Способ измерения вторых производных гравитационного потенциала

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВТОРЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА Wxx , Щг., Wxy, WA , основанный на использовании одной крутильной системы вариометра, ориентированной в одном азимуте, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, наблюдают свободные колебания крутильной системы при выводе ее из состояния равновесия, регистрируют во времени угловое отклонение крутильной системы и последовательные приращения углового отклонения и по ним определяют значения вторых производных г vz ) Wxy и W гравитационного потенциала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК за11 G 01> 710 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3518081/18-25 (22) 30.11.82 (46) 23.02.84. Бюл. № 7 (72) Д. Г. Гриднев, В. А. Кузиванов, И. И. Науменко-Бондаренко и Ю. Н. Смирнов (71) Ордена Ленина институт физики

Земли им. О. Ю. Шмидта (53) 550.831 (088.8) (56) 1. Веселов К. Е., Сагитов М. У., Гравиметрическая разведка. М., «Недра», 1968, с. 212 — 220.

2. Авторское свидетельство № 309336, кл. G 01 V 7/10, 1969, (прототип).

„„SU„„1075214 A (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВТОРЫХ

ПРОИЗВОДНЫХ ГРАВИТАЦИОННОГО

ПОТЕНЦИАЛА Wzz, W z, Wz>, W, основанный на использовании одйой крутильной системы вариометра, ориентированной в одном азимуте, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, наблюдают свободные колебания крутильной системы при выводе ее из состояния равновесия, регистрируют во времени угловое отклонение крутильной системы и последовательные приращения углового отклонения и по ним определяют значения вторых производных Wxz Wyz Wxy u Wz гравитационного потенциала.

1075214 (2) 10

20 (3) 25

Изобретение относится к измерительной геофизике, а именно к регистрации элементов гравитационного поля.

Известен способ измерения вторых производных гравитационного потенциала, состоящий в том, что регистрацию в каждом пункте ведут в нескольких азимутах (1).

Однако единичное измерение этим способом п роиз водных гра в итацио ни ого потен-. циала требует длительного времени (около

1 ч) и не дает высокой точности.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ измерения вторых производных гравитационного потенциала W Ц, W y и W> основанный на использовании крутильной системы вариометра, ориентированной в одном азимуте (2) .

Недостатками способа является то, что он позволяет измерять только две производные Wqz и W», кроме того, для его реализации необходимы в приборе как минимум две чувствительные системы, а также требуется периодическое эталонирование самих приборов.

Целью изобретения является уменьшение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения вторых производных гравитационного потенциала Ф х, Ъ, W», W основанному на использовании одной крутильной системы вариометра, ориентированной в одном азимуте, наблюдают свободные колебания крутильной системы при выводе ее из состояния равновесия, регистрируют во времени угловое отклонение крутильной системы и последовательные приращения углового отклонения и по ним определяют значения вторых производных Wzz . Wyz, W, WA гравитационного потенциала.

Способ осуществляется следующим образом.

При свободных колебаниях крутильной системы второго рода вариометра угловое отклонение 1 (t) коромысла от его положения равновесия в однородном гравитационном поле описывается во времени дифференциальным уравнением движения

12 4а4Ф() M(t) (1) где j — момент инерции коромысла относительно оси вращения; Я(1)-сумма моментов действующих сил.

Уравнение (1) содержит пять величин, подлежащих определению: вторые производные потенциала силы тяжести Ъ „у, Wyz, W„z, Ж = Wyy W„)(H Р . KoH станты чувствительной системы вариометра считаются заданными.

Если при свободных колебаниях коромысла регистрируются во времени как угловое отклонение (t), так и последовательные его приращения, то методами численного дифференцирования для любого момента времени t могут быть найдены значения d (tg/dt и 4 (1к )/dt и равнение (1), записанное на момент времени t„, переходит в алгебраическое уравнение содержащее в качестве неизвестных Ъ;,у, Wyz„Wxz, Wg и . Записывая уравнение (1) для пяти различных моментов времени t i, tz, tq, t4 и t, принадлежащих малому (порядка периода свободных колебаний крутильной системы) интервалу (, 1 ) на котором W, Wyz, Wxz 8 Wg могут считаться практически постоянными, получим, очевидно, систему пяти алгебраических уравнений гдеk = 1,2,3,4,5; для определения значений Wxy, Wyz, Ъ@ и Ъд на интервале времени (t i, t5 ). Задаваясь последовательностью аналогичных малых временных интервалов и определяя для каждого из них значения вторых производных гравитационного поля, можно получить, следовательно, временной ход функций W72(t), Ж„у (t) W z (t) и Wz (t).

Способ реализуется следующим образом

На пункте наблюдения устанавливается в фиксированном азимуте вариометр с крутильной системой второго рода. Затем крутильная система выводится из положения равновесия и совершает свободные колебания. Посредством регистратора с заданным шагом по времени ht, составляющим не более 1/20 периода свободных колебаний крутильной системы, регистрируются угловое отклонение р (t) и последовательные приращения углового отклонения во времени.

Полученные значения этих величин группируются и обрабатываются в соответствии с изображенным алгоритмом.

Положительный эффект предложенного способа заключается в том, что он позволяет произвести единичное определение вторых производных гравитационного поля за время порядка одного периода свободных колебаний крутильной системы. Для повышения точности определения вторых производных гравитационного поля этим способом можно применить операцию осреднения на некотором интервале времени последовательной серии единичных измерений производных.