Порядок выполнения работы:

1. Построить карту графиков, используя таблицу №9 предыдущей лабораторной работы;

2. Построить карту изодинам.

3. Составить технико-экономическое обоснование

Лабораторная работа №10.

Изучение конструкции измерительной системы гравиметра и методика работы гравиметром ГНУ-КС на точке наблюдения.

Цель работы: приобрести навыки работы с гравиметром ГНУ-КС (В).

Оснащение: плакат «Конструкция гравиметра ГНУ-КС (В)», гравиметр ГНУ-КС, полевой журнал.

Теоретические основы:

Необходимо усвоить, что наблюдение на каждом пункте с гравиметром – тонкий физический эксперимент. Следовательно, любые помехи, особенно грубые, могут исказить результаты т.п. "чистого опыта". Для избежания грубых ошибок, грубых промахов необходимо перед наблюдением тщательно отрегулировать приборы, а при наблюдениях обращаться с ними исключительно осторожно.

При перевозке или переноске приборов необходимо оберегать их от тряски, случайных толчков и, в случае необходимости, при плохих условиях транспортировки делать специальные амортизаторы, хотя бы в самом простейшем виде (мягкие накладки). При переноске прибора ни в коем случае нельзя его раскачивать и тем более ударять.

Приборы надо беречь от пыли и влаги. Если же после работы прибор попал пол дождь, то его следует вытереть насухо мягкой тряпкой.

Приборы надо оберегать от ветра и прямых солнечных лучей. Для этого, по возможности, следует работать в тени и местах, защищенных от ветра. Если же это невозможно, то от воздействия ветра и солнечных лучей прибор следует закрывать подсобными средствами (палаткой, плащом и т.д.).

Приборы следует устанавливать на устойчивое основание. Если такой возможности нет (наблюдения в сплошном болоте), то под ножки приборов следует положить "пятачки" какие либо предметы большой площадью основания.

Некоторые регулировки приборов (регулировки уровней, смена диапазонов, смена осветительной лампочки, посадка магнитной системы и т.д.) во время рейса допустимы при непременном условии возвращения на опорный пункт, либо повторения не менее двух пунктов отработанного рядового рейса. То же самое необходимо сделать при случайном нарушении режима прибора (толчок, отскок отсчета по неизвестной причине и пр.).

Рекомендуется приборы в течении полевого периода держать при постоянной внешней температуре, а при резких изменениях температуры не вносить в теплое помещение при перерыве в работе.

Ознакомление с устройством гравиметра и техника наблюдения с ним.

Гравиметры – приборы, предназначенные для относительных измерений силы тяжести.

Основным принципом относительных измерений силы тяжести с помощью гравиметров является уравновешивание силы тяжести некоторой другой внешней силой. Этими силами могут быть: сила пружины, упругие силы газа, мембраны, электромагнитные силы и т.д.

Конструкции гравиметров разнообразны и различаются по виду уравновешивающей силы, способу перемещения массы (вращательное, поступательное), применяемым для изготовления упругой системы материалам (металлические, кварцевые и т.д.), способу измерения перемещения массы (визуальный, электрический, фотоэлектрический и т.д.), способу астазирования (астазированные, неастазироанные) и уменьшения температурных влияний (термостатированные, термокомпенсированные) и т.п.

В практике гравиметрических работ в настоящее время в России и за рубежом основное распространение получили кварцевые бестермостатные гравиметры (ГАК) с упругими системами вращательного типа, построенными по принципу вертикального сейсмографа Голицина. К нам относятся, например, ГАК-3М, ГАК-4М, ГАК-4В, ГАК-ПТ, ГАК-IМ, ГАК-7Н, ГАК-7Т, ГАК-7Ш.

Все эти гравиметры имеют одинаковую принципиальную основу и различаются лишь в конструкции, технологии изготовления и компоновке отдельных узлов.

Поэтому изучение принципиального устройства и техники наблюдений можно проводить на любом их этих гравиметров.

Все гравиметры этого типа (Рис. 9) состоят из верхнего кожуха и средней части – собственно гравиметра.

а б

Рисунок 9 - Гравиметр ГАК-7Т. а) схема внешнего вида. б) схема верхней панели.

Верхний кожух – это пустотелый металлический цилиндр. Ко дну этого цилиндра прикреплены три установочных (подъемных) винта, верх цилиндра закрывается крышкой. Внутри, по дну и стенкам проложен теплоизолирующий материал. Внутри цилиндра вставлен сосуд Дьюара, в который, в свою очередь помещается средняя часть гравиметра.

Средняя часть состоит из трех отделяемых при разборке частей: корпуса, кварцевой системы, теплозащитного столба и верхней панели.

Кварцевая система и связанные с ней системы управления и регистрации выполняют две основные функции: обнаружение изменений силы тяжести и измерение перемещений массы, связанные с изменением силы тяжести. Так как в рассматриваемых системах применяется компенсационный способ измерений, измерительное устройство выполняет также две функции: управление движением рычага чувствительного элемента и фиксирование его положения.

Чувствительный элемент системы (Рис.10) построен, как указывалось вые, по принципу вертикального сейсмографа Голицина.

Рисунок 10 - Схема чувствительного элемента.

Момент силы тяжести уравновешивается упругими моментами нити повеса 2 и главной (астазирующей) пружины 1. Управление движением рычага осуществляется двумя компенсационными пружинами: измерительной 3 и диапазонной 4. Верхний конец измерительной пружины крепится к отчетному устройству, верхний конец – к диапазонному винту, не имеющему, как правило (за исключением гравиметра ГАК-7Ш), отчетного устройства.

Фиксация положения рычага производится путем рассматривания в микроскоп с 800-кратным увеличением конца рычага – отсчетного индекса.

Кроме этих основных двух элементов – чувствительного и измерительного, в корпусе кварцевой системы помещено устройство для компенсации температурных влияний.

В общем случае зависимость отсчетного гравиметра от температуры весьма сложная, но с достаточной для практики точностью может быть представлена полиномом второй степени:

где К₁, К₂ – температурные коэффициенты

Т₁, Т₂ – температуры

Основная часть влияния температуры на показания прибора может быть представлена еще более просто:

так как

Поэтому в первых моделях гравиметров (ГАК-3М, ГАК-4М) были установлены устройства, компенсирующие лишь линейную часть температурной характеристики. Схема действия этого устройства следующая.

При повышении температуры упругость нитей подвеса и главной пружины возрастает, в результате чего рычаг поднимается вверх. В то же время металлическая нить удлиняется, что вызывает ослабления натяжения нити вместе с поворотом рычага и поворот компенсационной рамки. С поворотом рычага и поворот компенсационной рамки. С поворотом этой рамки изменяется угол закручивания нитей подвеса и рычаг идет вниз. При понижении температуры все явления происходят в обратном порядке.

Для компенсации нелинейной части температурного влияния в списанное выше устройство должен быть внесен нелинейный элемент, который для изменения температуры менял бы свои параметры нелинейно.

Однако из возможных решений этого вопроса – создание прогиба нити.

В результате применения такой системы компенсации и хорошей теплоизоляции температурный коэффициент в современных безтермостатных гравиметрах не превышает 0,3 – 0,4 мгл/градус. При этом изменение отсчетов под влиянием изменения температуры в диапазоне +/- I0 носит почти линейный характер.

Основными функциями теплозащитного столба являются: защита кварцевой системы от температурных влияний сверху, соединение корпуса кварцевой системы от температурных влияний сверху, соединение корпуса кварцевой системы с верхней панелью, размещение отдельных элементов измерительной системы и оптики. В боковой части теплозащитного столба имеется окошко, открывающее доступ к вакуумному крану.

На верхней панели гравиметра (рис. 10) расположены продольные и поперечные уровни 1, счетчик оборотов отсчетного устройства 2, термометр 3, отверстие для диапазонного ключа, которое закрыто текстолитовым Счетчик оборотов отсчетного устройства стержнем 4, окуляр микроскопа 5 и патрон для лампы 6.

Счетчик оборотов отсчетного устройства (гравиметра ГАК-7Н и ряда других моделей) изображен на рис. 11.

Рисунок 11 - Вид счетчика оборотов отсчетного устройства.

На маховичке 1отсчитываются целые деления, на лимбе 2, разделенном на 100 частей, сотые доли деления и по нониусу 3 – тысячные.

Продольный уровень (за исключением гравиметра КВГ-IM) обычно расположен параллельно рычагу чувствительной системы, поперечный – параллельно оси его вращения.

Разборка гравиметров этого типа в полевых условиях ограничивается снятием крышки, в редких случаях отделением верхней панели от теплозащитного столба. Иногда, при наличии вакуумного насоса, производится откачка воздуха из корпуса кварцевой системы, что требует лишь извлечения средней части из сосуда Дьюара. Все остальные разборки, связанные с извлечением кварцевой системы, должны производятся в условиях заводской или научно-исследовательской лаборатории.

Порядок выполнения работы:

1. Для установки гравиметра выбирается устойчивая горизонтальная площадь, в окружности которой, по возможности, не должно быть резких изменений формы рельефа.

2. Включается освещение и гравиметр с помощью трех установочных винтов нивелируется по уровням.

3. Вращая головку микрометренного винта и наблюдая при этом в окуляр микроскопа, совмещают светящийся подвижный индекс рычага с выбранным (обычно центральным) делением шкалы микроскопа.

4. Записывают время начала наблюдений, температуру и отчет, видимый в окошко отсчетного устройства, с точностью до тысячных.

5. Переворачивают головку микрометра на полоборота (оборот) и снова берут отсчет по счетчику. На всех пунктах следует подводить светящийся индекс к выбранному делению шкалы одинаковым образом (например, вращением головки микрометра по часовой стрелке).

6. В случае удовлетворительной сходимости двух последовательных отсчетов (порядка 0,001 - 0,002 деления) наблюдения заканчиваются, и прибор перемещается для наблюдений на следующий пункт. При расхождениях, больше допустимых, измерения на том же пункте повторяются до получения удовлетворительной сходимости.

Снять три отсчета на пяти пунктах с различным значением силы тяжести. Результаты занести в таблицу 10:

Таблица 10

№ ПК	n об. м. в.	n ср.	t мин	t°С	Примечание

Лабораторная работа №11.

Определение чувствительности гравиметра ГНУ-КС к наклону.

Цель работы: освоение некоторых приемов подготовки гравиметров к наблюдениям.

Оснащение: гравиметр ГНУ-КС, миллиметровая бумага.

Работа включает в себя следующие этапы: внешний осмотр гравиметра с целью обнаружения механических неисправностей, юстировка оптики, установка уровней на минимум чувствительности к наклону, определение чувствительности системы, определение цены деления гравиметра.