7. Еталонування гравіметрів методом нахилу

К раще, 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.

Я к видно із таблиці, кут нахилу β для вузькодіапазонних гравіметрів складає біля1^⁰.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 прийнятиm_g/g=2m_β/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:

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 відлікS₀

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

β_J, знімаючи при цьому відліки гравіметра і . 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_J^Iдля кожної пари додатніх і від'ємних кутів нахилу.

Т оді:

де:

S₀ - відлік гравіметра в горизонтальному положенні:

S_I - середнє із відліків гравіметра при додатніх і від'ємних кутах нахилу.

Середньо вагове значення ціни поділки С

(4.30)

де:

Δg_J - 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:

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 нелінійності відлікової шкали гравіметра і дослідження похибок ділень лічильника.

8. 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:

1. вимірювання між двома пунктами з невеликою, але точно визначеною різницею прискорення сили ваги. Змінюючи діапазон вимірювань, два рази знімають відліки гравіметром в них пунктах;

2. багаторазові вимірювання різниць відліків, які відповідають двом завжди одним і тим же штрихам окулярної шкали в різних положеннях діапазонів вимірювань.

3. вимірювання між трьома (або більше) пунктами, в яких відомі значення сили ваги;

4. з а 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 звестид о 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;

S_t - відлік гравіметра в /-тому пункті, який виправлено поправками за зміщення нульпункту і припливні зміни;

S_i - відлік гравіметра у вихідному пункті, який виправлено поправками за зміщення нульпункту і припливні зміни;

J - кількість пунктів бази або кількість перестановок діапазону.

9. 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 К_Iтемпературу повної компенсації t₀ і температурний гістерезис и

Температуру повної компенсації t₀ визначають за формулою

(4.37)

д е.

t

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

₀₁ it₀₂значення температури на графіку, які відповідають екстремальним показам гравіметра в прямому і зворотному ходах.

(4.38)

де

Δgi і Δg2- покази гравіметра спочатку і в кінці вибраного інтервалу.

Δt- відповідна різниця температур, яка міститься в діапазоні t_о ± 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 t_о ± 15⁰ С.