20. Исследования кварцевых астазированных гравиметров. Эталонирование гравиметров
на практике наибольшее распространение получили кварцевые астазированные гравиметры. Эти гравиметры, как и металлические, представляют собой высокоточный весьма чувствительный прибор, нуждающийся в самом бережном обращении. При хранении и эксплуатации гравиметров рекомендуется соблюдать следующие меры:
— Не находящиеся на полевых работах гравиметры должны храниться отнивелированными и в сухом месте.
— Соблюдение температурного режима во время работы в рейсе и в промежутке между рейсами. Гравиметр должен быть защищен от попадания прямых солнечных лучей. В нерабочее время (между рейсами) гравиметр должен находиться при температуре возможно более близкой к температуре воздуха во время наблюдений.
— Для уменьшения нелинейности сползания нуль-пункта рекомендуется в нерабочее время гравиметр устанавливать в горизонтальное положение (по уровням), причем маятник не должен лежать на ограничителе.
— Особое внимание должно быть уделено амортизации гравиметров при их транспортировке. За перевозкой гравиметров и их транспортировке должен следить оператор.
— В полевых условиях разрешается производить только те регулировки и устранения погрешностей, которые не требуют вскрытия прибора.
Перед началом полевых работ должны выполняться следующие контрольные испытания гравиметров:
эталонирование приборов;
определение средней квадратической погрешности единичного измерения гравиметром;
предварительное определение промежутка времени, гарантирующего возможность линейного учета смещения нуль-пункта гравиметра в пределах требуемой точности;
определение времени становления отсчета;
установление гравиметра на минимум чувствительности к наклону (поверка уровней).
Эталонирование гравиметров
Эталонирование состоит из определения цены деления шкалы отсчетного устройства (постоянной гравиметра), нелинейности этой шкалы и зависимости показаний гравиметра от температуры.
Для
определения постоянной гравиметра
нужно измерить исследуемым прибором
известную заранее (эталонную) разность
силы тяжести. Если
—разность
отсчетов гравиметра в оборотах
микрометренного винта,
—та
же разность, выраженная в миллигалах,
то цену деления гравиметра с линейной
отсчетной шкалой определяют из соотношения
(4.17)
В
зависимости от того, каким способом
определяют эталонную разность
ускорения
силы тяжести, различают методы
эталонирования: эталонирование
на пунктах с известными значениями силы
тяжести, методом наклона, методом
навешивания дополнительных грузов.
Эталонирование
на пунктах с известными значениями силы
тяжести
является наиболее общим методом, для
определения постоянной гравиметров
всех типов. Для возможности применения
этого метода нужно предварительно
выполнить точные измерения на пунктах
эталонного базиса. Для эталонирования
гравиметров создают международные,
национальные и местные базисы. При
выборе пунктов базисов нужно стремиться,
чтобы ускорения силы тяжести на конечных
пунктах базиса максимально различались,
поэтому базисы располагают вдоль
меридиана. Иногда разность силы тяжести
создается за счет изменения силы тяжести
с высотой, и пункты эталонного базиса
располагают на разных этажах высоких
зданий. Измерения на пунктах базисов
выполняют с высокой точностью, чтобы
не вносить систематических погрешностей
в результаты полевых измерений, вызванных
погрешностями постоянной гравиметра.
Эталонные базисы, как правило, создают
на эталонных гравиметрических полигонах.
Точность эталонных базисов для
эталонирования гравиметров составляет
1
10-4-3
10-5.
При эталонировании методом наклона эталонная разность создается за счет уменьшения составляющей силы тяжести, действующей на упругую систему по закону, описываемому формулой
(4.18)
Угол
наклона
к горизонту, необходимый для эталонирования
узкодиапазонных гравиметров, не
превышает 1°. Величина
при
различных углах наклона составляет
10 мГал 0°15'32˝
50 мГал 0°34'44˝
100 мГал 0°49'07˝
200 мГал 1°09'27˝
Исходя
из приведенных соотношений, можно
сделать вывод, что в формуле (4.19) достаточно
учитывать только первый член. Подставляя
в (4.17) значение
,
получим
(4.19)
Найдем
необходимую точность определения
и
для эталонирования гравиметров с
точностью 1
10-4.
Полагая погрешность отсчета
равной нулю, напишем
=
+
(4.20)
Если
принять
=
то
=70
мГал, а
=7.3
,
где
—угол
наклона в радианах. Таким образом, для
эталонирования методом наклона достаточно
знать приближенное значение ускорения
силы тяжести в пункте наблюдений;
точность измерения углов наклона зависит
от их величины.
Для эталонирования методом наклона разработаны специальные установки УЭГ (установка для эталонирования гравиметров) и УЭПГ (установка для эталонирования гравиметров полевая).
Кроме определения постоянной гравиметра метод наклона позволяет выполнять детальное исследование шкалы гравиметра: определение нелинейности отсчетной шкалы гравиметра, зависимость цены деления от температуры, изменение цены деления с течением времени.
Постоянная гравиметра (цена деления гравиметра) должна определяться с относительной средней квадратической погрешностью, указанной в таблице 4.1
Таблица 4.1