Способ определения масштабных коэффициентов морского гравиметра с двойной упругой системой крутильного типа
1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАСШТАБНЫХ КОЭФФИВДЕНТОВ МОРСКОГО ГРАВИМЕТРА С ДВОЙНОЙ УПРУГОЙ СИСТЕМОЙ КРУТИЛЬНОГО ТИПА путем снятия отсчетов шкалы гравиметра при изменении момента силы тяжести, действующего на упругую систему, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения масштабных коэффициентов, в грави-:-г метр устанавливают два зеркала с заданным углом между ними, выполняют отсчет этого угла на шкале гравиметра и по нему вычисляют масштабный коэффициент квадратичного члена, а масштабный коэффициент линейного члена вычисля от по отсчетам гравиметра , полученным при изменении мо-t мента силы тяжести. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю ш, и и с я тем, что изменеЕше момента силы тяжести осуществляют на-; i icnpHOM прибора, а масштабный коэффициент линейного члена для калф,ого из маятников вычисляют из системы уравнений вида RintDmsme-bEsine+g- -(созб |-6п/, где k - масштабный коэффициент линейного члена; i m - отсчет гравиметра по одному маятнику; D, ,§-.- вспомогательные коэффициенСГ ты, зависящие от начального положения гравиметра на наклоняющем устройстве; 0 угол наклона гравиметра; В - масштабный коэффициент квадратичного члена; - ускорение силы тяжести в пункте этало1шрования, а обратную величину масштабного коэффициента линейного члена для двойно упругой системы вычисляют как сумму обратных вепичин аналогичных коэффиг ipieHTOB по каждому из маятшпчов.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ам <в
ЗШ С О1 V 7/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГГИЙ
1 !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ члена вычисляют iio отсчетам гравиметра, полу-ченным при изменении мо- мента силы тяжести.
2. Способ по и.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что изменение момент . силы тяжести осущес в-ляют на-.! клоном прибора, а м-сштабный коэффициент линейно!.о ч: ена для ко,цого из маятников вычисляют из с!!сте!!ы уравнений вида
-!! 2 М!!1+Пи!э<и О+Ее! п 8+g = (соМ j-Gm (21) 3494452/18-25 (22) 27.09.83 (46) 15 05.84. Бюл И 18 (72) Л.С.Злинсон, Л.К.Железняк, Э.А.Боярский, Н.А.Осипова, Э.М.Лившиц и И.Г.Бронштейн (53) 543.21(088.8) (56) 1. Романюк В.A. и др. Эталонирование гравиметров с горизонтальной крутильной нитью методом наклона. М.
"Наука", 1979, гл.2, с.12-64.
2. Железняк Л.К. и др. Опыт проведения площадных съемок морскими гравиметрами.N., "Наука", 1980, с.50-57 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАСШТАБНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МОРСКОГО ГРАВИМЕТРА С ДВОЙНОЙ УПРУГОЙ СИСТЕМОЙ КРУТИЛЬНОГО ТИПА путем снятия отсчетов шкалы гравиметра при изменении момента силы тяжести, действующего на упругую систему, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения масштабных коэффициентов, в грави-. метр устанавливают два зеркала с заданным углом между ними, выполняют отсчет этого угла на шкале гравиметра и по нему вычисляют масштабный коэффициент квадратичного члена, а масштабный коэффициент линейного где k — масшт абный коэффициент линейE! о г о = с !! а 1
ll! — отсчет гравиметра по одному маятнику;
0 E,g.„„ — — вспомогательные коэффициенты, зависящие от начального положе!и!я гравиметра на наклонлюще!.! устройстве; — угол наклона гравиметра;
Б — масштабный коэффициент квадратичного члена; " — ускорение силы тяжести в пункте эт" 1о!!ирова!!ия, а обратную величину масштабного коэффициента линейного члена для двойной упругой системы вычисляют к 3ic сумму обратных величин анаяо!и !них коэффи; циентов по каждому из маятников.
924 "><>
ГДЕ d,g
g.„,.= — (< m + 6 е ) 2
ГО 0 0!
Изобретение относится к геофизике, а именно к способам эталониронания гравиметра.
Гравиметр с двойной упругой системой крутильнога типа с горизонталь--, ной осью вращения имеет нелинейную шкалу, изменяющуюся по квадратичному закону. Поэтому для перевода отсчеТоВ приборов в ега показания используются два масштабных коэффициента:
К вЂ” коэффициент линейного члена шка-: лы и Б — коэффициент в граниметрии < носит название эталонирования, которое выполняется путем снятия отсчетов прибора при изменении момента силы тяжести маятника и вычисления коэффициентов по палученньгл даннь>м, Изн е Г7 ей способ эт алониронания гpBBHItpTpoll наклоном (17 >заключающийся н там., чта выпалt:÷toòcÿ отсчегы гравиметра при изменении момента
=илы тяжести путем наклона г>рибора н гравитационном поле Земли и ны— числяются масштабные каэффивиенты и"=; сист емьt ур аннений н аблюцений типа.Ц где — отсчет прибора г<ри ег-> наклсне;
<710 отсчет прибора B горизонтальном положении;
О -- угoп наклона прибора;
<ь CHJIB ТЯЖЕСТИ Н МРСТЕ Э < Е1ПОНИро<зания.
Однако >зыражен1<е (() Сао..-нетстнует .пишь случа10, когда маятник на-. ходится Строго в горизонте (,ось враг<1"1 шения ега горизонтальна< .. а плоскость накло1«Р сон1<ацает Г ось><> Вра«<ен>«я маятника.
Все это требует o÷< t«ü тщательной юстировк1« -.. Гтр01«ствы дпя этяпанирОВания и гравиметра Htl нем. При этапо4; ниронании морскога грани<-етра с дной-;., н эй 5 TIP% ГГ>Й < I«cTPÃ
I13 эта гринциг>иаль «0 недостижимо „ так как аси Вращения двух маятников пр акти ч ". ски EL«Ko I д < не бын а ют !пар Бл
Л <.".Л Ь t lbt МИ И . ГЛ ЕД О В Я Т Е Л Ь НО и Х ll ел Ь эя отыос тиров ать <å обходимым образом
ОДНОБРР1<Е «ВО.
Наиболее близким к изобретению является способ определения масштабНых к Оэффи1>H<е t<7 < В мО,> Г ко О Г р аВИМе7 Р;- с TItJiЬ1<0T » 1 tt 1 <à t<5 Т< b< Гl<;.. t >1Я ОТГЧЕТОБ при измене1«<ли момента силы тяжести, действующего на упругую систему, на пунктах с известными значениями силы тяжести, которые ранее определены морским маятниковым прибором либо пу-. тем их привязки к пунктам береговой гравиметрической сети (23. По результатам наблюдений на опорных пунктах составляется ряд уравнекий наблюдений вида разность силы тяжести между пунктами и (= 7,2, 3 ., i = 1,2,.> ); масштабные коэффициенты грав1«метра; отсчет граниметра на соответствующем пункте; функция смещения нульпункта гравиметра; гремя наблюдений на пунктах. Из системы управлений (2 1 путем уравнивания вычисляются масштабные коэффициенты % и В, а также смешение нульпункта. Применение данного способа цля эталониравания морских гравиметрон требует создания полигона протяженностью более 8000 км вдоль мерициана, что крайне сложно по многим причинам. Б процессе эталониронания, как правило, удается выполнить паблюдени>1 на ограниченном числе опорных пунктов. Поэтому невозможно ныпол— нит . детальное исследование шкалы :.pHGopB 1за Всем диапазоне и надежно определить смещение нульпункта, а .. ак как процесс TaJIOTHpoBat«HJI занима;-т большой промежуток времени, Смешение нульпункта не всегда назможно аппроксимирoBать линейной функпией. Эта приводит к погрешности Определения как самого смещения нуль1<ункта так и масштабных коэффициеня он,, например коэффициента квадрат I=HOro члена., Цель изобретения — повышение дастот:ерности и точности определения масштабных коэффициентов морского гравиметра с двойной упругой систе— мой крутильного типа. Пас =->нленная цель достигается тett, что саглас:0 способу OttpepeJtetttttt масштабных ка-.-ффициентав морского гравиметра с двойной упругой Гистек,= ", (1 Кроме того, изменение момента силы тяжести осуществляют наклоном прибора, а масштабный коэффициент линейного члена для каждого из маятни-. ков вычисляют из системь! уравнений а масштабный коэффициент В по формуле л Ф 3 ИЛ1л 6= — —— 8 2 5 вида 20 п1+Рп,з,.„в+В!6+ = -(Соз -<)-Б " (3) PJIR gi;$1 1 ой cIicI ON! I c. оДпим I!!III PBvмя маятннками, где я — отсчет гравиметра с установленными зеркалами, З угол между зерка!!"" Вс1и а грев!!метре нелинейная с11стема регистрации, то необходимо иметь набор зеркал или два зеркала с регулируемым углом между Iим1:, и !!1т11рующие упругу10 систему, а но выполненной серии измерений вь!числ!1ть масштабные коэффици —. енты более высоки.. порядков градуигде % — масштабный коэффициент линейного члена: 111 в отсчет гравиметра по одному 2S маятнику; 2,E,o- ". вспомогательные коэффиценты, 1О зависящие от начального положения гравиметра на наклоняющем устройстве; 30 — угол наклона гравиметра; 6 — масштабный коэффициент квадратичного члена; ф — ускорение силы тяжести в пункте эталонирования, а обратнуюЗ величину масштабного коэффициента линейного члена для двойной упругой системы вычис. ляют как сумму обратных величин аналогичных коэффициен— тов по каждому из маятников. Известно выражение для коэффициента квадратичного члена, включающее значение силы тяжести и коэффициент преобразования угла в выходную вели в 45 чину. Например, в случае оптической системы регистрации на фотопленку коэффициент В имеет значение для одинарной и двойной упругой системы соответственно 50 ровочной характерпст;1к11. Ониca«T;T:III cII coL :о-пределсн:I.i !!асштабного коэф.," ll;! с!11 а ква!рати !«0I. члена пригоден не только для гра1!иметра с оптическим съемом сигнала. Однако при другой конструкции системы регистрации Tiãобходимо использовать сов тветстзуN1i5iii Ii 1итатop p пру гой с11сте1ь1. ПО!! !.!Ы Е Н1-1Е ти определения масштабно . коэффициента л11нейного !лена k достиг ie i cil тем, что Iip;I из!!е11ен!.и момента силы тяжестli с помоi1ью перемещения прибора по пунктам с ., знестн11ми знач»Рияь! .i с!1 lы тя ке с!1 он:TT pT}1 !!чете 1 3 системы уравнений наблюдений 1!Нда с учетом:1звес!.Ного коэффициента квадратп «лого лена В. Б sI 0«c!Ty— чае iipl: том же числе наблюде1 .11 а опорных п 1!ктHI 1о. : ет Сы f m С»11ее I Pe Kn коэффициент преобразования угла в линейную величину; коэффициент преломления демпфирующей жидкости; точно опр .деле не ганжа смеi i»I!TT ñ нуль пункга...! 0 1.ак.,е по«1:!!1!асT т«-!«ость измерений. 3 1092456 Д мой крутильного типа путем отсчетов — длина оптического рычага шкалы гравиметра при изменении мо- (фокусное расстояние объекмента силы тяжести действующего на тива) . упругую систему, в гравиметр уста- Для определения коэффициента навливают два зеркала с заданным преобразования K< в гравиметр вместо углом между ними, выполняют отсчет .. упругой системы устанавливаются два ала с известнь нему вычисляют масштабный коэффи- имитирующие зеркала упругой системы, циент квадратичного члена, а масштаб- и выполняется отсчет по прибору, ный коэффициент линейного члена вы- 1и Коэффициент преобразования вычислячисляют по отсчетам гравиметра, ется по формуле полученным при изменении момента силы тяжести. 1092456 Однако в случае изменения момента силы тяжести при помощи наклона прибора в гравитационном поле Земли остается проблема юстировки гравиметра на наклоняющем устройстве и это при 5 известном коэффициенте квадратичного 1 члена В все равно приводит к неточно.му определению коэффициента лтнейно-. го члена . Чтобы повысить точность определения масштабного коэффициента k в процессе эталонирования наклоном и одновременно практически снять всякие требования к юстировкам гравиметра на наклоняющем устройстве, он вычисляется для каждого маятника в отдельности с учетом известного коэффициента В из системы уравнений вида krn+D m sin 8 Е si п6 +g = g(cosG-<)-Ьп (8) 20 2 где коэффициенть1 Г1, Е и 1.„,, также 1 определяемые в процессе вычислений, учитывают произвольное положение оси вращения маятника как относитель. 25 но плоскости горизонта, так и относительно плоскости наклона, после чего вычисляется коэффициент линейного члена двойной упругой системы из выражения 1 -(11k 1 2 де Х и — масштабные коэффициенты линейного члена гравиметра. Значения коэффициентов 3, Е и 1 1.о в системе уравнений (8) имеют следующие значения 40 ,.g I., - ;.1.,М,.-1I, (lo1 11 сР2 =y-Л(Ф- -g g — p где i — жесткость нитей подвеса маятника; начальный угол закручивания: нитей; угол в горизонтальной плоскости между осями вращения маятника и плоскостью наклопа (" азимут эталонирования ); угол между осью вращения. маятника и плоскостью гориэон 5 та, Ч вЂ” угсл ме1ду осью маятника н ;в.; 1гост I ír гoðè÷oHTа Из (1О) видно, что при соответствующей юстировке гравиметра на наклоняющем устройстве ItE = О, Ч о = О, p =- TI!2 J выражение (8) вырождается в известную формулу при обработке результатов эталонирования наклоном. Это означает, что известный способ является частным случаем предлагаемого. Достоинство выражения (8 ), предлагаемого для расчета при эталонировании наклоном, состоит в том, что оно позволяет определить масштабный коэффициент линейного члена с достаточной точностью в общем случае установки гравиметра на плите. Это особенно важно, когда гравиметр содержит два маятника, оси вращения которых никогда не бывают строго параллельными. Таким образом, для определения масштабных коэффициентов морского гравиметра с двойной упругой системой крутильного типа предлагаемым способом выполняется следующая последовательность операций. Г(редварительно в гравиметр устанавливают два зеркала с известным углом между ними, имитирующие зеркала упругой системы, выполняют отсчет по гравиметру и вычисляют масштабный коэффициент квадратичного члена градуировочной характеристики. Затем изменяют момент силы тяжести, действующий на маятники упругой системы, путем перемещения прибора по пунктам с различными значения« 1м силы тяжести или путем наклона прибор а в гравитационном поле Земли, и выполняют отсчет по гравиметру, причем, если гравиметр имеет два маятника и установлен на наклоняющем устройстве,. то отсчеты выполняют по каждому из маятников в отдельности, после чего из системы уравнсний наблюдений вычисляют масштабный коэф †. фициент линейного члена с учетом известного,.масштабного коэффициента . квадратичного члена Применение изобретения дает возможность повысить достоверность и точность определения масштабных коэф †. фициентов гравиметра как с одним, так и с двумя маятниками, что особенно важно для прибора с двойной упругой системой ввиду больших систематических погрепшостей, па11учаемых при эталонировании старыми способами, Расширяется допуск н» угол между ocHNH вращения jIHv:. 1 I . 111и к1 в д11онной 1092456 Составитель И,Кашкур Техред М.Кузьма, Корректор В.Бутяга Редактор M.Êåëåìåø Заказ 3250/30 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент"., г.Ужгород, ул.Проектная, 4 упругой системы при ее изготовлении с 20 до 110 угловых мин. Увеличивается время между периодическими проверками масштабного коэффициента квадратичного члена В, так как проверка ста- 5 новится необходимой только после перестройки канала регистрации гравиметра. Упрощается технология эталонирования, так как гравиметр не нуждается практически ни в каких юстировках на устройстве для эталонирования и нет необходимости делать попарные наклоны выше и ниже горизонта. Упрощаются требования к наклоняющему устройству для эталонирования, в частности может быть использовано устройство с.одной степенью свободы без ппан шайбы Кроме того, достоверное и точное определение масштабных коэффициентов в лабораторных условиях позволяет уменьшить число заходов на опорные пункты, которые могут использоваться только для контроля смещения нульпункта. Все это повышает производительность работ и дает возможность получить значительный экономический эффект, в том числе экономию валюты за счет сокращения заходов в иностранJ ные порты.
