ГКИНП-04-252-01. Инструкция по развитию высокоточной государственной гравиметрической сети России - часть 4

 12

3.3.5 Аппаратура может перевозиться на всех основных видах транспорта при условии 

хорошей  амортизации  стандарта  частоты,  интерферометра,  ЭВМ  и  блока  сравнения  длины 
волны  лазера,  например,  при  установке  их  на  поролон,  губчатую  резину,  войлок  и  т.  д. 
Толщина амортизационного слоя должна быть около 10 см. По железной дороге аппаратура 
перевозится при наблюдателе в купейных вагонах.  

В самолетах аппаратура размещается в местах с минимальным уровнем вибраций. 
Особенно  тщательно  предохраняют  приборы  при  перевозке  автотранспортом.  Их 

устанавливают  в  центре  салона  автобуса  или  около  кабины  грузовой  автомашины  на 
поролоновые  листы,  толщиной  около 10 см.  Приборы  отделяют  друг  от  друга  и  боковых 
стенок  автомашины  поролоновыми  прокладками.  Сдавать    в  багаж  стандарт  частоты,  блок 
сравнения длины волны лазера и ЭВМ во всех случаях воспрещается. 

 

3.3.6 Аппаратуру  ГБЛ  следует  хранить  в  сухих,  отапливаемых  и  вентилируемых 

помещениях.  Температура  воздуха  внутри  помещения  должна  быть  в  пределах  от +10 до 
+35

°С,  а  влажность - не  более 85 %. В  помещении,  где  находятся  приборы,  недопустимы 

пары  агрессивных  жидкостей  и  газов.  Запрещается  хранить  ГБЛ  в  зоне  действия  сильных 
магнитных и электрических полей, а также вибраций. Приборы должны быть защищены от 
пыли, грязи, влаги и непосредственного воздействия тепловых источников. 

 

3.3.7 При  наладке  и  регулировке аппаратуры  в  лабораторных условиях  и  при работе 

на  пунктах  имеется  два  типа  специальных  ключей:  для  юстировки  СПТ  и  для  юстировки 
ловушки;  кроме  того для  разборки  и  сборки  баллистического  блока  имеется   комплект 
стандартных  ключей  -  8

×10,   10×12,   13×14,   17×19,   19×22;  ключ   разводной,   набор   

отверток,  плоскогубцы,  пинцет,  паяльник  и  другие  инструменты.  Для  работы  на  пунктах  к 
ГБЛ придается одиночный комплект ЗИП. В комплект включается также комбинированный 
прибор  для  настройки  и  контроля  работы  аппаратуры,  для  измерения  тока  и  напряжения  в 
электрических цепях.  

 

3

.3.8 Для  охлаждения  диффузионного  насоса  при  его  работе  необходима  проточная 

вода. Может быть использован обычный водопровод с температурой воды не выше + 20

°С, 

ориентировочный  расход  которой  составляет 50 литров  в  час.  Вода  подводится  к  насосу  с 
помощью  резиновых  шлангов.  На  пунктах  где  нет  водопровода  используется  блок 
охлаждения  воды  и  помпа  для  ее  прокачки  через  охлаждающую  спираль  диффузионного 
насоса. 

 

3.3.9 Наблюдения,  по  возможности,  ведутся  в  наиболее  благоприятное  время  суток, 

когда  влияние  различных  промышленных  помех  (вибрации,  работа  транспорта,  колебания 
напряжения в электросети и т.д.) снижается. 

 

3.4  Вычисление ускорения силы тяжести 

 

Результаты измерений с ГБЛ получают из многих отсчетов интервалов времени  Т

i

, в 

течение которых СПТ проходит заданные интервалы пути  S

i

. 

Интервалы  T

i

  и  S

i

  отсчитываются  от  одного  момента  времени (i= 1,2,3…N). Число 

отсчетов N может  изменяться  программным  путем  от  150 до 500 в  зависимости  от  типа 
прибора. Значение ускорения силы тяжести  g  вычисляется методом  наименьших квадратов, 
как  наилучшее  приближение  к  характеристикам  идеальной  траектории  свободного  падения 
(параболы),  причем  предварительно  из  всех  значений  S

i

  вычитается  известное  влияние 

вертикального градиента ускорения силы тяжести 

γ:  

 

g = g

1

+ 

γ Н+ ∆g +∆g +∆g +∆g +∆g

с

λ

а

в

∆

+

.

.с

л

g

∆

+

г

g +

∆g + ∆g . 

х

п

гр

 

 
 

 13

Ускорение  силы  тяжести    g

1

,  отнесенное  к  уровню  верхнего  положения  СПТ, 

вычисляется по формуле: 

g

1

=2

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

∑

n

1

4

i

n

1

3

i

n

1

2

i

n

1

3

i

n

1

2

i

n

1

i

n

1

2

i

n

1

i

n

1

2

i

i

n

1

3

i

n

1

2

i

n

1

i

i

n

1

2

i

n

1

i

n

1

i

n

1

i

T

T

T

T

T

T

T

T

N

T

S

T

T

T

S

T

T

S

T

N

. 

 

Полученное  значение  g

1

  по  известному  вертикальному  градиенту  ускорения  силы 

тяжести 

γ редуцируется на уровень постамента. Н - расстояние от оптического центра СПТ в 

его  верхнем  исходном  положении  до  уровня  постамента.  Редуцирование  можно  выполнять 
на разные уровни в соответствии с расстоянием Н.  

Поправка  за  конечность  скорости  распространения  света  (доплеровское  сокращение 

длины волны)  

∆g

с

 учитывается по формуле:  

∆g = - 

с

)

5

,

0

(

3

1

1

n

T

g

V

C

g

+

 

Эту поправку ЭВМ автоматически вводит в результаты измерений. 
Поправка  

∆g  за изменение длины волны излучения лазера (коррекция введенной в 

ЭВМ длины волны) вычисляется по данным сравнения рабочего лазера с йодным, вводится 
на средний момент наблюдений линейным интерполированием по времени изменения длины 
волны лазера. 

λ

Поправка 

∆g , учитывающая влияние атмосферы, вычисляется по формуле: 

а

 

∆g = К( В  - В )  мкГал, 

а

а

н

 

где 

В -  значение  нормального  для  данного  пункта  атмосферного  давления  в  мм 

рт. столба; 

н

В -  средняя  величина  атмосферного  давления  на  пункте  во  время  данной  серии 

наблюдений в мм рт. столба; 

а

К = 0,4  мкГал на мм рт. столба. 
Если В  и В  выражены в миллибарах, то коэффициент К равен 0,3 - рекомендован 

МАГ, 1983 г., резолюция № 9. 

а

н

Нормальное давление В  определяется по формуле: 

н

 

В = 760,00 (

н

2559

,

5

)

15

,

288

5

,

6

15

,

288

Н

−

  мм рт. столба, 

 

где Н 

− высота пункта наблюдения над уровнем моря в км. 

Поправка 

∆g ,  учитывающая  влияние  сопротивления  остаточного  воздуха  в 

баллистической камере, вычисляется по формуле: 

в

 

∆g

в

= + 

α В⋅10

6

 мкГал, 

 

 14

где 

В 

−  остаточное  давление  воздуха  в  камере,  отсчитанное  по  вакуумметру, 

выраженное в мм рт. столба; 

 

Коэффициент 

α  определяется  экспериментально  для  приборов  типа  ГБЛ  он  равен + 

3,5  мкГал на 1

⋅10  мм рт. столба (см. раздел 3.7) 

6

−

Поправка за приливные влияния Луны и Солнца 

∆g , приводит измеренное значение 

ускорения силы тяжести к уровню невозмущенного геопотенциала. 

лс

Поправка Хонкасало 

∆g    вычисляется по формуле: 

х

 

∆g  = 0,03057  К  (1 -3 sin

)  мГал, 

х

у

ϕ

2

 

где 

К  - коэффициент  влияния упругости  Земли, или дельта-фактор (отношение 

фактической  амплитуды  приливного  эффекта  к  теоретическому,  вычисленному  для 
«жесткой» Земли), равный для Москвы  1,164; 

у

 

ϕ - широта места наблюдения. (см. Инструкцию 88 г.) 

 

Поправка   

∆g   за  редуцирование  измеренного  значения  ускорения  силы  тяжести  к 

центру  марки  гравиметрического  пункта  определяется  по  данным  микросъемки  на 
постаменте пункта с помощью высокоточных статических гравиметров, например, ГНУ-КВ 
или  других  аналогичных  по  точности.  При  этом  погрешность  измерения  гравиметрами 
должна быть 

≤ 3 мкГал. Работа выполняется в соответствии с инструкцией по эксплуатации 

гравиметров. 

г

Поправка за движение полюса 

∆g

вычисляется по формуле: 

п

 
 

 

∆g =  - 3900  sin 2 ϕ  (m

1

 cos  

λ - m  sin λ )  мГал, 

п

2

 

где 

m

1

 = 

ρ

х

   и  m  = 

2

ρ

y

;     х, у  

−  координаты полюса в секундах дуги; 

ϕ и λ  − широта и восточная долгота пункта. 

 

Параметры  движения  полюса  выбираются  из  бюллетеня  Главного  метрологического 

центра  Государственной  службы  времени  и  частоты  России,  или  из  бюллетеня 
Международной  службы  вращения  Земли.  Поправка  приводит  результаты  измерений  к 
единому положению полюса. 

Поправка 

∆g  за изменение глубины грунтовых вод определяется по формуле: 

гр

 

∆g =  Г ( h  -  h )  мкГал, 

гр

ср

 

где 

Г – эмпирический  коэффициент    в  мкГал    на  метр,  получаемый  измерением 

ускорения  силы  тяжести  при  разных  уровнях  грунтовых  вод  на  данном  пункте. 
Ориентировочно  его  значение  в  зависимости  от  грунтов  лежит  в  пределах 8-17 мкГал  на 
метр; 

h  и  h

ср

 

−  соответственно  текущее  и  среднемноголетнее  значения  глубины  уровня 

грунтовых вод от поверхности Земли. 

Информацию об уровне грунтовых вод получают в специализированных службах для  

скважин близкорасположенных к пункту наблюдений.  

Вычисление  g

1

  и  ввод  основных  поправок  реализован  на  ЭВМ  программой Absolut, 

разработанной в Институте Физики Земли РАН  Э.А. Боярским и Л.В. Афанасьевой. 

В соответствии с этой программой  ЭВМ обрабатывает измерения в реальном времени 

до  получения  окончательного  значения  ускорения  силы  тяжести  и  оценки  точности. 
Результаты  измерений  выдаются  на  экран  монитора  и  на  принтер,  а  также  записываются  в 

 15

дисковый файл, что позволяет проводить последующий анализ результатов. На экран также 
выдаются  графики  остаточных  отклонений  от  «идеальной  параболы»  в  каждом  броске, 
характеризующих  сейсмическую  активность  во  время  падения  СПТ.  Приливные  поправки 
подготавливаются  предварительно  по  программе Mari. В  программе  имеется  возможность 
пользоваться объяснениями к ней, путем введения команды «Help». 

 

3.5 Установка аппаратуры и подготовка ее к измерениям 
 

3

.5.1 В  помещении  пункта  необходимо  установить  и  поддерживать  требуемую 

температуру  воздуха,  произвести  сборку  баллистического  блока  с  блоком  затворов, 
вакуумным вводом и установить собранный баллистический блок в штативе на постаменте 
над  маркой  или,  если  это  невозможно,  на  минимальном  расстоянии  от  нее,  обеспечивая 
доступ  к  разъемам,  вакуумным  кранам.  Установить  на  место  манометрический 
преобразователь. Под баллистический блок установить интерферометр, обеспечивая доступ 
к  ручкам  управления.  Вблизи  интерферометра  разместить  стандарт  частоты,  электронно-
счетный  блок,  ЭВМ,  устройство  контроля  излучения  рабочего  лазера  (йодный  лазер),  на 
который направляется луч лазера с интерферометра.  

Общий вид баллистического блока и интерферометра приведен на рис. 1. 

 

3.5.2 Приборы  соединить  кабелями  в  соответствии  с  маркировкой  и  схемой 

соединений (Приложение 1), заземлить приборы. 

 

3.5.3 По  цилиндрическим  уровням 5 (см.  рис. 1) с  помощью  подъемных  винтов 13 

выставить баллистический блок по вертикали. 

Вскрыть вакуумную камеру 8, отвернуть вакуумный ввод 10 с двигателем 9, вынуть 

внутреннюю стойку с кареткой - подъемником и СПТ. 

 
Проверить  чистоту  входного  стекла 4 баллистического  блока.  При  необходимости 

протереть  ее  ватой,  смоченной  спиртом.  Протереть  ватой  со  спиртом  контактирующие 
поверхности опор на СПТ и на верхнем фланце баллистического блока. Удалить загрязнения 
на поверхности ловушки и других деталях баллистического блока. 

 

3.5.5 Вставить стойку с кареткой в вакуумную камеру, собрать баллистический блок. 

Соединить вакуумный шланг и шланги для воды в соответствии с рис. 1 и 2. 

Вакуумная система ГБЛ приведена на рис. 2. 

 

3.5.6 В  баллистическом  блоке  создать  рабочий  вакуум   

<  5⋅10   мм  рт.  столба,  для 

этого: 

6

−

− 

включить термопарную часть ВИТ-2; 

 

Примечание:  Работы  с  приборами,  выпускаемыми  промышленностью  (стандарт 

частоты,  осциллограф,  тестер,  лазер,  ВИТ-2,  ЭВМ)  выполняются  в  соответствии  с 
инструкциями по их эксплуатации. 

 

−  в исходном положении все вентили и натекатель закрыты; 

−  включить форвакуумный насос; 

−  через 30 с открыть вентиль 3; 
−     через 10 минут открыть вентиль 2, а затем и вентиль 1; 
−  после  достижения  в  баллистическом  блоке  давления  ≈ 1,3 Па (1⋅10   мм  рт. 

столба), что соответствует отсчету 6 мВ на стрелочном индикаторе ВИТ-2 с датчиком ПМТ-
4М, закрыть вентиль 1 и вентиль 2; 

2

−

−  подать воду для охлаждения диффузионного насоса 6, рис. 1;