Статические методы измерений силы тяжести

Для гравиразведочных целей чаще всего используют статические методы относительных измерений силы тяжести. В этих методах измерения приращения силы тяжести Δg осуществляются по принципу компенсации, т.е. действие силы тяжести компенсируется упругими силами пружин, газов или жидкости и система при действии силы тяжести остается в равновесии. Мерой силы тяжести служит величина компенсирующей силы.

Наибольшее применение в гравиразведке получили статические гравиметры с механической компенсацией. Принцип измерений и конструкция чувствительной системы у всех этих гравиметров одинаковы, а внешние различия продиктованы спецификой среды измерений.

Современные статические гравиметры – легкие переносные приборы, позволяющие измерять приращение силы тяжести с высокой точностью при большой производительности. Большинство современных гравиметров измеряют приращения силы тяжести с погрешностью 0,05 – 0,02 мГл (а специальные гравиметры до 0,001 мГл). Продолжительность одного наблюдения обычно не превышает 3 минут, вес гравиметра составляет около 6 – 7 кг.

Наряду с преимуществами, статические гравиметры имеют и недостатки, главным из которых является смещение нуль-пункта, приводящее к непрерывному монотонному изменению показаний, поэтому приходится выполнять повторные наблюдения и вводить поправки.

Основные требования к гравиметрической аппаратуре для относительных измерений силы тяжести устанавливаются государственными стандартами (ГОСТ 14009 – 68. Приборы для гравиметрических исследований. Типы. Основные параметры и нормы точности. ГОСТ 13017 – 73. Гравиметры наземные. Основные параметры. Технические требования).

В соответствии со стандартами гравиметры в зависимости от их назначения подразделяются на следующие типы.

1. Наземные - для измерений приращений силы тяжести на суше. Например - ГАК-7Т, ГР/К-1, ГР/К-2, - старые обозначения (гравиметр разведочный кварцевый, цифры 1 или 2 обозначают класс точности гравиметра; в последнее время те же гравиметры стали обозначать по другому: ГНУ/К-А, ГНУ/К-В, ГНУ/К-С (гравиметр наземный, узкодиапазонный, кварцевый; А, В, С - классы точности приборов) и др.
2. Донные гравиметры – для измерений на дне водоемов (например КДГ - Ш, ГАК - 7ДТ и др.)
3. Морские набортные гравиметры – для измерений с надводных судов (например ГМН – К).
4. Морские подводные – для измерений с подводных судов.
5. Скважинные гравиметры – для измерений в скважинах (например ГСК – 110).
6. Аэрогравиметры – для измерений с самолетов и вертолетов.
7. Специальные – для измерений вариаций силы тяжести, для съемки с космических аппаратов и т. п.

По характеру действующих упругих сил гравиметры с пружинными системами подразделяют на приборы с поступательным движением груза, прикрепленного к пружине (гравиметры первого рода), и приборы с вращательным движением рычага - маятника (гравиметры второго рода). В гравиметрах второго рода использован принцип вертикального сейсмографа академика Н. Б. Голицына. В практике разведочных работ особенно широкое применение получили гравиметры второго рода, упругая система которых изготовлена из плавленого кварца (кварцевые гравиметры).

Рассмотрим устройство этого типа гравиметров.