4Л,3, Контроль чутливості гравіметра

Під чутливістю гравіметра розуміють відношення переміщення рухомого індекса важеля гравіметра до величини зміни прискорення сили ваги. Чим вища чутливість, тим точніше можна сумістити рухомий і нерухомий індекси. Але збільшення чутливості пов'язане із збільшенням періоду власних коливань важеля, що збільшує тривалість часу вимірювань. Чутливість змінюється, якщо за нерухомий індекс приймати різні поділки окулярної шкали. Її визначають після ретельного дослідження і регулювання рівнів на мінімум чутливості до нахилу і визначення ціни поділки гравіметра. Чутливість гравіметра К можна визначити в такій послідовності:

1. На протязі декількох годин знімають відліки доти, поки не стабілізується зміна нуль-пункту.

2. Після цього знімають відлік за вихідним нерухомим індексом окулярної шкали So., а потім на десятому або будь-якому штриху з однієї сторони шкали S/о а тоді на такому' штриху з іншої сторони S./o і повторюють покази відліку в вихідному нерухомому індексі.

3. За відліками у вихідному нерухомому індексі (штриху) вводять поправку за зміну нуль-пункту, а потім обчислюють чутливість за формулою.

(4 23)

ДС

¹ S _](1- виправлені за зміну нуль-пункту відліки; ⁽ - ціна поділки гравіметра

Якщо чутливість є дуже малою або дуже великою, тоді за нульову риску окулярної шкали приймають іншу поділку цієї шкали (наприклад +15, +20). Для цього ^ориха проводять повторне регулювання на мінімум чутливості до нахилу і аналогічне описаним способом визначення чутливості

4.7.4, Визначення часу стабілізації відліку

Рухомий індекс важеля не завжди стабілізується після приведення приладу до горизонтального положення. Через те відлік, знятий відразу після установки приладу, буде мати деяку похибку. Щоб виключити із результатів спостережень цю похибку, визначають час стабілізації відліку, Час стабілізації необхідно визначити перед польовим сезоном. Після приведення гравіметра в горизонтальне положення знімають відліки на протязі 10-15 хвилин через кожну хвилину і одержують графічну залежність відліку з часом (див. рис. 19).

На рисунку верхня горизонтальна лінія відповідає максимальному (мінімальному) знятому відліку. Нижня горизонтальна лінія знаходиться на відстані величини

середньоквадратичної похибки одиничного виміру Є.. Від точки перетину графіка з нижньою прямою опускають перпендикуляр на вісь абсцис, де визначають час стабілізації відліку t_cma6_. Найкращі гравіметри характеризуються часом стабілізації меншим ніж одна хвилина.

Рис.19. Визначення часу стабілізації відліку

4.7.5. Еталонування гравіметрів

Приріст сили ваги одержують в умовній системі одиниць при спостереженнях з гравіметром. Для того, щоб перевести результати вимірювань в одиниці сили ваги, необхідно визначити ціну поділки С відлікового пристрою або сталу гравіметра. Дослідження, пов'язані з визначенням сталої С гравіметра, а також її залежності від температури, атмосферного тиску і інших зовнішніх факторів, називають еталонуванням гравіметрів. Для визначення величини С треба знати відому еталонну різницю сили ваги і відповідно до неї виміряну різницю відліків приладу. Тоді ціну ділення гравіметра з лінійною відліковою шкалою визначимо із співвідношення

r =-І As

(4.24)

У залежності від того, як визначається еталонна різнидя прискорення сили ваги, розрізняють такі методи е галопування:

{ на гравіметричних базисах або полії онах,

2. методом нахилу ;

3. методом навішування додаткових тягарців

6. Еталонування гравіметрів на полігоні

Цей метод є універсальним для виконання еталонування всіх типів іравіметрів. Теоретично достатньо мати на полігоні два пункти, між якими різниця прискорення сили ваги є точно відомою, і вона не перебільшує 80 мГал, щоб забезпечити еталонування вузькодіапазонних геофізичних іравіметрів. Для збільшення точності еталонування використовують декілька пунктів полігону. Для вузьходіалазонких гравіметрів похибка в значеннях прискорення сили ваги на базисних (полігонних) пунктах повинна бути ОДІмГал, а для сиирокодіапазонних - (0,02-0,03) мГал. Для створення еталонного базису виконують точні вимірювання з маятниковим приладом або балістичним гравіметром у пунктах полігону. Пункти полігону вибирають таким чином, іцоб сили ваги на їх кінцях відрізнялись максимально. Цього можна досягти, якщо базиси розміщувати уздовж меридіанів, використовуючи залежність сили ваги від широти або, якщо розміщувати пункти еталонного бізису на різних поверхах високих будинків, схилах гір з використанням залежності зміни сили ваги з висотою. В давай час еталонування цим методом проводять на Міжнародних, націоналі,них і місцевих базисах Для еталонування ппгро коді а казенних гравіметрів створені три Міжнародних базиси, а саме; 1 Американський' Барроу, Фербенкс, Вайтхорс, Едмоит, Грейт-Фелс, Денвер, Мантерей, Мехіко, Лапас; 2.Європейсько-Африканський' Хаммерфесг, Водо, Копенгаген. Бад Нарзбург, Мюнхен, Медюлан, Рим, Катанія, Найробі, Йоганесбург, Кейптаун; З Західно-Тихоокеанський від півночі Аляски (Барроу <р ~71°) до півдня Австралії (Мельбурн <р =-38°)

На Україні створено два еталонних місцевих полігони в гірських районах Карпат і Криму Визначення ціни поділки виконують окремими рейсами з короткою тривалістю в часі. Як правило вимірювання проводять на всіх пунктах полігону від першого до останнього, а тоці повторюють спостереження на першому пункті. Це дас можливість більш точно врахувати лінійне зміщення нуль-пушпу Виконують шість або більше рейсів із загальною різницею прискорення сили ваги Ag не менше п'ятдесяти, при цьому половину рейсів виконують з використанням початкової частини діапазону вимірювань, ^:ї Другу половину - в кінці цього діапазону Обчислюють і вводять поправки за зміщенням нуль-пункту

t_m, tik~ відповідні цим відлікам часи спостережень;

tj, tm - інтервал часу між вимірюванням на .7-ому пункті і початковим вимірюванням на вихідному пункті полігона.

Після цього обчислюють приріст сили ваги в одиницях вшпкової шкали між всіма пунктами полігона, ввівши попередньо поправки за зміну нуль-пункту, а далі .ділять на них відомі для цих пунктів прирости сили ваги. Для кожного приросту сили ваги визначають ціну поділки гравіметра С _]. Середньовагову ціну поділю і визначають за формулою

І с , Agj,

J =1

т

Z ^ASj,

є

с

_L

с

'у (Cj-cy

т(т - 0

З відповідною відносною похибкою

де:

Agj, - різниця прискорення сили ваги між пунктами полігона: т - число незалежних визначень ціни поділки гравіметра С_}.

Для визначення залежності сталої гравіметра С від температури намагаються декілька рейсів виконувати при температурах на 10 - 15° вищою і нижчою, ніж в перших рейсах.

7. Еталонування гравіметрів методом нахилу

^&gj

gp;

і -

(4.26)

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 /?

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 /? можна обчислити величину Ag.

р	Д&мГал
-р-——	10
0 34 44	50
0 49 07	100
1 09 27	200

Як видно із таблиці, кут нахилу J3 для вузькодіапазонних гравіметрів складає біля 1^и Ціна поділки гравіметра

С =

(4.27)

gPj²

При вццюсній похибці еталонування методом нахилу 10"⁴ і, прийнявши, що похибка різниці відліків AS дорівнює нулю, запишемо:

2 Ґ . \1 /_ „\2

с

кг

V g )

^r Imp

CJT;

(4.28)

2AS ’

Звідси одержимо ftig= 70 мГал, т "р— 7,3 Д якщо прийняти m^g—2m^P\ а кут (З 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:

1. Регулюють гравіметр на мінімум чутливості до нахилу.

2. Змінюють діапазон вимірювань таким чином, щоб можна було виміряти максимально велике зменшення прискорення сили ваги, і знімають відлік So

3. Послідовно нахиляють гравіметр на додатні кути Д/+, пізніше на від’ємні кути

Р J-, знімаючи при цьому відліки гравіметра і S_/ . При кожному нахилі знімають серію відліків кута і відліків гравіметра.

4. Знаходять середнє арифметичне із відліків гравіметра для однакових додатніх і від'ємних кутів і обчислюють ціну ділення С/ для кожної пари додатніх і від'ємних кутів нахилу.

Тоді:

С ¹ =

j

g(P

11

12

2(У — S₀) де:

^Л/' - відлік гравіметра в горизонтальному положенні:

•З/ - середнє із відліків гравіметра при додатніх і від'ємних кутах нахилу.

Середньо вагове значення ціни поділки С

т

с =

m

(4.30)

I bgj

де:

4gj - уявна зміна прискорення сили ваги, обчислена за формулою для кожного кута нахилу Д

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:

1. висока точність;

2. менші фінансові затрати для виконання еталонування;

3. можливість дослідити залежність ціни поділки гравіметра від температури;

4. можливість дослідити залежність ціни поділки від прискорення сили ваги без зміни місця еталонування;

5. спрощена процедура дослідження неліншносл відлікової шкали гравіметра і дослідження похибок ділень лічильника.