4. свердловинні - для вимірювання в шахтах, свердловинах;

5. аерогравіметри - для вимірювання на літаках і інших космічних літальних апаратах;

6. стаціонарні - для вивчення припливних змін прискорення сили ваги і реєстрації змін гравітаційного поля Землі.

Сучасні статичні гравіметри дозволяють вимірювати приріст сили ваги з високою точністю і з великою продуктивністю праці. Крім того, самі прилади є портативними, тривалість спостереження на пункті не перебільшує 5 хвилин. Сам процес спостережень з гравіметром і обробка таких результатів набагато простіші, ніж з маятниковим приладом. Отже, сучасний статичний гравіметр має ряд переваг перед маятниковим приладом, а саме: висока точність і продуктивність роботи, транспортабельність, використання в будь-яких фізико-географічних умовах (малодоступні і важкопрохідні райони).

Але поряд з перевагами, гравіметри мають ряд суттєвих недоліків. До них належать: зміщення нуль-пункта, визначення ціни поділки гравіметра, обмежений діапазон вимірювання приросту сили ваги. Зміщенням нуль-пункта називають неперервну зміну відліку гравіметра в пункті спостереження, обумовлену зміною пружних властивостей чутливої системи з часом. Визначення ціни поділки гравіметра або задача еталонування гравіметра пов'язані з тим, що вимірювання приросту сили ваги виконують в умовній системі одиниць. Щоб перейти від умовної системи вимірювального пристрою до показів прилади в мі лі галах, необхідно визначати ціну поділки гравіметра.

3. Теорія механічних гравіметрів. Чутливість гравіметра

Основною частиною механічного гравіметра є пружна система, яка деформується під дією ваги тягарця або його моменту, які залежать від прискорення сили ваги. При розгляді теорії гравіметра приймемо, що при зміні сили ваги маса може здійснювати поступальне або обертальне переміщення. Якщо х - деформація пружної системи, тоді рівняння рівноваги системи з обертальним переміщенням записують у вигляді:

gM(х) + W(х)=0, (4.2)

де:

gM(х)- момент сили ваги.

W(х)- момент внутрішніх пружних сил.

Відповідно для системи з поступальним переміщенням маємо

mg+fx = 0, (4.3)

де:

т - маса, яка переміщується,

f- жорсткість пружної системи.

Вага рухомого тягарця і її момент залежать від температури і атмосферного тиску Р, кута нахилу системи β. Пружна сила деформації і її момент залежать від температури.

Тоді

gM(х,t,p,β) + W(х,t)=0, 66

(4.4)

(4.5)

У цьому рівнянні.

dx/dg -характеризує зміну деформації пружної системи, обумовлену зміною прискорення сили ваги, називається механічною чутливістю гравіметра;

dg/dt- характеризує вплив температури на положення чутливої системи або вплив температури при зміні сили ваги. Ця величина називається температурним коефіцієнтом гравіметра;

dg/dP- характеризує вплив атмосферного тиску на положення пружної системи або уявної зміни сили ваги і називається барометричним коефіцієнтом гравіметра;

dg/dβ- величина, яка характеризує залежність показів гравіметра від кута нахилупружної системи;

Якщо покласти в основному рівнянні гравіметра (4.5) і, Р і (3 сталими, тоді

рівняння чутливості гравіметра

(4.6)

Для чутливості гравіметра з поступальним переміщенням маси одержимо

(4.7)

Це означає, що чутливість таких систем є сталою і не залежить від деформації х, і їх називають неастазованими. Системи, чутливість яких змінюється при зміні деформації, залежить від сили ваги і визначається знаменником формули (4.6). називають астазованими. Астазовані системи називаються нелінійними, і вони працюють в положенні рівноваги, близькому до нестійкого. Підвищення чутливості астазованих систем здійснюється зміною кута нахилу, з використанням додаткових пружин, за рахунок електричних і магнітних сил Типовим прикладом астазування пружних систем є вертикальний сейсмограф Голіцина, який представлено на рис. 15 Цю ідею використано в конструкціях більшості статичних гравіметрів.

Механічна чутливість пропорційна квадрату періоду їх власних коливань. Для пружинних ваг обертального типу

ДЄ

(4.8)

dа/dg - кутова чутливість.

Т - період власних коливань,

зведена довжина важеля.

Для пружинних ваг з поступальним переміщеним маси

67

(4.9)

М₀ і W₀ - моменти мас і пружних сил при деякій вихідній температурі;

68

(4 14)

В останньому рівнянні обидва члени включають різницю ефективних температурних коефіцієнтів. Якщо ця різниця близька до нуля то тоді і температурний коефіцієнт dg/dt буде рівний нулю, і коливання температури не впливають на покази гравіметра. На цьому базується можливість виключення впливу температури - температурна компенсація. Застосовують дві пружини, які мають різні термоеластичні коефіцієнти. В першому випадку пружні моменти пружин обернено пропорційні їх термоеластичним коефіцієнтам, а в другому випадку - різні значення пружних моментів, які діють в протилежні сторони. В гравіметрах часто застосовують вимушене (пасивне) термостатування і добру теплоізоляцію. Найкраща теплоізоляція досягається з допомогою посудини Дьюара.Крім того, застосовують пінопласти, органічну і неорганічну вату, органічне скло, теплоізоляційні порошки та інше. При активному термостатуванні незмінність температури підтримується за допомогою електричних термостатів - електрична піч, всередині якої автоматично підтримується стала температура за допомогою контактного термометра і реле. В термостаті використовують одну або дві нагрівальні обмотки, що дає можливість застосовувати багатоступеневе термостатування.

Температурний коефіцієнт гравіметра можна визначити, якщо гравіметр помістити в термокамеру.Задаючись інтервалом температур, знімають відліки гравіметра і температури і за результатами таких досліджень будують криву. 3 цього графіка визначають температурний коефіцієнт Досліджена з нетермостатними гравіметрами показали що введення поправки за температуру погіршує результат, і тому стараються виконувати спостереження при монотонній зміні температури в коротких інтервалах часу.

При зміні атмосферного тиску змінюється густина повітря що обумовлюєуявну зміну ваги тягарця її зміною вологості повітря змінюються модулі пружності і їх термопружні властивості. Щоб дослідити цей вплив, достатньо у формулі (4.5) прийняти

за сталі деформацію X, температуру t і нахил β. Тоді одержимо вираз для барометричного коефіцієнта гравіметра :

69