Вторник, 25.04.2017, 06:03Приветствую Вас Гость | RSS
Что будем качать? •Рефераты •Дипломы •Курсовые
•Сочинения
Категории раздела
1C Бухгалтерия [12]
Авиация, Космонавтика [79]
Административное право [60]
Архитектура [102]
Астрономия [54]
Банковское дело [37]
Безопасность жизнедеятельности [349]
Биография [2108]
Биология [115]
Бухгалтерский учёт, Экономика, Финансы [292]
Бухгалтерское дело [175]
Военное дело [135]
География [118]
Геодезия, геология [110]
Журналистика [12]
Законодательство [70]
Иностранные языки [169]
Информатика [132]
Искусство, Культура [74]
История [341]
История экономики [71]
История экономических учений [161]
Конфликтология [18]
Концепции современного естествознания [53]
КСЕ [46]
Криминалистика [28]
Культурология [55]
Линейная алгебра [73]
Линейное программирование [7]
Литература и культура [158]
Логика [29]
Макроэкономика [43]
Математическая статистика [61]
Математический анализ [234]
Медицина [223]
Менеджмент и маркетинг [285]
Микроэкономика [39]
Мировая экономика [69]
Метрология [2]
Моделирование портфеля ценных бумаг [19]
ОБЖ [5]
Основы предпринимательства [44]
Отчеты по практике [4]
Педагогика и методика обучения [194]
Политология [100]
Правоведение [69]
Прикладные программы [21]
Программирование [76]
Производство [80]
Психология и педагогика [421]
Радиоэлектроника [166]
Региональная экономика [81]
Религия и мифология [35]
Русский язык [5]
Сельское хозяйство [40]
Социология [164]
Страхование [7]
Теория вероятностей [53]
Теория оптимального управления [3]
Техника [31]
Управление организацией [25]
Физика [60]
Физкультура и спорт [159]
Философия [254]
Финансовый анализ [80]
Финансы и кредит [222]
Химия [70]
Численные методы [8]
Экономика предприятия [41]
Экономическая география [69]
Экономическая теория [100]
Юриспруденция [354]
Экология [113]
Эконометрика [10]
Экономико-математическое моделирование [33]
Экономика [459]
Экономическая политика [23]
Этика [10]
Другие предметы [39]
Про Казахстан [211]
На казахском языке [57]
Разное [28]
Реклама...

Учебные материалы.. первая помощь в учебе...


Главная » Файлы » Рефераты » Геодезия, геология

Теория вариометров скачать реферат
(Размер файла - 112.1Kb) 17.09.2012, 22:49


ВВЕДЕНИЕ

Гравиметрическая разведка полезных ископаемых или гравиразведка является одной из наиболее важных областей практического применения гравиметрических данных. Не случайно основная часть гравиметрических съёмок выполнено с целью гравиметрической разведки.
Гравиразведка применяется на всех этапах геологических, геолого-поисковых работ. При составлении геологических, прогнозных карт разных масштабов, решаются вопросы тектонического районирования прослеживания зон разломов, расчленении свит пород и т. д.
Возможность применения гравиметрической разведки основана на отличии плотности пород изучаемого объекта от плотности окружающих пород. Гравиразведка выявляет геологические структуры форм, благоприят-ных для скопления полезного ископаемого, а также непосредственно залежей полезных ископаемых. 1
С целью гравиметрической разведки выполняют гравиметровые или вариометрические съёмки. Выделение поля, создаваемого интересуемым аномальным полем, из результатов измерений (так называемые разделения гравитационных полей) выполняют различными способами. В любом из этих способов для определения гравитационного эффекта вмещающих пород необходимо иметь геодезические координаты гравиметрических пунктов. Например, если используют измерения силы тяжести, то для гравиразведки вычисляют аномалии (g - γ) Б Буге.

(g - γ)Б = g – γ – 0,0419σΗ,

которая в значительной степени свободна от притяжения топографических масс земной коры.


рис 1.

Высота Η гравиметрических пунктов следует знать с точностью, соответствующей точности измерений силы тяжести.

m h < 10 m Б,

где m h выражена в метрах, а m Б – в метрах. При точности аномалий Буге в 0,02 мгл допустимая ошибка m h высот меньше 20 см. Геодезические работы при гравиметрической съёмке является одним из массовых видов работ.
В выпускной работе описаны принципы применения гравиметрических данных для разведки железорудных ископаемых на примере Курской магнитной аномалии. Так как в этом случае основным видом измерений были измерения вторых производных потенциала, изложены принципиальные основы вариометрических и градиентометрических приборов.

1.ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ВАРИОМЕТРА И ГРАВИТАЦИОННОГО ГРАДИЕНТОМЕТРА

1.1 Принцип измерения вторых производных потенциала силы тяжести

Сила тяжести в разных точках поверхности Земли различна по величине и направлению.


рис 2.

Выберем в точке А поверхности Земли систему координат АXYZ: ось Z совместим с направлением силы тяжести, ось X направим на север, ось Y на восток. Согласно определению, первые производные потенциала W силы тяжести равны составляющим силы тяжести по осям координат.

g X = ∂W/∂x ; g Y = ∂W/∂y g Z = ∂W/∂Z (1.1)

В точке А составляющая g X равна силе тяжести, а составляющие g X и g Y равен нулю. Для точки B направление силы тяжести и оси Z не совпадают, поэтому появляются горизонтальные составляющие g X и g Y. Представим их в виде :

(gX)B = (gX)A + (∂g X /∂y) x + (∂g X /∂y)y + (∂g X /∂z)z
(1.2)
(gY)B = (gY)A + (∂gY /∂y) x + (∂gY /∂y)y + (∂gY /∂z)z

Но согласно (1.1) производные составляющих силы тяжести являются вторыми производными потенциала

∂gX /∂x = ∂ 2W/∂ X 2 ;

∂gX /∂y = ∂gY / ∂ x = ∂ 2W/∂ x ∂y ; ∂ 2 g/∂y 2 = ∂ 2 W/∂y 2 (1.3)

∂gZ /∂ x = ∂ 2W/∂ x ∂z ; ∂g Z /∂y = ∂ 2W/∂ x ∂z (1.4)

Производные (1.3) связаны с кривизной уровенной поверхности. Их называют градиентами кривизны.
Производные (1.4) называют горизонтальными градиентами силы тяжести.
Уравнение (1.2) поясняет принципиальную возможность измерения вторых производных потенциала : если измерить разности (gX)B - (gX)A ,
(gY)B - (gY)A составляющих силы тяжести в двух точках, при известных расстояниях X, Y, Z между ними, можно найти входящие в (1.2) коэффициенты. Вторые производные потенциала обычно записывают в виде

∂2W/∂x2=Wxx ∂2W/∂x∂y=Wxy ∂2W/∂x∂z=Wxz
(1.5)
∂2W/∂y2=Wyy ∂2W/∂y∂z=Wyz ∂2W/∂z2=Wzz

Гравитационный вариометр, ориентированный в топоцентрической системе координат X, Y, Z (рис. 2), связанной с гравитационным полем, измеряет компоненты тензора [3]

(1.6)

Для нахождения компонентов тензора (1.6) измеряют смещение двух или большего числа пробных масс в неоднородном гравитационном поле измерительной системы: при этом полагают, что градиент постоянен в объёме, занятом системой. Разность ускорений, воздействующих на близкие пробные массы, получаются по измерениям разности их перемещений (осевая система с поступательным движением) либо углов поворота (вращательная система). Эти перемещения измеряют оптическими или электрическими устройствами.

1.2. Основы теории вариометров

Основным прибором для нахождения значения почти всех вторых производных потенциала W силы тяжести является гравитационный вариометр. Вариометр разработан венгерским физиком Р. Этвешем в конце XIX века.
Рассмотрим основы теории вариометра. Он представляет собой крутильные весы – прибор для измерения малых сил, действующих в горизонтальной плоскости. На рис. 3 ОО1 – вертикальная нить, на которой подвешен рычаг AB с грузами массы m на концах. Сила тяжести в точках A, O, B по величине и по направлению различна. Выберем систему прямоугольных координат, начало координат поместим в точку O, ось z направим по касательной к отвесной линии в точки O, ось x – на север, ось y – на восток. Отличие составляющих gz в точке A и B вызовет наклон коромысла AB в вертикальной плоскости, который при наблюдениях не измеряется и не учитывается. Отличие горизонтальных составляющих в этих точках создаёт пару сил, которые вызовут поворот коромысла в горизонтальной плоскости на угол θ – θ0 отсчитываемый от положения коромысла в однородном поле.


рис. 3

1.3 Основное уравнение вариометра

Напишем уравнение равновесия: τ(θ – θ0)+MZ =0 где τ – крутильная жёсткость нити OO1, θ – θ0 – угол закручивания нити относительно положения равновесия коромысла в однородном поле MZ – момент внешних сил относительно оси z. Далее по известным формулам получаем основное уравнение гравитационного вариометра
τ(θ – θ0)=KWXYcos2α+K/2Wδsin2α+Lhm(WXYcosα-WXYsinα) (1.3.1)
Величина θ – измеренный угол поворота коромысла, α – заданное значение аргумента. Для определения неизвестных нужно выполнить наблюдения в пяти различных азимутах. Если уменьшить длину коромысла, то можно считать K≈0, тогда в основном уравнение останутся только три неизвестных - θ0, WYZ, WXZ так как произведение WYZ WXZ определяют градиент силы тяжести в горизонтальном направлении, то прибор, у которого выполнено условие K≈0 называют градиентометром рис. 4

рис. 4

Для сокращения времени наблюдения в вариометрах и градинтометрах устанавливают две крутильные системы.

1.4 Принципиальная схема вариометра
В практике гравиразведочных работ наиболее часто применяют вариометры ВГ-1. Вариометр ВГ-1 состоит из трёх основных частей: верхней, средней и нижней. Нижняя - массивная подставка, средняя содержит подъёмные винты, азимутальный круг и автоматическое устройство для поворота верхней части прибора из одного азимута в другой (рис. 5). В верхней – крутильная система и устройство для фотографирования. Оптическая схема вариометра ВГ-1 (рис.6).
Рис.5 Вариометр S-20 (ВГ-1) Рис. 6 Схема оптической 1- подставка, 2- коробка с системы вариометра ВГ-1 крутильной системой, 3- коробка с оптической системой, 4- верхняя часть, 5- средняя часть
Вариометр ВГ-1 имеет крутильную систему (S- образная). Наклонное коромысло 1 подвешено с помощью бифилярного подвеса 2 на вертикальной нити 3. Для фиксации поворота коромысла на нити 3 укреплена призма 4. Луч света от источника 5 проходит через конденсатор 6 и после отражения от двух неподвижных зеркал 7 и 8 попадает на призму 4. В зависимости от угла закручивания нити 3 луч света после отклонения в призме 4 будет попадать на разные участки зеркала 8. От зеркала 8 изображение передаётся на фотографическую пластинку 10. Чтобы изображения, полученные при установке коромысла в разных азимутах, не сливались, луч света попадает с зеркала 8 на подвижное зеркало 9, наклон которого автоматически изменяется при изменении азимута коромысла. На неподвижных зеркалах нанесены изображения линий (штрихи). На фотографической пластинке получаются изображения двух штрихов от неподвижных зеркал и блик, фиксирующий положение коромысла. Измерения на пластинке выполняются с помощью дополнительной масштабной шкалы (палетки). Во время измерений верхняя часть прибора устанавливается в нулевой азимут и находится в этом азимуте в течение успокоения коромысла (около 15 минут). Через 13 минут после установки нулевого азимута автоматическое контактное устройство, расположенное в средней части, включает осветитель. Через 2 минуты осветитель выключается и включается ведущий механизм, поворачивающий верхнюю часть прибора в следующий азимут. Поправки в наблюденные значения производных: изменения, вызванные притяжением рельефа и изменением силы тяжести в нормальном поле, учитываются в виде поправок. Поправка за рельеф учитывает влияние масс, расположенных выше и ниже уровенной поверхности точки наблюдения, на вторые производные. Для вычисления поправки за рельеф вокруг пункта наблюдений необходимо выполнить нивелирование в радиусе 50 метров с точностью до 1 см. Для уменьшения влияния рельефа при наблюдениях с вариометрами прибор устанавливают на ровных площадках или при необходимости искусственно выравнивают рельеф вблизи пункта наблюдений. [2]

1.5 Гравитационная градиентометрия на подвижном основании
Измерения градиентов силы тяжести на подвижном основании (автомашине, самолёте) позволяют ускорить локальные, региональные и глобальные исследования гравитационного поля Земли. Градиентометр, не связанный с Землёй, измеряет компоненты тензора V градиентов силы притяжения.
V= grad b= (1.5.1)
(1.5.2)

Главное различие в теории измерений на неподвижном основании и на подвижной, то что при измерении на подвижном основании нужно перейти от топоцентрической системы координат к инерциальной системе. Фирма «Белл» (Bell Aerospace-Textron, Буффало, Нью-Йорк) разработала систему для градиентометрической съёмки GGSS, предназначенную для работы на автомашине или самолёте. Основными частями системы являются три ортогональных гравитационных градиентометра, установленные с наклоном в 35° на трехосной гироплатформе для непрерывной ориентации в топоцентрической системе координат, связанной с гравитационным полем. Каждый градиентометр содержит две пары акселерометров фирмы Белл (расстояние 0,1 м), установленных ортогонально по краю диска (диаметр 0,2 м); их измерительные оси ориентированы по касательной к диску (рис. 7). Ускорение пробной массы, укрепленной на маятниковом подвесе, измеряется двумя кольцевыми емкостными датчиками, расположенными по обе стороны от этой массы. Выходной сигнал датчиков усиливается и преобразуется в ток. Ток подается в катушку для возвращения пробной массы в нулевое положение.
Система фирмы Белл содержит также приёмоиндикатор спутниковой системы GPS, обеспечивающий в сочетании с акселерометрами и гироплатформой информацию о местоположении и ориентации, блок регистрации данных, компьютер и источник питания (рис. 9). Система с кондиционером предназначена для работы в автомобильном фургоне, который в свою очередь можно разместить в самолете (C-130) для измерений в воздухе.

1.6 Спутниковая градиентоментрия

В настоящее время разрабатываются гравитационные градиентометры, которые основаны на традиционных или сверхпроводящих устройствах и будут установлены на спутниках, планируемых на 1990-е гг. Спутники будут запущены на практически круговые полярные орбиты с высотами от 160 до 250 км. Полагают, что за 6 мес. работы средние значения аномалий силы тяжести (по трапециям 1° х 1° и 0,5° х 0,5°) при разрешении 100— 50 км будут получены с ошибкой ±20 — 50 мкм • с -2. Приведем примеры разработок, основанных на разных принципах..
Французская программа GRADlO (Национальное бюро по аэродинамическим исследованиям и Исследовательская группа по космической геодезии) предусматривает создание градиентометра на базе традиционной технологии. В этом приборе имеется несколько микроакселерометров, которые расположены симметрично относительно центра масс по углам многоугольника так, что можно определить полный гравитационный тензор. Трехосные электростатические акселерометры должны иметь разрешение 10 - 12 м • с - 2. При максимальных возмущающих ускорениях около 10 - 4 м • с - 2 (на высоте 200км) прибор должен иметь динамический измерительный диапазон 10 8; для непрерывного контроля и калибровки акселерометров предусмотрена бортовая калибровочная система.



Ключевые слова страницы: как, скачать, бесплатно, без, регистрации, смс, реферат, диплом, курсовая, сочинение, ЕГЭ, ГИА, ГДЗ
Категория: Геодезия, геология | Добавил: -Smile-
Просмотров: 715 | Загрузок: 94 | Рейтинг: 5.0/1
Найти работу...