Шпаргалка по "Гравиметрии"

13.общие сведения  о гавиметре.Их классификация.Техническая характеристика. Гравиметр – прибор для измерения силы тяжести.  Работа гравиметра основана на статическом методе, в котором наблюдают положение равновесия тела,  находящегося под действием силы тяжести и силы,  принятой за эталонную. За эталонную силу принимают упругую силу деформации пружин и нитей. Устройство,  с помощью которого компенсируется действие силы тяжести на тело постоянной массы и ее изменение преобразуется в перемещение тела, называется чувствительным элементом. По назначение: геодезические(ГНГ-2) и геофизические (ГНУ-К2С);по методу применения(морские ГМН и ГМД;наземные ГНУ;скваженные,воздушные); по величине диапазона(широкоугольные ГНШ ∆g100мГл;узкодиапозонные ГНУ 80∆g100мГл;сверхузкодиапозонные ГНУУ-КА ∆g100мГл);по характеру перемещения чувствительности элемента (с поступательным перемещением ∆L-линейное перемещение; с вращ-ным перемещением ∆L-угловое перемещение);по св-вам в-ва упругая сила которого уравновещивается (газовые,жидкостные ,пружинные); по материалу из которого изг-ся упруги эл.:(металлические кварцевые); по точности :(1 класса 10,02 мГл ∆g (A), 2 класса  0,04мГл (В), 3 класса 0,06 мГл (С)); по опр-ю градиента (√ изм-я парам. по классификации: вариометры и градиометры. по температурным: пассивные и активные.

14.Физические свойства  упругости материалов применяемых  при изготовлении гравиметров. Все типы гравиметров различаются конструктивными особенностями

устройства упругих систем,  что влияет на их точностные характеристики.  Механическая часть у всех гравиметров остается практически неизменной, что упрощает процесс изготовления и наладки чувствительных систем.

16.Чувствительность  гравиметра.астазирование и его физический смысл.

Чувствительностью гравиметра называется отношение перемещения индекса  маятника упругой системы по окулярной  шкале к изменению силы тяжести.Чем выше чувствительность,тем точнее может быть совмещен индекс с нулевым штрихом окулярной шкалы.  Увеличение чувствительности ведет к увеличению периода Т собственных колебаний маятника,  что удлиняет время наблюдения на пункте. Чувствительность увеличивается при смещении нуля окулярной шкалы в сторону увеличения силы тяжести и уменьшается – в сторону уменьшения силы тяжести.  Чувствительность определяют после настройки гравиметра на минимум чувствительности к наклону по уровням.

Гравиметр устанавливают на жесткое  основание,  дают выдержку в несколько  часов, пока не стабилизируется изменение  нуль-пункта. Далее снимают отсчеты по гравиметру,  последовательно наводя индекс маятника на следующие деления: «0» окулярной шкалы –S₀ , затем на 10 штрих слева от «0» – S_-10,  потом на 10  штрих справа от «0» –S₊₁₀ ,  и снова по нулевому штриху окулярной шкалы – S′₀ .  На каждом штрихе «берут» по три отсчета и записывают время их взятия.  Программа наблюдений при выполнении данного исследования записывается следующим образом.

q=_{, где ∆ – расстояние (видимое) между штрихами окулярной шкалы},  ∆ = 1,0 мм× 20^х = 2мм , (0,1 – истинное расстояние между штрихами окулярной шкалы;20^x – увеличение окуляра);  n – количество отсчетов на каждом штрихе. Чувствительность гравиметра может изменяться от пункта к пункту.

Допуск – 15 % при разности ∆g ≤ 500 мГал. Под порогом чувствительности (σ ) понимают среднюю квадратическую погрешность (СКП) взятия отсчета по гравиметру. Ее вычисляют как СКП двух соседних отсчетов: σ_i=где S₁, S ₂, S₃– последовательные отсчеты по гравиметру; σ _i – СКП взятия отсчета. Порог чувствительности вычисляют по формуле: σ=С)/n

17.Учет влияния  температуры и давления на  показания гравиметра. Под действием температуры изменяются параметры пружин и нитей подвеса маятника,  что приводит к кажущемуся изменению силы тяжести. Чтобы исключить влияние температуры на показания прибора, необходимо поместить упругую систему гравиметра в термостат-устройство, поддерживающее постоянную температуру в объеме, где находится чувствительная система.  В практике гравиметрических работ применяют или активное или пассивное термостатирование. dg=(K1+K2t)dt∆gK1t+K+K2t²-температурная хар-ка.Чтобы свести влияние равновесия к 0,надо dg/ dB=0

18.Смещение нуль  пункта гравиметра, физика процесса, способы учета. Смещение нуль-пункта гравиметра δg _нп – это изменение показания гравиметра ∆g , мГал на одном и том же пункте за интервал времени ∆T, час: δg _нп=  где K_T– коэффициент смещения нуль-пункта; ∆S = Si^H – Si^K – разность отсчетов по гравиметру на одноименных точка за интервал времени ∆T = T_K − T_H в начале (Н) и в конце (К) исследования;  ∆t= T_i –T₁ –  приращение времени относительно времени измерений на первом пункте;  C – цена оборота измерительного винта.  Коэффициент K_T можно определить двумя способами: аналитическим или графическим.

19.Юстировка уровней  гравиметра на минимум чувствительности  к наклону.Основное уравнение гравиметра. Настроить гравиметр на минимум чувствительности к наклону – значит привести главную плоскость гравиметра (ГПГ)  в горизонтальное положение. ГПГ – мнимая плоскость, в которой находятся нить подвеса маятника и сам маятник.  Чтобы это условие выполнялось,  оси поперечного и продольного уровней гравиметра должны быть параллельны ГПГ.  Теоретической основой способа настройки уровней гравиметра на минимум чувствительности является зависимость изменения показаний гравиметра от величины его наклона (β , радиан). Отсюда следует,  что допустимая ошибка юстировки уровня равна ±30″,  что соответствует одному делению уровня, цена которого τ равна 30″.Погрешность юстировки уровня ε = ±30″ соответствует ±0,025  оборота  установочного винта продольного уровня и ±0,010 оборота поперечного уровня. Настройку гравиметра на минимум чувствительности к наклону можно выполнить тремя способами.

20.Эталонирование  гравиметров.Способы эталонирования.Формы вычисления С. Для перевода отсчетов по гравиметру в оборотах (S обор)  в мГал необходимо знать цену оборота измерительного винта C,  мГал/оборот – масштабный коэффициент.  Процесс определения С называется эталонированием гравиметра.  Эталонирование выполняется обязательно перед началом и после окончания полевых работ. Существует 3 способа эталонирования гравиметров. 1. На пунктах гравиметрического полигона:

20. Эталонирование гравиметров,  способы эталонирования, формулы  величины С.

    Процесс определения С называется эталонированием гравиметра. Он нужен для перехода значения оборотов в мГл. Эталонирование выполняется перед началом и после окончания полевых работ. Существует 3 способа. метод наклона наиболее надежней. 1. На пунктах гравиметрического полигона С= ∆g/∆S мГал/обор, где ∆g = g₂ - g₁; ∆S = S₂ - S₁; g₁ , g ₂ и S₁, S₂ – значения ускорений силы тяжести и отсчеты по гравиметру на пунктах гравиметрического полигона, соответственно. 2. Способ навески дополнительной массы Если взять отсчет по гравиметру – S₁, а затем поместить на конец рычага маятника дополнительную массу, которая увеличивает момент силы тяжести на известную величину (например, на 200 мГал) и при этом взять отсчет S₂ , то C= 200 мГл/(S₂-S₁)_обор .Этим способом определяется С у гравиметров с металлической упругой системой, типа GS – 11. 3. Способ наклона В основе этого способа лежит зависимость изменения отсчета по гравиметру от угла наклона, которая описывается уравнением параболы: ∆g = 1/2gВ² . Если S₀ – отсчет по гравиметру при горизонтальном положении (β ° = 0), а Si при β °не равно 0 и С – цена оборота измерительного винта, то можно записать: g = C × S₀ при     β ° = 0; (3.9) g × cosβ _i = C × S _i при β не равно 0 . Эталонирование гравиметра ГНУ-К методом наклона на УЭГП состоит из следующих основных этапов: 1. Поверка и юстировка УЭГП. 2. Установка и регулировка гравиметра на УЭГП. 3. Эталонирование гравиметра. 4. Обработка измерений. 5. Определение зависимости цены оборота микровинта от температуры. Цена оборота измерительного винта вычисляется по формуле: С=∑1∆gi/∑2∆Si

21.  Исследование гравиметра  перед полевыми наблюдениями. Методика  выполнений иследования гравиметра

  1. внешний осмотр прибора 2. Отъюстировать гравиметр на минимум чувствительности к наклону: по продольному и поперечному уровням. Совместить нулевое положение уровня горизонтальным положением главной плоскости гравиметра. Грав. ставят на прочное основание. Подъёмными винтами выводят пузырьки на середину. Для юстировки поперечного уровня подъёмными винтами вдоль которых он расположен , задают наклон,(пузырек должен быть в нуль пункте), берем отсчет, затем возвращаем в горизонтальное положение ,опять берем отсчет, затем наклоняем в противоположную сторону. Это прямой ход, последний отсчетов прямом ходе-первый в обратном, обратный ход аналогично. По прямому и обратному ходу вычисляем Sn по средним отсчетам и установкам подьемного винта строим пораболу. Вершина указывает, при каком положении подъемного винта главная плоскость гр. горизонтальна. Если вершина не совпадает с горизонтальным положением прибора (нулем подъемного винта), необходимо подъемный винт повернуть на величину Dn - отстояния вершины параболы от начала координат. Пузырек уйдет, и его надо вывести на середину. После юстировки уровня исследования необходимо повторить и убедиться в правильности выполненной поверки. Продольный уровень юстируют аналогичным образом.

3. Определить цену оборота отсчетного устройства гравиметра приближенным способом: а) по результатам юстировки поперечного уровня строят график зависимости s_n от _n: по оси абсцисс откладывают значения углов наклона n в оборотах подъемного винта, а по оси ординат -  средние значения по отсчетному устройству sn ; б) по точкам проводят параболу и определяют ось симметрии, ось горизонтальное положение маятника (b = 00 ) ; в) исправляя все полученные значения угла на разность ∆n между истинным горизонтальным положением n и принятым n’ при построении графика n’ = n ± ∆n , вычисляют цену оборота измерительного устройства С для каждого отсчета значения цены оборота. г) вычисляют среднее значение цены оборота из всех значений, полученных при различных углах наклона гравиметра.

4. Определить верхний предел изменения силы тяжести ∆g без перестройки диапазона гравиметра: а) установить по шкале гравиметра минимальный и максимальный отсчет, каждый раз выводя блик маятника в поле зрения окуляра с помощью диапазонного устройства. Вращая микрометренный винт отсчетного устройства, следят за положением индекса на окулярной шкале. Как только блик маятника начнет движение по окулярной шкале, взять отсчет по микрометру 1 s – Min обор. и s2 – Max; б) значение верхнего предела: d = С ( s1 - s2 )  где s1 и s2 - соответственно, наибольшее и наименьшее значения отсчетов, при которых гравиметр работоспособен.C-цена деления.

5. Определить чувствительность: а) гравиметр устанавливается на тумбу в рабочем положении; б) с помощью измерительного устройства последовательно (троекратно) совмещают отсчетный индекс гравиметра с каждым из двух ближайших штрихов окулярной шкалы, расположенных симметрично справа +N и слева –N относительно отсчетного штриха и снимают соответствующие отсчеты s+N и s-N , где N - номер штриха окулярной шкалы; в) Вычисляют средние отсчеты s+N и s-N в делениях отсчетной шкалы по формуле: S_+N-N = ΣS_i /3. г) чувствительность (деление окулярной шкалы, деленное на ускорение)вычисляют по формуле: q= ∆L/C(s+N -s -N) где ∆ - видимое расстояние между штрихами окулярной шкалы: ∆ = 0.1мм× 20´ = 2мм; L - количество делений окулярной шкалы между штрихами +N и -N

6. Определить время становления отсчета: а) грав. устанавливают и закрепляют на подвижной платформе вибрационного стенда в рабочем положении и совмещают отсчетный индекс с отсчетным штрихом окулярной шкалы; б) прибор вибрирует 10 минут с частотой 20 ± 2 Гц и амплитудой 0.2 ± 0.05мм, потом выключают; в) в течение 20 минут снимают отсчеты: первые 5 мин.- через каждую мин., а далее каждые 2 минуты; г) изменения показаний ∆gi вычисляют по формуле:∆gi = С(si - s0 ); в которой si - значение текущего отсчета в делениях отсчетной шкалы;С - цена оборота д) построение графика ∆gi = f (ti ) . По оси абцисс - время в минутах, по оси ординат - отсчеты по шкале гравиметра в мГал. На гр. проводят две прямые // оси абцисс: 1-ю - через точку графика, соот-ю моменту времени t = 20 мин ; 2-ю - ниже первой на расстоянии, равном средней квадратической погрешности единичного измерения, из точки пересечения второй линии с кривой ∆gi = f (ti )проводят параллельно оси ординат прямую, отсекающую на оси абсцисс отрезок, соот-ий времени становления отсчета tст . Полученное значение времени становления отсчета не должно превышать значения гост.

7. Определить смещение нуль-пункта: а) гравиметр устанавливают в рабочее положение на жесткое основание и в течение 10 часов через одно время берут отсчеты по отсчетному устройству; б) строят график зависимости отсчетов от времени. По оси абсцисс - время наблюдения Ti , а по оси ординат - соответствующий отсчет. Все полученные на графике точки последовательно соединяют между собой; в) если все точки графика легли в пределах точности на одну прямую, значит, такое смещение нуль-пункта у данного гравиметра линейно во времени; г) значение смещения нуль-пункта вычисляют по формуле: к= (s_n-s₁) ∆t, где С - цена оборота микрометра; s_n и s₁ - отсчеты по гравиметру в оборотах; ∆t - значение интервала времени между отсчетами snи s1 :∆t = Tn - T1 . Полученное значение смещения нуль-пункта не должно превышать гост

22, Устройство кварцевых астазированных  гравиметров типа ГНУ

Отсчет снимается из целых  оборотов измерительного винта и  долевой части(2,945обор)   

1)Чувствительная или кварцевая  система(рычаг сложной формы, подвешенный на горизонтальных нитях  и главной пружине. Рычаг  состоит изо севого стержня, к которому прикреплен горизонтальный стержень, нижний отросток, задний  и вертикальный .на конце стержня укреплен платиновый грузик. Платиновая навеска служит для увеличения момента масс и исключения прилипания маятника к ограничителю. Она также уменьшает действие электростатических зарядов. 0,03 г.2) Система нивелирования(3 подъемных винт, 2 уровня , шаг a=0,75мгл) 3) Электрическая(включатель ,кабель, освещение, 4,5 В) 4) Оптическая система(линзы, увеличение окуляра 20*, видимое расст 2мм) 5) Термостатическая система(сосуд дьюара, пенопоастовый цилиндр, шерстяной чехол, вакум, зеркальное покрытие, устройства для температурной компенсации, термометр с ценой деления 0,5 °С) 6)диапазонную

23. Гравиметрические сьемки, их  виды, точности и густота сети.

Совокупность геодезических  и гравиметрических измерений на местности с целью построения гравиметрической карты, называется гравиметрической съемкой. По точности: 1. Региональные – в масштабах от 1:1 000 000 до 1:500 000. Их целью-тектоническое районирование значительных по площади геологических структур, прогноз областей, перспективных на обнаружение месторождений полезных ископаемых.районирования земной коры по типам и определения ее толщины. 2. Среднемасштабные, или поисково-разведочные съемки. проводятся в масштабах от 1:200000 до 1:50000 для поиска месторождений полезных ископаемых на перспективных площадях, а также для уточнения геологического строения территорий исследований.3. Детальные съемки в масштабах от 1 : 25 000 и крупнее применяются для оконтуривания месторождений, для подсчета запасов полезного ископаемого. По физико-географическим условиям и применяемых средств транспортировки гравиметрической аппаратуры: наземную, подземную, скважинную, морскую (донную, подводную, надводную), аэрогравиметрическую и спутниковую.По структуре сети :  1. Площадные, когда расстояние между точками на профиле (Δх) и между профилями (Δу) находится в соответствии Δу ≤ 5Δх. Если Δу = Δх, съемка называется равномерной. По результатам этой съемки можно построить карты аномалий силы тяжести. 2. Профильные, когда Δу > 5Δх. Позволяют получить изменения аномалий силы тяжести вдоль линий. Съемки применяются для изучения глубинного строения земной коры (зон контактов крупных тектонических блоков и разломов).3. Маршрутные, в труднодоступных районах по долинам рек или дорогам. 4. Рекогносцировочные, для определения характера изменения силы тяжести на участке работ. Точка на местности, в которой выполнены измерения элементовназывается гравиметрическим пунктом. На участке съемки  пункты подразделяются на исходные, в которых известно абсолютное значение ускорения силы тяжести (обычно –это пункты Государственной гравиметрической сети), а также опорные в гравиметрических съемках. Густота сети зависит от времени(4 часа)