Общие сведения о наземных гравиметрах
Гравиметрами называют приборы, предназначенные для относительных измерений силы тяжести. Для наземных съемок применяются статические гравиметры, в которых мерой изменения силы тяжести служит изменение положения тела в поле силы тяжести.
Современные гравиметры - это простые, портативные приборы, с помощью которых можно измерять приращение силы тяжести с высокой точностью при большой производительности, что и объясняет их широкое применение в гравирезведке. Небольшой вес позволяет использовать их в различных полевых условиях, в малодоступных и труднопроходимых районах.
Измерения значений силы тяжести производятся в делениях шкалы прибора. Для перевода их в миллигалы, или микрогалы, необходимо определить цену деления гравиметра, т. е. произвести его “эталонирование”.
В отличие от маятниковых приборов, диапазон которых не ограничен, гравиметрами можно определять приращения силы тяжести, диапазон которых зависит от конструкции приборов и их точности. Геодезические гравиметры имеют большой непрерывный диапазон измерений (3000 -5000 мгал), так как именно для геодезических целей нужно измерять большие приращения силы тяжести. В гравиразведке обычно применяют гравиметры с диапазоном непрерывного измерения силы тяжести порядка 100 мгал. В гравиметрах "Дельта-2" – 80 мгал.
Из статических гравиметров в полевой наземной гравиразведке используются гравиметры типа ГАК (гравиметр астазированный кварцевый), построенные по принципу вертикального сейсмографа Б.Б.Голицына. Это - удобные, легкие, бестермостатные приборы, позволяющие с высокой степенью точности, до 100 - 10 мкгал, определять приращения силы тяжести.
Первенцем серии явился гравиметр ГАК-3М, на базе которого выпускались модернизированные, улучшенные модели ГАК-4М, -ПТ, -ПТМ, -7Ш, Дельта, ВИРГ-61, ГАК-2. Современные гравиметры выпускаются под маркой ГНУ, - К1, - К2 и ГНШ-К. В США разработаны кварцевые гравиметры - Уорден, Атлас; в Канаде - Шарп, Синтрекс.
Кварцевые астазированные гравиметры, построенные по принципу вертикального сейсмографа Б. Б. Голицына, имеют примерно одинаковые функциональные узлы и незначительно различаются между собой только конструкцией узлов.
Основные части гравиметров
Гравиметр состоит из двух главных частей: собственно гравиметра ("сердцевина" гравиметра) и внешнего корпуса с теплоизоляцией (рис.1). Внешний корпус гравиметра представляет собой металлический цилиндр с тремя установочными (подъемными) винтами внизу. По дну и стенкам внешнего корпуса проложен слой теплоизоляции, в который прочно вставляется сосуд Дьюара. Теплоизоляционная прокладка и сосуд Дьюара служат для защиты упругой системы гравиметра от резких колебаний температуры наружного воздуха. Качество сосуда Дьюара определяется, в основном, "глубиной" вакуума между стенками сосуда, а также отражательной способностью наружных и внутренних стенок, т. е. качеством серебрения сосуда. Снаружи внешний корпус гравиметра отполирован до зеркального блеска также для лучшего отражения тепловых лучей.
Рис.1. Общий вид гравиметра ГАК-3М.
Средняя часть (собственно гравиметр) помещается в сосуд Дьюара; для более плотного их прилегания на нее надевается шерстяной чулок. Средняя часть гравиметра состоит из корпуса кварцевой системы, теплозащитного столба и верхней панели. Теплозащитный столб служит пробкой, закрывающий сверху сосуд Дьюара и представляет собой текстолитовый полый цилиндр, нижний конец которого крепится к корпусу кварцевой системы, а верхний - к панели. Внутри цилиндра расположены трубки осветителя, микроскоп, диапазонное и измерительное устройства. Пространство между трубками и стенками цилиндра заполнено теплоизолирующим материалом.
На верхней панели гравиметра размещены отсчетное устройство измерительной системы, держатель окуляра микроскопа, осветитель и уровни. Из корпуса кварцевой системы откачен воздух и система находится в вакууме. Гравиметр снабжен ручкой для переноса его с точки на точку.