Повышение точности процесса морских гравиметрических наблюдений

• Автор: Кузнецов, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 МОРСКОЙ ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ГРАВИМЕТР

1.1 Общие положения

1.2 Особенности определения силы тяжести на море

1.2.1 Влияние инерциальных возмущений на гравиметр

1.2.2 Уравнения движения пробной массы существующего датчика морского гиростабшшзированного гравиметра

1.3 Метрологический контроль гиростабилизированного гравиметра

1.3.1 Основные задачи и цели, решаемые при проведении контроля

1.4 Выводы
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАТЧИКА ГРАВИМЕТРА ,
2.1 Требования, предъявляемые к датчикам гравиметра
2.1.1 Характеристики конструкционного материала датчика
2.1.1.1 Подвес на реальных кварцевых нитях
2.1.1.2 Определение упругих свойств конструкционного материала
2.1.2 Жидкостное демпфирование пробной массы
2.1.2.1 Параметры жидкостного демпфирования
2.1.2.2 Методика определения характеристик жидкостного демпфирования
2.2 Анализ расчетной схемы и принятые допущения
2.2.1 Определение смещения центра крепления рычага торсионного подвеса
маятника датчика
2.3 Выводы
3. УТОЧНЕННОЕ УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ МАЯТНИКА ДАТЧИКА
ГРАВИМЕТРА
3.1 Общие положения

3.2 Теоретические основы, предшествующие составлению уравнения движения маятника гравиметра
3.3 Уравнение движения маятника с учетом пяти степеней свободы
3.4 Оценка членов уточненного дифференциального уравнения движения
маятника
3.4.1 Допущения, принимаемые при исследовании уравнения движения
3.4.2 Влияние «случайных», «смешанных» и «систематических» членов на величину полезного сигнала
3.5 Выводы
4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УТОЧНЕННОГО УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ МАЯТНИКА
4.1 Стендовые испытания
4.2 Натурные исследования
4.3 Выводы
Выводы
Библиографический список
Приложение А Конструкции метрологических динамических стендов и их
характеристики
Приложение Б Различные формы кварцевых нитей
Приложение В Результаты моделирования процесса нагружения
чувствительного элемента в программы ANSYS Workbench
Приложение Г Текст программы и результаты определения погрешностей,
влияющих на полезный сигнал
Приложение Д Частные случаи решения системы уравнений
Приложение Е Алгоритм программы определения погрешностей, влияющих на полезный сигнал
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В общем комплексе изучения строения земной коры и поиска полезных ископаемых на ее поверхности, около 70 % площади которой занято акваториями Мирового океана, основная роль принадлежит геофизическим методам разведки, составной частью которой является гравиразведка. Для решения современных задач гравиразведки требуется высокая
г о
точность измерений ускорения силы тяжести - порядка 10 ...10 Гал . В зависимости от решаемых задач и места измерения применяют различные типы гравиметров и методы измерения. Для измерений на море используют гиро-стабилизированный статический гравиметр, состоящий из кварцевого датчика крутильного типа, гиростабилизированной платформы и регистрирующей аппаратуры.
Большой вклад в развитие теории и практики наблюдений, разработку гравиметрической аппаратуры и повышение её инструментальной точности внесли коллективы геофизических организаций, в том числе ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН, ВНИИГеофизики, ГАИШ им. П.К. Штейнберга МГУ, ЦНИИГАиК, ТулГУ. Этому также способствовали работы ведущих российских и зарубежных ученых и инженеров В.О. Баграмянца, В.Г. Буданова, Ю.Д. Буланже, Гаррисона, И. Графа, В.А. Кузиванова, B.C. Кутепова, JIa-Коста Ромберга, В.А. Романюка, В.А. Тулина, и многих других.
Точность измерений с помощью гравиметра зависит от многих факторов, в том числе от обеспечения стабильности: температуры, давления, свойств упругого элемента и т.д. Большинство этих задач на сегодняшний день успешно решаются конструкторскими методами, что позволило обеспечить высокую точность измерения ускорения силы тяжести с неподвижного основания.
1 Шал = 0,01 м/с2= 10'3 g, 1мГал= iOg.

нов, а по знаку определяются фазовой характеристикой гиростабилизатора или направлением траектории орбитального движения. В результате стендовых испытаний решаются следующие задачи:
1. Оценивание, как принято в метрологии, систематических погрешностей сверху.
2. Нахождение поправок.
Общая систематическая погрешность в диапазоне конкретных возмущений должна находиться суммированием её составляющих, одинаковых по знаку [7,21,24, 57,71].
Оценка динамической погрешности прибора производится при нормальных условиях (то есть при полном отсутствии каких либо возмущающих факторов или волнений) по его амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристикам. Для снятия частотных характеристик заданный диапазон частот прибора разбивается на отдельные части.
При всем многообразии проверяемых параметров гравиметрических приборов их испытания, с точки зрения получаемых результатов, можно разделить натри основные группы:
1. Испытания, результаты которых можно выразить количественно (погрешностями).
2. Испытания, которые носят в основном качественный характер (например, проверка внешнего вида, соответствия конструкции и некоторые другие).
3. Проверка работоспособности прибора в различные жестких условиях (различный температурный и влажностной режим).
Испытания гравиметрических приборов [11, 26,48] и контроль их характеристик производится на стендовом оборудовании различной модификации в соответствии с программами, разработанными для конкретного вида прибора. Таким образом, стендовыми испытаниями можно полностью проверить тактико-технические характеристики прибора.