Статические методы
В практике гравиразведки применяются в основном статические гравиметры, приборы, в которых сила тяжести уравновешивается силой деформации упругих материалов. Статические гравиметры служат только для относительных измерений ускорения силы тяжести. Абсолютное значение в точке измерений получают, суммируя известное значение g0 на опорной точке и измеренное приращение ускорения силы тяжести g между точкой, в которой проводится измерение и опорной точками.
Основные узлы гравиметра:
а) чувствительная система – весы, на которых взвешивается один и тот же грузик, при этом сила тяжести компенсируется силой упругой пружины и силой кручения нити;
б) индикатор перемещений грузика – механический с помощью винтов или электростатический;
в) устройство для компенсации больших значений силы тяжести (для работы в условиях резких форм рельефа);
г) устройство для компенсации температурного дрейфа измерительной системы.
В основу гравиметра положена идея вертикального сейсмографа Голицына. На рис.2.3 показана принципиальная схема чувствительной системы гравиметра. На тонкой горизонтальной нити 4 укреплен рычаг с грузом - маятник 2. Маятник удерживается в горизонтальном положении натяжением главной пружины 1, нижний конец которой прикреплен к отростку маятника, и силой закручивания оси подвеса маятника 4. При измерении силы тяжести маятник растягивает (или сжимает) главную пружину и закручивает ось подвеса, для их компенсации служат микрометрические винты 5 и 6, имеющие крепление на оси 4 и отростке маятника 3. Измерение происходит путем компенсации упругих сил пружины и нити, при этом совмещают индекс маятника с нулем измерительной шкалы 7.
|
Рис.2.3. Принципиальная схема измерения силы тяжести в статическом гравиметре: 1 – главная пружина, 2 – маятник, 3 – отросток маятника, соединяющий его с главной пружиной, 4 – горизонтальная нить – ось подвеса маятника, 5,6 – микрометрические винты для компенсации отклонений маятника, 7 – измерительная шкала |
Чтобы определить относительное приращение силы тяжести между пунктами 1 и 2, разницу в отсчетах (n1-n2), снятых с измерительной шкалы, умножают на цену деления с: ∆g=с(n1-n2). Для определения цены деления гравиметры эталонируют.
В современных цифровых гравиметрах, например, канадской фирмы Scintrex, предусмотрена электростатическая компенсация отклонений маятника в поле электроконденсатора с электрической индикацией отсчетов. Для повышения точности гравиметров применяется астазирование - искусственное увеличение чувствительности.
В зависимости от материала, из которого изготовлена чувствительная система прибора, гравиметры называют кварцевыми, металлическими и кварцево-металлическими. Поскольку свойства чувствительной системы зависят от температуры, то ее помещают в термостат. Статические гравиметры обладают существенным недостатком - сползанием нуль-пункта, которое необходимо учитывать. В таблице 2.2. приведены технические характеристики типичных компьютеризированных кварцевых гравиметров. Внеший вид гравиметров представлен на рис. 2.3, 2.4.
Технические характеристики типичных кварцевых гравиметров
Таблица 2.2.
Марка гравиметра |
ГНУ-КС |
CS-8 |
Страна изготовитель |
Россия |
Канада |
Дрейф нуль-пункта |
0.2 мГал/сутки |
0,02 мГал/сутки |
Точность измерений |
0,02 мГал |
0,001 мГал |
Вес прибора с аккумулятором |
12 кг |
8 кг |
При морских съемках используются гравиметры, чувствительная система которых находится не в вакууме, а в вязкой жидкости, что позволяет исключить влияние ускорений, вызванных качкой. Высокочастотные изменения, связанные с качанием подвижного основания, отфильтровываются путем взятия среднего отсчета за некоторый интервал времени. Вблизи берега используются опускаемые для измерений на дно донные гравиметры.
Точность измерений с разными типами гравиметров на суше составляет 0,01 - 0,5 мГал, при измерениях на море и в воздухе максимальная точность достигает 1 мГал.
|
|
Рис.2.3. Внешний вид гравиметра ГНУ-КВК |
Рис.2.4. Внешний вид гравиметра CG-5 AutoGrav
|
