18. Смещение нуль - пункта гравиметра. Исследование смещения нуль-пункта гравиметра

В теории механических гравиметров предполагается, что деформация упругой системы пропорциональна силе тяжести, то есть связь между нагрузкой и деформацией соответствует закону Гука. В реальных телах зависимость деформации от нагрузки гораздо сложнее. Опыт свидетельствует, что даже при малых нагрузках деформация материала не строго соответствует закону Гука. Отклонения от закона пропорциональности при наблюдениях с гравиметрами проявляются как непрерывные изменения отсчета, которые называются смещением нуль - пункта.

При изготовлении гравиметров принимают меры для повышения стабильности упругих систем. Так упругие системы изготавливаются из плавленого кварца и элинвара (особого сплава никеля и хрома), которые обладают малыми температурными коэффициентами и относительным постоянством упругих свойств во времени.

Тем не менее, несмотря на это, смещение нуль - пункта существует у всех без исключения гравиметров. Данный факт является основным недостатком статических гравиметров и требует соблюдения специальных методик выполнения гравиметрических работ. Так гравиметрические измерения выполняют отдельными гравиметрическими рейсами, понимая под каждым рейсом совокупность последовательных измерений гравиметром в точках земной поверхности, объединенных общей характеристикой смещения нуль-пункта, и в результаты этих измерений вводят поправку за смещение нуль-пункта гравиметра.

Для определения смещения нуль-пункта наблюдения в рейсе начинают и заканчивают на одном том же пункте или на исходных пунктах, приращение ускорения силы тяжести между которыми известно. В течение рейса скорость смещения нуль-пункта отдельного гравиметра (рейс может прокладываться не одним гравиметром) обычно предполагается постоянной, а поправка за смещение нуль-пункта изменяется по линейному закону пропорционально времени, то есть поправка в пункт, который наблюдался через два часа после начала наблюдений в рейсе будет в два раза больше по величине поправки в пункт, на котором производились гравиметрические измерения, спустя один час после начала рейса. Поэтому перед выполнением полевых работ каждый гравиметр исследуют на линейный характер смещения нуль - пункта гравиметра. На основании этого исследования продолжительность гравиметрического рейса при работе со статическими гравиметрами обычно ограничивается (4-6) часами.

При проложении гравиметрического рейса поправка за смещение нуль-пункта вычисляется по формуле

, (4.13)

где скорость смещения нуль - пункта, определяемая для случая проложения рейса по схеме замкнутого хода которая по формуле:

(4.14)

В (4.13) и (4.14) —поправка за смещение нуль-пункта гравиметра в -тый пункт наблюдений; —время наблюдений на начальном, текущем и конечном гравиметрических пунктах рейса; — начальный и конечный отсчеты по гравиметру в рейсе, переведенные в мГалы.

На скорость смещения нуль - пункта гравиметра существует допуск: для ГНУК-А = 0,5 мГал/сутки, для ГНУК-В = 1,0 мГал/сутки; для ГНУК-С = 2,0 мГал/сутки.

Лучшие зарубежные гравиметры отличаются очень высокой стабильностью упругой системы. Так высокоточные гравиметры фирм Шарп и Уорден имеют смещение нуль - пункта гравиметра менее 0,03 мГал/сутки, а аналогичные гравиметры Ла -Коста- Ромберга— менее (0,5-2,0) мГал/месяц.

Исследование смещения нуль-пункта гравиметра

Порядок исследования смещения нуль-пункта гравиметра является следующим:

1. Устанавливают гравиметр на жесткое основание, приводят в рабочее положение и в течение 10 часов через равные промежутки времени (обычно каждый час) берут отсчеты по отсчетному устройству.

2. Переводят отсчеты в миллигалы и по ним строят график смещения нуль - пункта во времени. При этом по оси абсцисс откладывают моменты времени наблюдений, а по оси ординат - соответствующие отсчет в миллигалах.

3. Соединив последовательно между собой все полученные точки, выполняют анализ графика. Если на графике все точки легли в пределах точности (для гравиметров среднего класса точности m_доп = 0,1 мГал) на одну прямую, значит такое смещение нуль - пункта у данного гравиметра линейно во времени. Если в интервале времени ( ) наблюдается линейный характер графика, а в течение времени ( ) —нелинейный, то делается вывод, что смещение нуль - пункта в течение промежутка времени ( ) происходит по линейному закону, а в интервале ( ) - не по линейному закону, то есть не пропорционально времени. Продолжительность полевого рейса будет определяться временем, в течение которого смещение нуль - пункта соответствует линейному изменению во времени (в приведенном примере ( )).

Более подробно о смещении нуль—пункта гравиметра сказано в соответствующей лабораторной работе, описание которой дано ниже.