Устройство гравиметров и работа с ними

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Устройство гравиметров и работа с ними

Гравиметры для абсолютных измерений ускорения свободного падения «ГАБЛ-Э»

гравиметр прибор измерение

До появления лазеров при метрологических, геофизических и геодезических измерениях гравитационного поля Земли применяли гравиметры, принцип действия которых основан на использовании маятника, пружинных весов либо свободно падающего тела. Точность измерений таких гравиметров оценивается величиной порядка 10-4-10-5. За последние 10 лет значительно улучшены характеристики не только относительных, но и абсолютных гравиметров. Абсолютные гравиметры обеспечивают точность порядка 1 мкГал. Например, создан абсолютный баллистический гравиметр FG5 с точностью 1 мкГал. Эти приборы пользуются значительным спросом: только за 1993-94 гг. введены в строй 10 приборов. Особо точные гравиметрические приборы для проведения фундаментальных физических исследований, как правило, проектируются в криогенном исполнении с использованием лазерной интерферометрии. Эти приборы в основном используются при наблюдениях опорных гравиметрических пунктов, решении задач геодинамики, создании государственного специального эталона (группового) единицы измерений для гравиметрии, создании эталонных полигонов для калибровки относительных гравиметров.

Разработанные в настоящее время лазерные гравиметры, называемые баллистическими, обеспечивают значительно большую точность измерений (10-8-10-9). Принцип действия лазерного гравиметра основан на измерении ускорения g свободно падающего тела, которое установлено в вертикальном плече лазерного интерферометра (рис. 1.10).

В качестве свободно падающего тела обычно используют трипельпризму, которая имеет в вершине магнитный наконечник и удерживается в верхней части вертикального плеча интерферометра с помощью электромагнита. Такая призма малочувствительна к разворотам.



Рис. 1.10. Оптическая схема лазерного баллистического гравиметра

Лазерный гравиметр работает следующим образом. Световой пучок от лазера расщепляется светоделительной поверхностью 1 призмы 2 на два пучка -- А и В. Пучок А направляется на неподвижную призму 4, от которой отражается и направляется назад вдоль пути AR параллельно своему начальному направлению. Отражаясь от светоделительной поверхности 1, пучок AR попадает на вход приемного устройства.

В свою очередь пучок В, отражаясь от свободнопадающей призмы 3, возвращается назад по пути BR и также попадает на вход приемного устройства, где смешивается с пучком AR. Из-за движения призмы 3 светлые и темные полосы интерференционной картины перемещаются, и приемное устройство регистрирует импульсы , которые используются для определения абсолютного значения g.

Путь, пройденный свободно падающей призмой 3, определяется числом полос. Если начальная скорость неизвестна, то измерения выполняют в течение двух временных интервалов ф1 и ф2, имеющих одно и то же начало отсчета, причем ф2 выбирают обычно вдвое большим, чем ф1. Значение g вычисляют по формуле:

где л -- длина волны света; N1 и N2 -- число полос, сосчитанных соответственно за временные интервалы ф1 и ф2.

Для уменьшения влияния вращения призмы 3 устройство конструируют таким образом, чтобы его центр тяжести совпадал с оптическим центром. Для исключения влияния трения воздуха призму 3 помещают в вакууммированную камеру, укрепленную на основании, где установлены лазер, светоделительная призма 2, приемное устройство и неподвижная призма 4.

В некоторых типах лазерных гравиметров, чтобы учесть влияние движений земной коры, неподвижный уголковый отражатель монтируют на сейсмометре. В результаты измерений вводят поправку на высоту, на которой производят измерения, а также учитывают электрические и магнитные силы (в частности, от катушек сейсмометра), стабильность длины волны излучения лазера и номинальную точность измерения времени. Кроме того, необходимо учитывать поправку на доплеровский сдвиг лазерного излучения, которая имеет относительную величину порядка 3 10^-8 и может быть найдена из выражения:

где v₀ -- скорость уголкового отражателя в начальный момент измерений.

В настоящее время во многих странах разработаны лазерные баллистические гравиметры, обеспечивающие более высокую точность измерений, чем традиционные.

С помощью абсолютных гравиметров создают опорные гравиметрические сети. Результаты измерений используют для уточнения мировой и национальной гравиметрических систем и при решении проблемы определения непрерывных вариаций гравитационного поля Земли. В настоящее время ведутся работы по созданию портативных абсолютных лазерных гравиметров, позволяющих выполнять более точные гравиметрические съемки.

В настоящее время для проведения абсолютных измерений силы тяжести требуется большое количество вспомогательного оборудования, поэтому их нецелесообразно проводить при обычных геодезических съемках. Большинство баллистических гравиметров размещается в стационарных лабораториях, а наблюдения выполняются по специально разработанным для этих целей программам (инструкциям). Однако существуют и транспортабельные устройства, имеющие приемлемые уровни точности измерения.

Разработаны технические условия на измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести на пунктах фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС).

При выполнении измерений на пункте координаты, определяемые спутниковыми методами, передаются на постамент (гравиметрический пункт ФАГС), где устанавливается баллистический гравиметр. На каждом пункте выполняется измерения вертикального градиента силы тяжести с погрешностью не более 3 мкГал. При этом должны выполняться следующие требования: применяемый баллистический гравиметр должен иметь практически неограниченный диапазон измерений; нестабильность длины волны излучения рабочего лазера за время наблюдений не должна превышать 5 · 10-9; относительная погрешность стандарта частоты должна быть не более 5 · 10-10; давление остаточного газа в баллистической камере не должно превышать 5 · 10-6 мм рт.ст.

Согласно действующей инструкции при высокоточных определениях ускорения силы тяжести должны выполняться следующие условия:

Пункт размещается в капитальном здании в подвале (полуподвале) или на первом этаже.

Приборы устанавливаются на постаменте размером верхней плоскости 100 ? 100 см, возвышающимся над полом на 10-50 см и углубленном в грунт на глубину не менее 150 см. Типы постаментов устанавливаются в зависимости от физико-географических условий района, глубины промерзания и оттаивания грунтов, гидрогеологического режима и других особенностей местности.

В центре постамента закладывается нивелирная марка с номером, к которой относится измеренное значение ускорения силы тяжести. На эту марку передается высота из нивелирования 1 класса.

Помещение, в котором находится пункт, должно иметь площадь не менее 8 кв. метров; высота потолка над верхней гранью постамента должна быть не менее 2 м.

Температура в помещении должна быть в пределах +10-30 °С.

Помещение должно иметь подводку переменного электрического тока напряжением 220±10 % В, мощностью не менее 2 кВт.

Для работы вакуумного насоса необходим трехфазный электрический ток мощностью 250 Вт.

Для охлаждения вакуумного насоса в комнате должен быть водопровод с температурой воды не выше +20 °С и с расходом 50 литров в час.

Пункт должен быть удален от источников вибраций, мощных электрических и магнитных полей, не более: от берега моря -- 1 км; от железных дорог -- 0,8 км; от крупных промышленных предприятий -- 0,5 км; от шоссейных дорог и улиц с интенсивным движением транспорта -- 0,2 км. Должна быть обеспечена возможность круглосуточной работы на пункте.

Как уже отмечалось, точность измерения современными баллистическими гравиметрами достигает 0,001-0,01 мГал. Измерения с помощью гравиметров на подвижных основаниях связаны с определенными трудностями, так как прибор не способен ощутить разницу между ускорением силы тяжести и возникающим при этом инерционным (кинематическим) возмущающим ускорением (например, вследствие вертикальных перегрузок при движении автомобиля, корабля или самолета). Несмотря на это, созданы устройства на базе наземных гравиметров или акселерометров, которые могут обеспечить точность гравиметрических измерений порядка нескольких миллигал. При работе этих устройств кинематическая составляющая ускорения вычитается из общего значения. При этом осуществляется постоянное дифференцирование пройденного расстояния по времени, т. е. оценивается скорость движения и после последующего дифференцирования находится ускорение. Кроме того, появляется возможность ввести поправки на ускорение Кориолиса и центростремительное ускорение.

Подвижные гравиметрические устройства обычно снабжают высокоточными спутниковыми средствами навигации. При выполнении аэрогравиметрических съемок используют также радиолокационные или лазерные высотомеры.

Лазерный баллистический гравиметр ГАБЛ-Э не уступает по техническим параметрам аналогичным зарубежным приборам. Структурная схема этого гравиметра приведена на рис. 1.11.

В серии лазерных гравиметров типа ГАБЛ используется несимметричный метод измерения ускорения свободного падения.

Для уменьшения влияния вибрационных и сейсмических помех референтный (неподвижный) отражатель лазерного интерферометра подвешен в центре качаний низкочастотного сейсмографа 1.



Рис. 1.11. Структурная схема гравиметра

При измерениях в вакуумированной камере свободно падает уголковый отражатель 2, длина пути которого измеряется лазерным интерферометром. С помощью фотоприемника регистрируется смешение полос интерференционной картины, которое вызвано перемещением уголкового отражателя 2. Длина волны излучения гелиево-неонового лазера, которая является мерой пути, стабилизируется с помощью йодной ячейки. Стабилизация частоты квантующих импульсов, используемых для измерения временных интервалов, осуществляется с помощью счетчиков и прецизионного рубидиевого стандарта частоты. Обработка результатов измерений выполняется по способу наименьших квадратов с помощью процессора.

Баллистический гравиметр (рис. 1.12), разработанный по этой схеме, имеет следующие технические характеристики:

Среднеквадратическая погрешность измерения	не более 2 · 10-8 м/с2
Систематическая погрешность	не более 5 · 10-8 м/с2
Габариты гравиметра: ? оптико-механический блок ? электронный блок	1200?700?700 мм 620?560?660 мм
Общий вес гравиметра	180 кг



Рис. 1.12. Общий вид гравиметра ГАБЛ-Э

Гравиметр ГНУ-КС

Гравиметр наземный узкодиапазонный с кварцевой чувствительной системой класса точности С (ГНУ-КС) предназначен для относительных измерений силы тяжести в наземных и подземных условиях. Измерение силы тяжести основано на принципе пружинных весов; способ измерения - компенсационный. Гравиметр применятся для гравиметрической съемки при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых и геологическом картировании (рис. 1.1).

Гравиметр состоит из измерительной части (1), корпуса (2) и футляра для транспортировки (3). Внешний вид прибора показан на рис. 1.1.

Технические характеристики гравиметра ГНУ-КС:

Верхний предел измерений без перестройки диапазона, мГал 80

Верхний предел измерений с перестройкой диапазона, мГал 6000

Чувствительность (оценивается по окулярной шкале), дел./мГал 2.5

Смещение нуль-пункта за сутки, не более, мГал 2.0

Длительность переходного процесса, не более, мин. 3

Средняя квадратическая величина погрешности единичного измерения, мГал ±0.060

Габариты гравиметра (без упаковки):

а) высота, мм 470

б) диаметр (с треногой), мм 210

Масса гравиметра (без упаковки), кг 5

Цена деления, мГал/об ..- (5.0 - 8.5)

Время наблюдения на пункте, мин 3

Температурный коэффициент, мГал/ град………….0002- 0.0015

Рис. 1.1 Гравиметр ГНУ-КС:

1 - измерительная часть, 2 - корпус с измерительной частью, 3 - футляр для транспортировки гравиметра

Гравиметры типа ГНУ-КС характеризуются высокой точностью измерений силы тяжести, компактностью, простотой в обращении, высокой производительностью. Недостатками кварцевых гравиметров являются: отсутствие арретира для основного индикатора кварцевой системы, незакономерное смещение нуль-пункта в зависимости от температуры и условий эксплуатации, главным образом режима транспортировки.

Устройство чувствительной системы гравиметра

Упругая кварцевая система (рис. 1.2) изготовляется из химически чистого плавленого кварца и состоит из трех основных частей: чувствительного элемента - вертикального сейсмографа Голицына; измерительного устройства и приспособления для температурной компенсации. Чувствительный элемент системы - астазированный вертикальный сейсмограф Голицына состоит из маятника (рычага) (5), удерживаемого в равновесии силой закручивания нитей подвеса (9) и упругой силой главной пружины (1).

Основой крепления деталей чувствительной упругой системы является кварцевая рамка сложной формы. На концах рамки крепится тонкая кварцевая нить (9). В центральной части нити крепится маятник с платиновым грузиком массой 0.03 г и тонким кварцевым волоском (индексом) на конце. Маятник с грузиком является основным чувствительным элементом-индикатором, на который действует сила тяжести.

Главная пружина своим верхним концом крепится к основанию прибора, а нижним - к отростку маятника.

Измерительное устройство системы состоит из рамки (8), которая вращается на нитях (9). На конце рамки имеется стержень, к которому прикреплена измерительная пружина (2). Верхний конец пружины (2) прикрепляется к подвижному штоку измерительного устройства. Диапазонная пружина (3) своим нижним концом прикреплена к отростку маятника, верхним - к подвижному штоку диапазонного устройства.

Принцип действия системы заключается в следующем: при изменении силы тяжести маятник (5) будет отклоняться от первоначального положения равновесия до тех пор, пока силы, вызванные деформацией пружины (1) и нитей подвеса маятника (9), не уравновесят силу тяжести. Угол этого отклонения является мерой силы тяжести.

Главная пружина (1) соединена с маятником (5) таким образом, что при изменении силы тяжести возникает дополнительный упругий момент сил главной пружины, знак которого совпадает со знаком изменения силы тяжести. Поэтому малые изменения силы тяжести вызывают относительно большие деформации пружины (1) и, следовательно, большие углы поворота маятника.



Рис. 1.2. Схема кварцевой системы гравиметра ГНУ-КС:

1 - главная пружина; 2 - измерительная пружина; 3 - диапазонная пружина; 4 - ограничитель; 5 - рычаг; 6 - нити подвеса измерительной рамки; 7 - подвижная рамка температурного компенсатора (ТК); 8 - измерительная рамка; 9 - нити подвеса рычага; 10 - рычаг ТК; 11 -нити подвеса рычага ТК; 12 - металлическая нить ТК; 13 - нити подвеса подвижной рамки ТК; 14 - каркас кварцевой системы; 15 - пружина компенсатора криволинейности; 16 - осветитель; 17 - лукообразная нить компенсатора криволинейности; 18 - диапазонное устройство; 19 - измерительное устройство; 20 - микроскоп; 21 - стеклянная пластинка со шкалой; 22 - объектив; 23 - трехгранная призма.

Такие системы называются астазированными (неустойчивыми).

Кварцевая система гравиметра помещена в корпус цилиндрической формы и тщательно изолирована от внешней среды. Крышка цилиндрического корпуса и выводные отверстия для оптической системы и измерительного механизма изолированы при помощи резиновых прокладок и специальных приспособлений (сильфонов). Из корпуса откачивается воздух. Таким образом, кварцевая система находится в вакууме, что повышает ее чувствительность и устраняет влияние механических частиц и водяных паров на положение равновесия маятника.

Оптическая система и измерительный механизм

В гравиметрах ГНУ-КС и ГНУ-КВ для измерения угла отклонения маятника применяется так называемый компенсационный способ, суть которого заключается в следующем. Допустим, что под действием силы тяжести в точке измерения маятник отклонился от горизонтального положения. Меняя натяжение измерительной пружины (2), можно установить маятник кварцевой системы в горизонтальное «нулевое» положение, которое фиксируется в окуляре зрительном трубы. Мерой угла отклонения маятника от горизонтальной плоскости будет отсчет в оборотах микрометренного винта, при помощи которого меняется натяжение измерительной пружины. Компенсационному способу измерения подчинена конструкция оптической системы и измерительного механизма.

Детали оптической системы смонтированы в двух трубках, нижние концы которых вставляются в верхнюю крышку корпуса кварцевой системы, а верхние - выведены на внешнюю панель гравиметра. В одной из трубок смонтирован осветитель (27 на рис.1.3), в другой - микроскоп (30). Осветитель состоит из лампочки 2.5-3.5 В, конденсора (29) и призмы (25). В верхней части микроскопа находится окуляр, состоящий из системы линз и стеклянной пластинки, на которую нанесена шкала с нулевым штрихом посредине (21, см. рис. 1.2). В нижней части микроскопа имеется объектив (22) и трехгранная призма (21). Индекс рычага кварцевой системы располагается между наклонным зеркалом осветителя и трехгранной призмой.

Определение положения равновесия рычага кварцевой системы осуществляется следующим образом. Луч света от лампочки проходит через конденсор и узким пучком попадает на наклонное зеркало. После отражения от наклонного зеркала, луч света проходит через индекс и попадает на трехгранную призму. Преломляясь в трехгранной призме, луч переносит изображение индекса через объектив в окуляр микроскопа.

Вследствие интерференции изображение индекса получается в виде двух широких темных полос, разделенных светлой полосой, в средней части которой расположен узкий темный штрих (рис. 1.4). При горизонтальном положении рычага темный штрих индекса совпадает с нулевой линией шкалы окуляра, а наклонное положение рычага фиксируется отклонением изображения индекса вправо (если рычаг отклонился вверх) или влево от нулевого деления шкалы.

Таким образом, оптическая система позволяет только следить за положением рычага, а угол его отклонения определяется при помощи измерительного механизма.

Управление положением рычага в гравиметрах ГНУ-КС осуществляется при помощи двух кварцевых пружин: диапазонной 3 и измерительной 2 (см. рис. 1.2). В гравиметрах ГНУ-КС диапазонная пружина нижним концом жестко связана с рычагом, а верхний конец через герметизирующее устройство (сильфон) выведен к специальным гайкам 2 и 3 (см. рис. 1.3) и 18 (см. рис. 1.2).

Вращением гаек можно менять натяжение диапазонной пружины и перемещать рычаг. Герметизирующее устройство (сильфоны 9, см. рис. 1.3) представляет собой трубку с гофрированными стенками, которая нижним концом соединяется с кварцевой пружиной (диапазонной или измерительной) и вставляется во внешнюю трубку.



Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.1.3. Разрез средней части гравиметра (пояснения к условным обозначениям)

1 - верхняя панель;

2 и 3 - гайки;

4 - шток диапазонного винта;

5 и 6 - защитные металлические цилиндры;

7 - стопорное кольцо;

8 -резиновая прокладка;

9 - сильфон;

10 - втулка;

11 - корпус кварцевой системы;

12 - люфтовыбирающая пружина;

13 - шток;

14 - шарик;

15 - микрометренный винт;

16 - микрометренная гайка;

17 -стержень микрометренного винта;

18 - текстолитовый цилиндр;

19 -уровень; 20 - отсчетное устройство;

21 - держатель окуляра;

22 -объектив микроскопа;

23 и 25 - призмы осветителя;

24 - защитные стойки;

26 - стойка для крепления кварцевой системы;

27 - осветитель;

28 - окуляр;

29 - конденсор

Между этими трубками закачивается под давлением трансформаторное масло. Нижний конец сильфона приваривается к штоку, к которому крепится верхний конец кварцевой пружины. Верхний конец сильфона приварен к гайке, которая прочно крепится к корпусу прибора.

Рис. 1.4. Поле зрения окуляра

Диапазонная пружина служит только для установки диапазона предполагаемых изменений силы тяжести перед началом полевых измерений. С ее помощью индекс рычага выводится в поле зрения окуляра микроскопа (рис. 1.4), потом диапазонная пружина закрепляется и не участвует в процессе измерения угла наклона рычага.

Измерительная пружина (2, см. рис.1.2) нижним концом через стержень жестко связана с измерительной рамкой 8, которая крепится на кварцевой нити. Верхний конец измерительной пружины крепится к стержню, который через силъфон и втулку (10, см. рис.1.3) соединяется со штоком (13). При вращении микрометренного винта, укрепленного на внешней панели гравиметра, поступательное движение винта (15) передается через шарик (14) на шток (13), что приводит к изменению натяжения измерительной пружины. Для исключения люфта измерительного механизма на втулку (10) надета люфтовыбирающая пружина (12), верхний конец которой упирается в головку штока (13).

Рис. 1.5. Отсчетное устройство гравиметра:

1 - ручка микрометра, 2 - диск целых делений шкалы, 3 - индекс отсчета целых делений, 4 - нониус

Отсчетное устройство представляет собой счетчик оборотов микрометренного винта. Оно состоит из двух подвижных дисков с делениями и двух неподвижных индексов, на одном из которых нанесены деления (нониус). С ручкой микрометра (1 на рис. 1.5) жестко соединен диск с делениями от 0 до 99. При вращении микрометра одновременно двигается соседний диск 2 , на котором нанесены деления от 0 до 15 с интервалами через 0.5 деления. Отсчет берется следующим образом: против неподвижного индекса (3) отсчитывается число оборотов в целых единицах, по положению 0-штриха нониуса (4) берется отсчет десятых и сотых долей оборота и по нониусу отсчитываются тысячные доли оборота микрометренного винта.

Температурная компенсация

Испытания кварцевых систем в специальных термостатах показывают, что наблюдается нелинейная зависимость показаний гравиметра от изменения температуры. Приближенно эту зависимость можно выразить следующим образом:

(1)

где -изменение отсчета в мГал в зависимости от температуры t ; С₀ и С₁ - постоянные коэффициенты, характеризующие тепловые свойства кварца, из которого изготовлена система. Значения этих коэффициентов в среднем составляют:

С₀?-120 мГал на 1 °С; С₁ ? 0.15 мГал на 1 °С.

Для устранения влияния температуры при работе с кварцевым гравиметром используются разные способы термозащиты: термокомпенсатор, теплоизолирующие средства.

Автоматический температурный компенсатор должен обладать температурной характеристикой, соответствующей уравнению (1), но с обратным знаком.

Основную роль в температурном компенсаторе играет металлическая нить (12, см. рис. 1.2). Нить изготовляется из меди, обладающей значительным коэффициентом теплового расширения. Нижний конец металлической нити крепится к рычагу температурной компенсации (10), который может вращаться вокруг оси, представляющей собой укрепленную в рамке кварцевую нить (11). Другой конец рычага температурной компенсации через прогнутую нить (17) и кварцевую пружину (15) связан с подвижной рамкой температурной компенсации (7), которая крепится на основной нити кварцевой системы. Пружина (15) и прогнутая нить (17) обеспечивают нелинейный режим работы температурного компенсатора.

При повышении температуры среды, в которой находится кварцевая система, маятник отклоняется вверх. Повышение температуры среды приводит к удлинению металлической нити (1 на рис. 3.6), которая отклоняет рычаг температурной компенсации вниз. Рычаг температурной компенсации имеет ось вращения О₁ (см. рис. 1.6) в виде кварцевой нити (11, см. рис.1.2). Вращение рычага вокруг оси О₁, через упругий элемент (4) и пружину (3) передается на рамку температурной компенсации (6, см. рис. 3.6), которая закручивает основную кварцевую нить О (см. рис. 3.6). В результате закручивания нити маятник отклонится вниз. Таким образом, создается вращающий момент противоположного знака по сравнению с моментом, обусловленным влиянием температуры.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.1.6. Схема температурного компенсатора гравиметра:

1 - металлическая нить, 2 - рычаг температурного компенсатора, 3 - пружина нелинейного компенсатора, 4 - прогнутая нить, 5 - рычаг, 6 - рамка температурного компенсатора, О₁ - нить подвеса температурного рычага компенсатора, О - нить подвеса рычага и рамок

Типичный график температурного влияния на показания прибора приведен на рис. 3.7.

Рис. 1.7. График температурного влияния

Для того, чтобы предохранить кварцевую систему от резких изменений температуры, система тщательно изолируется. На верхнюю часть корпуса кварцевой системы надевается и крепится текстолитовый полый цилиндр (18, см. рис. 1.3), внутри которого помещается кран для откачки воздуха из корпуса кварцевой системы и четыре трубки. В трубках находятся сильфоны, детали диапазонного и измерительного механизмов, осветитель и микроскоп. На текстолитовый цилиндр вместе с корпусом кварцевой системы надеваются шерстяной и пенопластовый чехлы. Все вместе помещается в сосуд Дьюара, который находится во внешнем цилиндрическом корпусе прибора. Пространство внутри текстолитового цилиндра, а также между сосудом Дьюара и внешним металлическим корпусом заполняется слоем ваты или иных теплоизоляционных материалов. Хромированный металлический корпус служит для отражения солнечных лучей, т. е. позволяет избежать нагревания прибора солнечными лучами.

Теплоизоляция позволяет работать с гравиметром в различных температурных условиях, и колебания температуры практически не оказывают влияния на результаты измерений.

Работа с гравиметром

Для измерений гравиметром возле пикета заранее готовится ровная площадка диаметром 30 см, при этом почвенный слой для улучшения условий измерения снимается. Гравиметр устанавливается либо на эту площадку, либо - если грунт рыхлый - на специальный диск с тремя шипами, вдавливаемыми в почву. Включается освещение, и с помощью подъемных винтов пузырьки уровней выводятся на середину. Отклонение пузырьков во время измерения не должно превышать 0.5 деления.

Наблюдая в окуляр за перемещением индекса, плавным вращением микрометренного винта совмещают блик с нулевым делением шкалы. Совмещение производят так, чтобы нулевой штрих шкалы был как раз в середине световой полосы. Для устранения погрешностей за счет люфта в соединениях микрометренного винта совмещение следует производить при одинаковом направлении вращения винта.

На каждом пункте необходимо делать несколько совмещений, записывая каждый раз показания счетчика. В журнал, кроме показаний счетчика, записывают время наблюдений.

Гравиметр СG-5 AutoGrav

Одним из наиболее распространенных приборов является гравиметр СG-5 AutoGrav, который является новейшим обновлением ранее выпускавшегося гравиметpa СG-3 AutoGrav.

Это высокоточный (1 мкГал) и самый легкий из автоматических гравиметров, обеспечивающий автоматическое выравнивание прибора и автоматическую диагностику после включения питания. Личные ошибки наблюдателя при измерениях полностью исключаются, так как прибор полностью автоматизирован.

Процессор позволяет вводить в реальном времени программные поправки за долговременный дрейф, уменьшая его до менее чем 0,02 мГал/день; коррекцию за рельеф; компенсировать измерения за ошибку наклона датчика; автоматически высчитывать поправки за приливы к каждому измерению в реальном времени; за счет использования высокоэффективного фильтра удалять большой микросейсмический шум. СG-5 может выдерживать удар больше чем 20 G, и изменение показаний гравиметра будет не больше, чем на 5 мкГал. Кварцевый датчик СG-5 AutoGrav абсолютно не чувствителен даже к сильным колебаниям магнитного поля Земли. Коэффициент магнитного поля -- менее чем 0,15 микрогал/Гаусс.

Гравиметр CG-5 AutoGrav является новейшим обновлением фактического отраслевого стандарта - гравиметра CG-3 AutoGrav .

Новые технологии, примененные в CG-5 AutoGrav

Надежный сенсор высшего качества

Превосходное подавление помех (шумов)

Самый легкий из всех автоматических гравиметров

Быстрый USB & RS-232 порт

Стандартная точность - 1микрогал

Надежные батареи

Гибкие форматы данных

· Большой графический VGA дисплей

· 27-ми клавишная клавиатура

· Автоматическое выравнивание прибора

· Коррекция за рельеф в реальном времени

· Автоматическая диагностика прибора после включения питания

Применение

· Разведка минералов

· Геологическое картирование

· Вулканология

· Разведка нефти и газа

· Инженерные работы

· Региональные исследования гравитации

Эффективность

Серия гравиметров CG-5 являются лучшими и наиболее точными приборами на рынке сегодня.

1. Простота в использовании

После минимального обучения пользователь может быстро получить и сделать запись данных гравитации только несколькими нажатиями на клавиши. С полностью автоматизированными возможностями ошибки считывания устраняются.

2. Лучший интерфейс пользователя

Информация и меню ясно отображены на большом графическом дисплее видеостандарта VGA "1/4"

3. Точные автоматические измерения

Высокая точность CG-5 Autograv обеспечивается благодаря:

· Автоматизации

· крепкой конструкции

· низкому остаточному дрейфу

· точной калибровке

· отсутствию необходимости в специальной таре

4. Полевые тесты

Повторяемость полевых тестов является главным показателем хорошей работы гравиметра. Задокументированные полевые тесты CG-5 Autоgrav показывают, что разница между отдельными измерениями и средним по пикету не превышает 0.005 мкГал.

5. Надежный, прочный сенсор, не требуют прочной фиксации (зажима)

Чувствительная система CG-5 Autograv базируется на упругой конструкции из плавленного кварца. Гравитационная сила, приложенная к пробной массе, уравновешивается пружиной и относительно маленькой электростатической силой. Присущая плавленому кварцу прочность и отличная упругость вместе с ограничителями движения пробной массы позволяют работать без арретира. Защита от внешних воздействий обеспечивается надежными амортизаторами.

6. Отсутствие необходимости в специальной таре

Благодаря маленькой массе и отличным упругим свойствам переплавленного кварца, специальная тара не является необходимым условием работы. Даже после транспортировки по плохим дорогам и резких перепадов температур дрейф исключительно мал. CG-5 может выдерживать удар большее чем 20G, и изменение показаний гравиметра будет не больше, чем на 5 мкГал

7. Полностью переносной

В состав CG-5 Autograv входит гравитационный датчик, контрольная панель управления и батареи, помещающиеся в защитном корпусе устойчивом к различным метеоусловиям. Не нужны внешние кабеля, ноутбуки, а только простой в использовании, автономный гравиметр.

8. Автоматическая компенсация и коррекция

CG-5 Autograv постоянно получает данные от встроенного датчика наклона. CG-5 Autograv может автоматически компенсировать измерения за ошибку наклона датчика. При выборе оператором этой функции ошибки при измерении на нестабильной платформе автоматически исключаются. Основываясь на введенных оператором данных о географическом положении и временном поясе, CG-5 Autograv автоматически высчитывает поправку за приливы к каждому измерению в реальном времени.

9. Отсутствие воздействия температуры

Чувствительный элемент CG-5 Autograv помещен в стабилизированном по температуре в двух уровнях вакуумном отсеке, что защищает его от изменений температуры. Сигнал от датчика температуры, установленного вплотную с упругой системой, позволяет делать программную поправку за маленькие оставшиеся изменения температуры. Температурный коэффициент - обычно меньше чем 0.2 мкГал /Цельсия.

10. Отсутствие воздействия давления или изменения магнитного поля

Чувствительный элемент CG-5 Autograv помещен в стабилизированном по температуре вакуумном отсеке, что защищает его от изменений атмосферного давления. Коэффициент атмосферного давления - обычно меньше чем 0.15 microGal/kPa.

11. Отсутствие воздействия магнитного поля

Кварцевый датчик CG-5 Autograv абсолютно нечувствителен даже к сильным колебаниям магнитного поля Земли.. Коэффициент магнитного поля - менее чем 0.15 микрогал / Гаусса.

12. Автоматическое шумоподавление

Ошибки измерения, происходящие от ударов и вибраций, подавляются интеллектуальной обработкой сигнала.

13. Непревзойденное подавление сейсмических шумов

CG-5 имеет очень эффективный сейсмический фильтр, который может удалять большой микросейсмический шум.

14. Низкий остаточный дрейф

Исключительно устойчивая рабочая среда упругой кварцевой системы позволяет точно измерять и вводить программные поправки в реальном времени за долговременный дрейф, уменьшая его до менее чем 0.02 мГал/день.

· Отображенные и зарегистрированные данные

· Исправленная гравитация

· Стандартное отклонение

· Наклон относительно Оси X

· Наклон относительно Оси Y

· Температура датчика гравитации

· Поправка за лунно-солнечное притяжение

· Продолжительность измерения

· Время начала измерения

· Сведения, приводимые в заглавной части (включая данные и константу инициализации)

· Графическое возможности отображения оцицифровых данных гравитации

· Хранение необработанных образцов

Технические характеристики:

Тип датчика: плавленый кварц с электростатической компенсацией

Точность измерения: 1мкГал

Стандартное отклонение: < 5мкГал

Рабочий диапазон: 8000 мГал, без переустановки

Остаточный долговременный дрейф (статический): менее 0.02 мГал в день

Диапазон автоматической компенсации наклона: +/- 200 угловых секунд

Скачок измерений: типично - меньше 5мкГал для удара в 20 G

Автоматическая коррекция: прилив, наклон прибора, температура, шумоподавление, сейсмический фильтр

Размеры: 30 х 21 х 22 см

Вес с аккумуляторами: 8 кг

Емкость батарей: 2х 6АЧ (10.8 В) литиевые аккумуляторы

Потребление: 4.5Вт при 25 градусах

Рабочая температура: от -40 до +45

Температурный коэффициент: 0.2 мкГал /Цельсия (обычно)

Коэффициент атмосферного давления: 0.15 microGal/kPa (обычно)

Коэффициент магнитного поля: 1 мкГал/ Гаусса (обычно) (обычно)

Память: Flash технология, 1 МБ (стандартно) - расширяется до 12 МБ

Часы реального времени: внутренние: выдают день, месяц, год, часы, минуты, секунды

Цифровой выход: последовательный интерфейс RS-232 и USB

Формат данных: Scintrex, text, CG-3, xyz

Аналоговый выход данных: ленточный регистратор

Дисплей: 1/4 VGA 320x240

Клавиатура: 27 клавиш

Комплектация

? блок CG-5 Autograv

? треножник

? 2 аккумулятора

? зарядное устройство, 110/220 В

? Внешний источник питания 110/220 В

? малый набор запчастей

? кабель RS-232 и USB

? сумка для переноски

? программа переписки данных,обновления системы, SCTUTIL

? инструкция,

? футляр для перевозки

Размещено на Allbest.ru