Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры геофизических методов поисков и разведки мпи 23 октября 2005 г (стр. 2 из 3)

На тонкой нити, являющейся осью вращения, укреплен рычаг (маятник) с массивным грузиком на конце. Маятник удерживается в исходном положении силой натяжения главной (астазирующей) пружины, (нижний конец которой через рычаг прикреплен к маятнику) и силой закручивания нити подвеса маятника.

При изменении силы тяжести маятник прибора отклоняется от положения равновесия, растягивая главную пружину и закручивая нить подвеса до тех пор, пока момент силы тяжести не будет уравновешен моментом главной пружины и моментом закручивания нити подвеса. Действие силы тяжести компенсируют, закручивая измерительные пружины. Для фиксации маятника в положении равновесия на нем имеется индекс, который совмещается в поле зрения окуляра микроскопа с нулевым делением шкалы. В момент совмещения индекса маятника с нулевым делением шкалы берут отсчет в делениях шкалы микрометра n (рис.3).

Действие астазирующей пружины приводит к тому, что повышается чувствительность гравиметра: при небольших изменениях силы тяжести в результате нарушения равновесия маятник отклоняется на достаточно большой угол.

Для перевода показаний прибора в делениях шкалы микрометра в единицы изменения силы тяжести - миллигалы (мГл), используют переводной коэффициент - цену деления гравиметра С (т.е. значение в мгл, соответствующее одному обороту шкалы микрометра).

Приращение силы тяжести между двумя пунктами наблюдений Dg вычисляют по формуле:

Dg =С(n₂-n₁).

где n₁ и n₂ - отсчеты в делениях шкалы микрометра в пунктах 1 и 2.

Цену деления гравиметра определяют при эталонировании на специальных полигонах, в результате многократных измерений между пунктами, где приращения Dg заранее промерены с высокой точностью:

С = Dg /(n₂-n₁) [мГл/дел].

Чувствительная система гравиметра помещена в специальный корпус, в котором предусмотрен ряд мер теплоизоляции системы: на корпус надет шерстяной чулок, он помещен в сосуд Дьюара и т.п. Это сделано с целью уменьшения сползания нуль-пункта прибора. Для учета смещения нуль-пункта во времени в процессе проведения гравиметрических съемок через определенные промежутки времени (2-3 часа) производят наблюдения на точках опорной гравиметрической сети, в которых значение силы тяжести определяется с повышенной точностью.

Для наземных кварцевых гравиметров типа ГАК-7Т существует методика взятия отсчета на точке. Она заключается в следующем: Гравиметр устанавливают на точке наблюдления и выводят уровни в нулевое положение. После установки гравиметра на точке, оператор, глядя в окуляр, вращает микрометренный винт (1) (рис. 3) до совмещения индекса маятника с нулевым делением шкалы в окуляре. После этого отсчеты по гравиметру берут следующим образом:

1) первая цифра отсчета (количество полных оборотов микрометренного винта), определяется по совмещению шкалы (2) с риской (3) (на рис. 3 это число 5);

2) далее записываются две цифры, полученные при совмещении шкалы (4) с нулевым делением шкалы (5) (на рис. 3 это число 33);

3) последней цифрой отсчета берется номер деления шкалы (5) (от 1 до 10), которое наиболее точно совпадает с одним из делений шкалы (4) (на рис. 3 это число 5).

4) В результате получили число 4,335, которое показывает количество оборотов микрометренного винта.

Современные гравиметры типа ГАК позволяют измерять силу тяжести с точностью до 0,01 мГал. Они позволяют проводить только относительные измерения Dg, следовательно, для получения абсолютных значений силы тяжести необходимо привязываться к опорной гравиметрической сети. Такую увязку выполняют, как правило, многократными рейсами на вертолетах или автомашинах.

Гравиметры типа ГАК просты в обращении, время наблюдений на одном пункте 1-2 мин. Малая масса гравиметров (6-7 кг) позволяет использовать их в труднопроходимых районах.

Вопросы.

1. От чего зависит точность определения силы тяжести маятниковым способом? Что определить с высокой точностью легче - период качания маятника или длину маятника?

2. Почему в маятниковом способе используют относительные измерения по отношению периодов качания, ведь можно сразу по периоду определить полное (абсолютное) значение силы тяжести?

3. Определите, с какой точностью надо определять время падения тела (с постоянной высоты в 2 метра) при измерениях баллистическим способом, если необходима точность измерения силы тяжести 0,1 мгл?

4. Для чего в разведочных гравиметрах используется принцип астазирования и в чем его суть?

5. Исходя из основных особенностей разведочных гравиметров изложите главные требования к методике проведения гравиметрических наблюдений?

Содержание отчета:

1.Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Ознакомиться, зарисовать и описать общий вид и принципиальную схему гравиметра.

4. Взять отсчеты по гравиметру в двух точках, записать их и рассчитать Dn

5. Ответить на вопросы.

Выводы

Лабораторная работа №4

Обработка и качественная интерпретация гравиметрических данных

Цель работы: Знакомство с приемами и методами первичной обработки гравиметрических данных.

1. Основные сведения из теории.

Поскольку гравиметрами измеряются не полные значения ускорения силы тяжести, а его приращения, наблюдения с гравиметром всегда начинаются на опорных пунктах, где полные значения силы тяжести определяются заранее с повышенной точностью. Создание сети опорных пунктов осуществляется от государственных опорных пунктов I, II и III классов. Зная полное значение силы тяжести на опорном пункте (так называемое “жесткое” значение –g_ОП1) и, взяв отсчет на этом пункте (n_оп), а затем на пунктах рядовой съёмки (n₁; n₂; n₃…n_i и т.д.), приращения силы тяжести на каждом из рядовых пунктов относительно опорного можно определить, как

Dg₁= c (n₁-n_оп1),

Dg₂= c (n₂-n_оп1),

………………,

Dg_i= c(n_i-n_оп1)

где С – цена деления гравиметра. Алгебраически суммируя приращения на каждом пункте с жестким значением, получают полные значения силы тяжести на каждом рядовом пункте:

g₁ = g_on1 + Dg₁ ,

g₂ = g_on1 + Dg₂ ,

…..……………..,

g_l = g_on1 + Dg_i ,

Однако полученные значения g_i будут определены с ошибкой, поскольку гравиметр обладает сползанием нуль-пункта. Для учета этой ошибки каждое звено рейса (маршрута) должно не только начинаться, но и заканчиваться на опорном пункте, причем не обязательно на том же, так как полные (абсолютные) значения силы тяжести известны на каждом из опорных пунктов. При этом надо выполнять обязательное условие – промежуток времени между отсчетами на опорных пунктах (или говорят: длительность звена рейса) должен быть не больше времени рабочего режима гравиметра, которое определяют опытным путем перед началом работы. Обычно это время не превышает 3–4 часов. Затем приступают к обработке данных. Вычисляют для каждой точки разность отсчетов, вычитая из отсчетов на каждой точке самый первый отсчет на опорной точке (Dn_i = n_i-n₀). Умножают разности отсчетов на цену деления (Dg = c·Dn_i).

На миллиметровке строят график зависимости сползания нуль-пункта от времени (рис. 1), считая эту зависимость линейной. Затем определяют величину сползания нуль-пункта для каждого пункта рядовых наблюдений пропорционально времени. Время отсчитывается от отсчета на первом опорном пункте и поправка вводится с обратным знаком.