§ 4 Факторы, влияющие на режим работы гравиметра

При работе с гравиметром большое значение имеют учёт и ослабление мешающих факторов:

1. Температуры,

2. Плотности воздуха (барометрическое влияние),

3. Магнитного поля,

4. Механических воздействий.

При изменении температуры изменяются модуль Юнга Е и модуль сдвига G, изменяются также и длина упругих элементов. Однако сильнее всего на отсчётах сказывается изменение величин Е и G. Если упругая система изготовлена из плавленного кварца, то изменение температуры на 1°С вызовет изменение отсчёта на 120 мгл. Лучший термометр позволяет измерять температуру с точностью ±0,01°, поэтому учёт поправки за температуру путем её измерения не может обеспечить требуемой точности измерений. Необходимо температурное влияние ослаблять. Для этого используются: 1) компенсационные устройства, 2) теплоизоляция и 3) термостатирование.

Компенсационные устройства весьма разнообразны. Суть их состоит в том, что элементу упругой системы, вызывающему сдвиг индекса при изменении температуры, ставится в соответствие другой элемент, вызывающий равный по величине, но обратный по знаку сдвиг индекса системы. Вследствие нелинейности и неодинаковости влияния температурных эффектов на различные части системы компенсация возможна лишь в узком диапазоне температур. Компенсация работает хорошо тогда, когда все элементы системы имеют одинаковую температуру. Это нарушается при резких температурных изменениях, когда компенсирующий элемент может иметь температуру, отличную от температуры компенсируемого элемента.

Для ослабления температурных ударов применяется теплоизоляция в виде пробкового или пенопластового чехла, в который помещается система. Часто используется сосуд Дьюара.

Более эффективным является термостатирование, заключающееся в том, что система помещается в термостат, в котором поддерживается постоянная температура с точностью до сотых и даже тысячных долей градуса. В настоящее время применяются электрические термостаты с несколькими нагревательными слоями. Качество термостата характеризуется коэффициентом термостатирования K_t = ,

где ∆t_H - изменение наружной температуры, ∆t_B - изменение внутренней температуры.

Двухступенчатые термостаты имеют коэффициент порядка 150 - 300, трехступенчатые - 350 - 500.

Обычно всех этих мер (температурная компенсация, теплоизоляция и термостатирование), ослабляющих температурное влияние оказывается достаточно для того, чтобы не вводить поправку за температуру. Она измеряется лишь для контроля работы термостата. Следует отметить, что наличие термостата делает гравиметр более громоздким.

Барометрическое влияние основано на законе Архимеда: рычаг гравиметра с грузом теряет в своём весе столько, сколько весит вытесненный им воздух. Плотность воздуха с течением времени изменяется, меняется и положение рычага. Это влияние исключается при помощи надёжной герметизации системы.

Магнитное поле влияет только на металлические гравиметры. Элинвар ферромагнитен (Ni - 36%, Fe - 63%, присадки - 1%). Чтобы ослабить влияние магнитного поля элементы системы подвергаются размагничиванию, а сама система экранируется кожухом из мягкого магнитного материала (пермаллоя).

Механические воздействия оказывают существенное влияние на работу гравиметра. При транспортировке и при наблюдениях гравиметр находится в различных механических режимах. Поэтому после транспортировки отсчёт не сразу принимает нужное значение. Возникает необходимость постепенно вводить его в режим наблюдений. Это делается при помощи начальной петли. При механических воздействиях на упругих элементах возникают электрические заряды в силу чего отсчёт также не сразу принимает необходимое значение, а иногда маятник гравиметра даже «залипает». Для уменьшения электростатических явлений на элементы кварцевой системы напыляется тонкий слой золота, а внутренняя поверхность защитного стакана покрывается слоем радиоактивного изотопа, ионизирующего остаточный воздух.