчетное устройство, лампочка осветителя, окуляр микроскопа, уровни и шкала термометра, по которой определяется температура внутри прибора. Почти такое же устройство имеют гравиметры ГАК-ПТ и ГАК-6М, обладающие повышенной точностью и меньшим температурным коэффициентом, чем ГАК-3М. 2.3.3 Измерение вторых производных потенциала силы тяжести. Гравитационные вариометры и градиометры жүктеу/скачать 323 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|