А.И. Куприянов - Основы защиты информации (1022813), страница 23
Текст из файла (страница 23)
4.15. Астазированный грави- ны и синуса угла О. При уве- метр — ичении силы тяжести рычаг пускается и пружина растягива-"- ся сильнее. Хотя возвращающая сила пружины возрастает, ве- чина угла О уменьшается до О'. Выбирая соответствующим обра'"ом взаимное расположение пружины и рычага, можно достичь такого положения, при котором увеличение возвращающего мо, ента с увеличением силы тяжести будет сколь угодно малым. обычными пружинами рабочий диапазон такого прибора был :;бы очень мал.
Однако применяя пружину нулевой начальной дли- ы (такая пружина предварительно растягивается в процессе ее изготовления так, чтобы возвращающая сила была пропорцио- - альна физической длине пружины, а не ее удлинению), создают ,'приборы с очень высокой чувствительностью в широком диапа:,::,Зоне измеряемых значений силы тяжести. Показания прибора сни111ают, возвращая рычаг в горизонтальное положение, для чего с ,помощью микрометрического винта смещают по вертикали точку 'прикрепления пружины. Температурные эффекты исключаются за -~чет термостатирования системы.
Диапазон величин, измеряемых :прибором, составляет 50000 ге. Недостатком гравиметров является дрейф — смещение нуля -:гравиметра, при котором показания прибора постепенно изменя;::,ются со временем при измерениях в одной и той же точке. Причи;::;:ной дрейфа является неидеальная упругость пружин, которые с ;;:течением времени испытывают пластические деформации (пол: зучесть). Дрейф также может являться результатом температурных ,':вариаций, которые, если их не скомпенсировать тем или иным "',:образом, вызывают растяжение или сжатие измерительной систе:1мы и в результате порождают вариации измеряемых значений, не 107 связанные с изменениями силы тяжесги. Для исключения влияния дрейфа проводятся повторные измерения в одной и той же точке.
На море силу тяжести можно измерять в отдельных точках с использованием дистанционно управляемого наземного гравиметра, который помещают в водонепроницаемый контейнер и опускают с борта судна на дно. Таким образом могут быть получены результаты, сравнимые по качеству с наземными. Этот метод с успехом используется при относительно небольшой глубине моря. Недостаток его заключается в том, что при каждом измерении прибор необходимо опускать на морское дно, поэтому скорость съемки оказывается очень низкой.
Кроме того, при сильных приливных течениях судно, ведущее съемку, нужно ставить на якорь для удержания его над точкой измерения, пока гравиметр находится на дне. Гравитационные измерения на море могут выполняться непрерывно, если использовать гравиметр, модифицированный для бортового применения. Точность измерений бортовым гравиметром меньше, чем при измерениях на суше вследствие действия значительных горизонтальных и вертикальных ускорений негравитационной природы, действующих на прибор под влиянием морских волн и движения судна. Эти негравитационные ускорения могут вызывать вариации в измеряемом значении силы тяжести вплоть до 106 ге.
Воздействия горизонтальных ускорений, вызываемых волнами, смещающими судно из стороны в сторону и изменяющими его скорость и курс, можно в значительной степени исключить, если поместить прибор на гиростабилизированную горизонтальную платформу. Стабилизированное измерительное устройство будет реагировать только на вертикальные ускорения. Отклонения платформы от горизонтального положения создают ошибки наклона, которые обычно меньше 10 ге. Внешние вертикальные ускорения, вызываемые движениями волн, не отличимы от силы тяжести, но их влияние можно уменьшить за счет сильного демпфирования подвесной системы и усреднения отсчетов за интервал времени, значительно больший, чем максимальный период волнового движения (около 8 с).
При качке судна в вертикальной плоскости, когда оно занимает положение выше и ниже среднего уровня моря, волновые ускорения имеют равные положительные и отрицательные значения и с успехом исключаются осреднением за несколько минут (за несколько периодов качки). В бортовых гравиметрах с чувствительным элементом на рычаге дополнительная сложность возникает из-за горизонтальных ускорений.
Рычаг измерительного устройства осциллирует под действием различных вертикальных ускорений, вызванных движениями судна. Когда рычаг отклоняется от горизонтали, его начинают дальше смещать силы вращения, вызываемые любым горизон- 108 ным ускорением. При определенных фазовых соотношениях у горизонтальными и вертикальными компонентами движе- судна горизонтальные ускорения могут вызывать такие сме- ~Фния рычага, которые уже не усредняются во времени. .:;::: Примером более сложного возмущающего движения гравиметра яется вращение, когда измерительная система под влиянием ' рских волн описывает в пространстве окружность (рис.
4.16) ,':. В момент времени г, (см. рис. 4.16) судно отклоняется вниз, " ещая рычаг вверх и вправо и создавая поворот его против часо' й стрелки, уменьшающий вертикальное перемещение рычага. ., уть позже, в момент времени гз, судно отклоняется вверх, сме- ая рычаг вниз и влево, вызывая поворот его вновь против часо"' й стрелки, который увеличивает смещение рычага вниз.
В таком ае суммарный эффект горизонтальных ускорений должен гзывать систематическую ошибку в положении рычага. Этот эфкт известен как эффект кросс-каплинга. Его амплитуда зависит ' . характеристик демпфирования измерительной системы и амп" итудно-фазовых соотношений между горизонтальными и верти- ьными движениями. Они приводят к ошибкам в измеряемых ачениях силы тяжести, называемым ошибками кросс-каплинга. :.
та ошибка мала или незначительна при хороших погодных усло' иях, но может стать очень большой при сильном волнении. Ошиб- кросс-каплинга исправляются с помощью сигналов от двух гоизонтальных акселерометров, устанавливаемых на стабилизиронной платформе. Невозможность полностью скомпенсировать посторонние ус,:-,корения уменьшает точность набортных измерений в лучшем случае до 10 ге, а действительная величина точности зависит от пре::.;;.обладающего состояния моря. Измерения силы тяжести с борта самолета в настоящее время :;-'не являются удовлетворительными вследствие чрезмерно больших ::-'ошибок в применяемых поправках.
Поправки могут достигать ;16000ге при скорости порядка «~00 км/ч, а ошибка на 1% в оп:-:::ределении скорости или курса ,"Г :-вызывает максимальные ошибки ; аоответстаснно в 180 и 250 ге. Вер- Ю 'тикальные ускорения, связанные с движением самолета, периоды 1Е г, :которых превышают время усред- Ж ;:: нения измерений, исправить не- легко.
Подобные погрешности в "определенной степени можно ": исправить использованием авто: пилотов и автоматических стаби- Рис. 4.16. Эффект кросс-каплинга " лизаторов высоты, но в настоя- в бортовом гравиметре 109 аях щее время точность при использовании таких систем достигает только 100 ге. Цена деления гравиметров может со временем изменяться и должна периодически проверяться.
Наиболее распространенной процедурой поверки является снятие показаний на двух или более опорных точках, где абсолютные или относительные значения силы тяжести известны. Я+аЯ ~'+аЯ Гравиметры эффективно реагируют только на вертикальную составляющую гравитационного притяжения аномальРис.4.17.Связьизмеряемой ной массы. Гравитационное влияние напряженности гравитаци- аномальной массы Ья с горизонтальной онного поля и компонент составляющей бя„и вертикальной Ья„ аномалии силы тяжести на локальное гравитационное поле я иллюстрируется векторной диаграммой (рис. 4.17). Из геометрических построений (см.
рис. 4.17) следует, что в пренебрежении составляющими порядка 0(68') вертикальная составляющая силы тяжести (4.60) откуда Ж - 68',. (4.61) Следовательно, измеренные возмущения силы тяжести в основном соответствуют вертикальной компоненте притяжения аномального тела. Локальное отклонение от вертикали 8 определяется соотношением бу„ О = агс1я — ", К (4.62) а поскольку Ь|„«8, то О обычно незначительно.
Перед тем как результаты гравитационной разведки можно будет интерпретировать, из них необходимо удалить все вариации гравитационного поля Земли, не являющиеся информативными для разведки, поскольку не зависят от различий в плотности земных покровов. Информативные для технической разведки гравитационные аномалии возникают вследствие различий в плотности, или перепада плотности, между обьектом разведки и окружающими его породами. Для тела с плотностью рь находящегося в среде с плотнос- 110 р„перепад плотности Ь = р, — р2. Знак перепада плотности ' еделяет и знак гравитационной аномалии. ;::: Плотности геологических пород относятся к наименее измен' ым из всех геофизических параметров. :: Современная технология позволяет производить гравиметры, 'особные измерять изменения силы тяжести вплоть до 1 мкГал = :10 ' м/с2.
Метод микрогравиметрии — основной метод гравитаонной разведки. Именно этот метод применяется для поиска : дземных пустот, для обнаружения искусственных подземных со"ужений. Другим важным достижением последнего времени в граетрической разведке является создание портативного прибо, способного измерять абсолютные значения силы тяжести с " сокой точностью. Контрольные вопросы 1. Перечислите физические поля, используемые техническими средми разведки. ';; 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
