Измерение силы тяжести гравиметрами

По конструкции гравиметры чрезвычайно разнообразны и различаются по:

- типу уравновешивающей силы (пружинные, газовые, жидкостные и т.п.);

- способу перемещающей массы (вращательные (II рода), поступательные (I рода) и т.п.);

- материалу, из которого изготовлена упругая система (кварцевые, металлические и т.п.).

В основном, при гравиметрических съемках применяют гравиметры с пружинными чувствительными системами (II рода), изготовленными из кварца и астазированными.

Термин: Астазированный кварцевый гравиметр означает, что его чувствительная система находится в неустойчивом равновесии. При этом небольшие изменения приводят к отклонениям маятника прибора на значительный угол, что повышает чувствительность прибора.

Астазирующее действие осуществляется специальной пружиной.

Рассмотрим схему астазированного кварцевого гравиметра:

Упругая кварцевая система гравиметров состоит из трех основных частей:

- чувствительного элемента (в котором использован принцип вертикального сейсмографа Б.Б. Голицына);

- измерительного устройства;

- температурного компенсатора.

Вся кварцевая пружинная система закреплена на рамке (1). На нити подвеса (2) закреплены маятник (3), главная астазирующая пружина (4) и две рамки, которые связаны с микрометренной пружиной (5) и диапазонной пружиной (6). Жесткость пружины (6) намного больше, чем пружины (5). Пружина (5) связана с отсчетным микрометренным устройством (7). Пружина (6) прикреплена к диапазонному винту (8).

Жесткость кварцевых пружин зависит от температуры окружающей среды, поэтому гравиметры оснащают специальным устройством температурной компенсации, включающим металлическую нить (9), рычаг (10) и кварцевую нить (11), связанную с вращающейся рамкой.

При увеличении жесткость кварцевых элементов растет и маятник (3) начинает двигаться вверх. Металлическая нить (9) растягивается и через рычаг (10) и нить (11) создает раскручивающий момент нити подвеса (2). Это приводит к возрасту маятника в исходное состояние.

Кроме того, в качестве стабилизатора температуры выступает и сосуд Дьюара (термос), в которой помещается вся кварцевая система гравиметра. Сосуд Дьюара представляет собой вакуумированный стеклянный стакан (сосуд), помещенный в защитный теплоизоляционный корпус.

Чувствительный элемент представляет собой маятник (3) с платиновым грузиком на конце. Он удерживается в состоянии неустойчивого равновесия (астазирования) упругими силами нитей подвеса (2) и главной астазирующей пружины (4). Платиновый грузик служит для увеличения момента масс, уменьшения действия электрических зарядов и прилипания маятника к ограничителям (они не показаны на рисунке).

Микрометренное устройство (5, 7 + 6, 8) предназначено для установки маятника в горизонтальное положение. Способ измерения силы тяжести компенсационный. Компенсация осуществляется путем изменения крутящего момента нитей подвеса (2) при помощи микрометренного устройства. Микрометренное устройство имеет от 0 до 15 оборотов. Цена деления ≈10мГл/деление, т.е. с помощью микрометренного винта можно измерить приращение . После этого необходимо изменить диапазон с помощью пружины (6) и винта (8). Диапазон можно менять в пределах .

Измерения на каждом пункте наблюдения сводятся к установке гравиметра в горизонтальное положение, установке маятника в горизонтальное положение с помощью микрометренного устройства и снятию расчета по делениям шкалы микрометра.

Тогда

где С – цена деления гравиметра, – отсчеты в пунктах наблюдения.

Дата добавления: 2013-12-13