- •Вступ історія розвитку гpabimetpiї. Гравіметричні роботи в україні
- •Гравіметричні пункти, які визначені в Україні до 1914 року
- •1.2 . Прискорення сили ваги і її потенціал
- •1.3. Другіпохідні потенціалу прискорення сили ваги
- •1.6 Нормальне гравітаційне поле землі
- •1.7 . Аномальне гравітаційне поле Землі
- •Розділ 2 абсолютні вимірювання прискорення сили ваги
- •2.1 Теорія коливання фізичного маятника
- •2. Маятниковий метод абсолютних вимірювань прискорення сили ваги
- •2.З.Точність абсолютних визначень маятниковим методом
- •Балістичний метод абсолютних вимірювань прискорення сили ваги
- •Прилади для абсолютних визначень балістичним методом
- •Розділ 3 динамічний метод відносних вимірювань прискорення сили ваги
- •Основи маятникового методу
- •Поправка за амплітуду коливань
- •Поправка за температуру
- •Поправка за густину навколишнього середовища
- •Поправка за частоту кварцового генератора
- •Поправка за співхитання штатива. Метод Венінга-Мейнеса
- •Віілив електричного і магнітного полів, мікросейсм, нахилу маятника на період коливання маятника
- •Методи вимірювання періоду і амплітуди коливання маятника
- •Маятникові прилади для відносних вимірювань прискорення сили ваги
- •Програма спостережень на пункті і обробка їх результатів
- •Оцінка точності гравіметричного зв’язку, виконаного маятниковими приладами
- •Розділ 4 відносні вимірювання прискорення сили ваги статичними гравіметрами
- •Загальні відомості про статичні гравіметри
- •Класифікація гравіметрів
- •Теорія механічних гравіметрів. Чутливість гравіметра
- •Вплив нахилу гравіметра
- •Вплив магнітного і електричного полів і мікросейсмічних коливань грунту
- •Дослідження, регулювання і визначення основних характеристик гравіметрів
- •4.7.1. Регулювання оптичної системи
- •4.7.2. Регулювання рівнів на мінімум чутливості до кута нахилу
- •4.7.3. Контроль чутливості гравіметра
- •4.7.4. Визначення часу стабілізації відліку
- •4.7.5. Еталонування гравіметрів
- •Еталонування гравіметрів на полігоні
- •Еталонування гравіметрів методом нахилу
- •Еталонування гравіметрів методом навішування додаткових тягарців
- •Розрахунок діапазону вимірювань і ного зміни
- •4.8. Методика вимірювань статичними гравіметрами
- •4.9. Сучасні типи статичних гравіметрів
- •Кварцові гравіметри Уорден, Шарп, Содін
- •Металеві астазовані гравіметри Північна Америка” і Лаксоста-Ромбері
- •Теорія гравітаційного варіометра
- •5.2. Будова гравітаційних варіометрів.
- •5.4. Про можливість вимірювання вертикального градієнта сили ваги
- •8.1. Види гравіметричного знімання
- •8 2.0Порні і рядові гравіметричні мережі
- •8.3. Оцінка точностігравіметричного зв’язку при багаторазових групових вимірюваннях
- •8.4. Способи врівноважування опорних гравіметричних мереж
- •8.5. Обчислення аномалій сили ваги
Еталонування гравіметрів методом нахилу
Краще, ніж на полігоні, можна визначити ціну поділки гравіметра для всієї відлікової шкали і точніше знайти її залежність від температури методом нахилу. Згідно з формулою (4.20) покази гравіметра змінюються в залежності від кута нахилу β
(4.26)
де:
g - прискорення сили ваги в пункті спостереження, в якому виконують еталонування. При діапазоні вимірювань меншому від 200 мГал, можна другим членом знехтувати. Тоді для різних кутів нахилу β можна обчислити величину Δg.
Як видно із таблиці, кут нахилу β для вузькодіапазонних гравіметрів складає біля1⁰.Цінаподілки гравіметра
При
відносній похибці еталонування методом
нахилу 10"4
і, прийнявши, що похибка різниці відліків
ЛХ дорівнює нулю, запишемо:
Звідси одержимо mg= 70 мГал, т "β= 7,3β,якщо прийнятиmg/g=2mβ/β, а кут β виражати в радіанах. Отже, прискорення сили ваги для пункту, в якому проводять еталонування, необхідно знати з точністю 50-100 мГал, а точність вимірювання кута буде залежати від величини самого кута.
Ціну поділки методом нахилу визначають у такій послідовності:
Регулюють гравіметр на мінімум чутливості до нахилу.
Змінюють діапазон вимірювань таким чином, щоб можна було виміряти максимально велике зменшення прискорення сили ваги, і знімають відлікS0
Послідовно нахиляють гравіметр на додатні кути βJ+,пізніше на від’ємні кути
βJ, знімаючи при цьому відліки гравіметра і . При кожному нахилі знімають серію відліків кута і відліків гравіметра.
Знаходять середнє арифметичне із відліків гравіметра для однакових додатніх і від'ємних кутів і обчислюють ціну ділення СJIдля кожної пари додатніх і від'ємних кутів нахилу.
Тоді:
де:
S0 - відлік гравіметра в горизонтальному положенні:
SI - середнє із відліків гравіметра при додатніх і від'ємних кутах нахилу.
Середньо вагове значення ціни поділки С
(4.30)
де:
ΔgJ - уявна зміна прискорення сили ваги, обчислена за формулою для кожного кута нахилу β
Для еталонування методом нахилу розроблені спеціальні установки з вертикальним кутомірним кругом або установки, у яких для вимірювання кутів використовують тангенціальний метод. Метод нахилу має ряд переваг у порівнянні з методом еталонування на полігоні. До них належать:
висока точність;
менші фінансові затрати для виконання еталонування;
можливість дослідити залежність ціни поділки гравіметра від температури;
можливість дослідити залежність ціни поділки від прискорення сили ваги без зміни місця еталонування;
спрощена процедура дослідження нелінійності відлікової шкали гравіметра і дослідження похибок ділень лічильника.
Еталонування гравіметрів методом навішування додаткових тягарців
Цим методом наближено еталонують гравіметри в лабораторно-заводських умовах при виготовленні і юстуванні приладів. Для точного еталонування методом навішування тягарця у деяких гравіметрів передбачено спеціальні пристосування. Так, в гравіметрі Асканія GS на важелі пружної системи зроблені дві ямки. Ямки виготовлені так, що кульга (діаметр її 2,5мм) при невеликих нахилах і при переїздах завжди залишається в одній і тій же ямці. Нахиливши прилад на 90⁰ , можна цю кульку переносити із однієї ямки в іншу. Відстань від осі обертання важеля пружної системи до центра маси кульки в одній і другій ямці відомі. Це переміщення кульки із однієї ямки в іншу змінює момент маси на сталу величину, яка відповідає певній різниціΔg=200 мГал.ЗначенняΔg залежить від температури приладу, від ділянки шкали вимірювального пристрою і від величини прискорення сили ваги в пункті еталонування Перші дві залежності визначають експериментально, а третю вираховують за формулою
де:
А - визначене із досліджень приладу в пункті з відомим значеням сили ваги g0
g1 - сила ваги в пункті еталонування з точністю +-100 мГал
За
різницею відліків А,!? (в діленнях шкали)
до і після переміщення кульки визначають
ціну ділення
Дослідження нелінійності відлікової шкали гравіметра
Нелінійністю відлікової шкали називають змінне співвідношення між приростом відліку і приростом сили ваги в різних частинах відлікової шкали. Критерієм нелінійності відлікової шкали гравіметра є те, що піна поділки є різною, яка визначена в декількох інтервалах вимірювання Δg на полігоні. Існують декілька способів визначення нелінійності і поправок до показів гравіметра:
вимірювання між двома пунктами з невеликою, але точно визначеною різницею прискорення сили ваги. Змінюючи діапазон вимірювань, два рази знімають відліки гравіметром в них пунктах;
багаторазові вимірювання різниць відліків, які відповідають двом завжди одним і тим же штрихам окулярної шкали в різних положеннях діапазонів вимірювань.
вимірювання між трьома (або більше) пунктами, в яких відомі значення сили ваги;
за результатами еталонування гравіметрів методом нахилу у всіх серіях відліку' гравіметра необхідно виконати на тих самих місцях лічильника
Залежність між зміною сили ваги і зміною відліку можна приблизно виразиш рівнянням квадратної параболи
(4.32)
де
ɑ1 і ɑ2- невідомі коефіцієнти параболи,
S1 і S2 - відліки гравіметра на 1-ому і вихідному пунктах. Це рівняння можна звести до вигляду
(4.33)
а
Приймаючи відлікову шкалу лінійною, знаходимо прирости сили ваги. Але в відліки необхідно ввести поправки NS2 шкала стала лінійною з ціною ділення а,. Для знаходження а1/а2 або а1і N виколють вимірювання між трьома пунктами або між двома пунктами, змінюючи при цьому діапазон вимірювання. В такому випадку коефіцієнти а,, а2 і N однозначно обчислюються Якщо пунктів і вимірювань багато, тоді обчислення виконують за методом найменших квадратів. Величини Nі а1 знаходять із співвідношення
де:
Δ.giJ- різниця прискорень сили ваги між 1-тим і вихідним пунктом;
St - відлік гравіметра в /-тому пункті, який виправлено поправками за зміщення нульпункту і припливні зміни;
Si - відлік гравіметра у вихідному пункті, який виправлено поправками за зміщення нульпункту і припливні зміни;
J - кількість пунктів бази або кількість перестановок діапазону.
Визначення температурної характеристики і температурного коефіцієнта
Криві залежності відліку гравіметра від температури або температурної характеристики кожного гравіметра можуть змінюватися внаслідок деформації металевої нитки температурного компенсатора, зміни зміщення нуль-пункту, великої зміни діапазону вимірювань. Цю залежність визначають в термокамерах, задаючи режим зміни температури з швидкістю 1-3°С за годину. Спочатку підтримують такий режим, щоб внутрішня температура в гравіметрі не відрізнялась від попередньої не менше ніж на 15°С. Пізніше змінюють температурний режим в камері, щоб температура змінювалася з такою самою швидкістю, але в протилежному напрямі. Експериментальна залежність зміни відліку від температури при її підвищенні не збігається з залежністю при її пониженні, а залежить тільки від швидкості зміни температури.
Чим повільніше буде змінюватись температура, тим ближчими між собою будуть криві прямого і зворотного ходу. Так за результатами досліджень будують графік (див. рис. 20),за яким визначають температурний коефіцієнт КIтемпературу повної компенсації t0 і температурний гістерезис и
Температуру повної компенсації t0 визначають за формулою
(4.37)
де.
Рис.
20. Визначення температурних характеристик
гравіметра
Для
визначення температурного коефіцієнта
Кt
вибирають на графіку інтервал біля 2°С
(інтервал АВ), на якому крива має найбільшу
стрімкість, щоб визначити максимальний
температурний коефіцієнт гравіметра
(4.38)
де
Δgi і Δg2- покази гравіметра спочатку і в кінці вибраного інтервалу.
Δt- відповідна різниця температур, яка міститься в діапазоні tо ± 15° С.
Температурний гістерезис и визначають як максимальну різницю показів гравіметра при одній і тій же температурі в прямому і зворотному ходах температурної залежності на інтервалі tо ± 150 С.