Кварцевый гравиметр

 

№ 78119

СССР

Класс 42с, 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1;.

С. Е. Александров

КВАРЦЕВЫЙ ГРАВИМЕТР

Заявлено 26 февраля 1949 гола в Комитет по изобретениям и открытиям прн Совете Министров СССР за № 392596

Опубликовано 30 ноября 1949 года

mal sin з — -.(Q — y), откуда определится:

dy ml s „,1 з г д т — mal cos гр.

d ml cos к

dq; — mgl sin a

673

Известные кварцевые гравиметры, у которых мерой измерения силы тяжести является угол наклона горизонтального кварцевого маятника, отсчитываемый оптическим путем относительно некоторого;начального положения, обладают тем недостатком, что на отсчеты прибора сильно влияет наклон его в плоскости колебаний маятника, что искажает результаты измерений.

Б предлагаемом гравиметре этот недостаток устранен тем, что, с целью автоматического исключения влияния наклона на показания прибора, а также увеличения чувствительности последнего, в нем применены два одинаковых маятника с зеркалами, от;которых последовательно и двукратно отражается огсчетный луч.

На фиг. 1 — 4 .изображена схема гравиметра.

Упругая система состоит из н атянутой горизонтально тонкой кварцевой нити толщиной 0,08 — 0,09 мм и длиной 120 мм (фиг. 1). Нить приварена к кварцевой дужке, согнутой на стерженьке толщиной в 5 мм. К середине нити припаян маятник из плавленного кварца, имеющий форму цилиндра толщиной в 1 мм при длине 15 мм, На конец маятника .3 сам. Выцуск 11, 1949 г. насажено плоское зеркало, образующее с осью маятника угол в 52 .

Рамка с нитью устанавливается таким образом, что маятник занимает почти горизонтальное положение вследствие равновесия между упругими силами нити и весом маятника. С изменением силы будет меняться угол наклона маятника относительно горизонта, Обозначив Q угол наклона, на который закручена нить для того, чтобы удерживать маятник в горизонтальном положении, э — угол, составляемый осью маятника с вертикалью, — расстояние центра тяжести маятника от оси кручения нити, m — массу маятника и -. — коэфициент кручения нити, получим:

II полагая ю= — + и Где z — некотоз рый малый положительный угол, получим: № 78119

Фиг. !

674

Прибор будет иметь оесконечно большую чувствительность, т. е. будет находиться в состоянии не. устойчивого равновесия для случая„ когда:

В зависимости от коэфициента кручения нити т, размеров и плотности маятника, момент «опрокидывания» последнего будет наступать при различных углах с . Это значение должно быть выорано настолько большим, чтобы при колебаниях силы тяжести до 3000 mgl маятник оставался всегда выше горизонтального положения, т. е. а> 0 .

Прочность кварцевой нити рассчитывается эмпирической формулой:

1, 70

15, ОО+ -- -- -.— кг . .пР.

l) Отсюда видно, что предельная нагрузка кварцевой нити во много раз превосходит вес маятника (при толщине нити в О,! мм).

Угол закручивания нити пе должен превышать 2h.

Отсчетное приспособление состоит из специально изготовленной (фотографическим путем) шкалы длиной 80 мм с делениями через 0,1 мя.

Шкала нанесена на матовую белую фарфоровую поверхность и освещается специальным рефлектором с тремя лампочками карманного фонаря.

Луч света, идущий от шкалы попадает на зеркало маятника 1 (фиг. 2) и, отразившись от него под углом 45, попадает на зеркало маятника 2. Зеркало маятника посылает луч света вверх на постоянное (неподвижное) зеркало 8, заставляющее луч света вернуться обратно и второй раз отразиться от зеркал маятников и 2. После этого луч света попадает в поле зрения отсчетного микроскопа 4. Объектив 5 с фокусным расстоячием

320 л л фиксирует изображение шкалы в фокальной плоскости микроскопа. Шкала расположена на расстоячии = 320 мл от объектива.

Шкала с рефлектором и отсчегный микроскоп смонтированы в отдельной приставке к прибору, имеющей два дополнительных плоских зеркала с .наружным покрытием (катодным распылением алюминия), ломающим ход лучей и вдвое сокращающим размеры приставки (фиг. 4). Чтобы исключить влияние смещений микроскопа и шкалы на отсчеты, внутри корпуса прибора устанавливаются два неподвижных постоянных зер к ал а.

В поле зрения отсчетного микроскопа видны два изображения шкалы — постоянное и подвижное. Разность отсчетов по обеим шкалам служит мерой силы тяжести и не зависит от установки по уровню (при наклонах прибора до 1 ).

Предмет изобретения

Кварцевый гравиметр с оптическим отсчетом, отл ич а ющ ий ся тем, что, с целью автоматического исключения влияния наклона на показания прибора, а также увеличения чувствительности последнего, в нем применены два одинаковых маятника с зеркалами, от которых последовательно и двукратно отражается отсчетный луч.