Квантовые гравиметры и датчики

Поскольку Земля не является идеальной сферой, напряженность ее гравитационного поля колеблется по всей ее поверхности. Изменения топографии, высоты, широты и плотности подземных слоев могут влиять на силу гравитации. Гравиметр — это тип датчика, который используется для точного измерения локальной напряженности гравитационного поля путем измерения постоянного нисходящего ускорения силы тяжести.

Гравиметры применяются при разведке подземных залежей ценных природных ресурсов, в том числе нефти и полезных ископаемых, а также геодезистами для изучения формы Земли и её гравитационного поля. Все современные гравиметры имеют высокостабильную инерциальную платформу, чтобы сбалансировать маскирующие эффекты движения и вибрации.

Типы гравиметров

Современные наземные гравиметры делятся на два типа — абсолютные и относительные.

• Абсолютные гравиметры (свободное падение)

Абсолютные гравиметры измеряют скорость, с которой масса при свободном падении в вакууме ускоряется. Ретрорефлектор используется с интерферометром Майкельсона для подсчета и измерения времени интерференционных полос и, таким образом, для измерения ускорения массы.

Типы абсолютных гравиметров:

Баллистический гравиметр. Принцип действия баллистического гравиметра основан на измерении пути и времени свободного падения тела в вакууме. Перемещение падающего тела измеряется интерферометрическим методом - мерой длины служит длина волны лазера. Баллистические гравиметры одни из самых точных типов, однако их механическая конструкция для многократного свободного падения не подходит для мобильного использования и ограничивает время их цикла.

Атомный (квантовый) гравиметр. Технология гравиметра основана на «холодных» атомах: охлажденные до температуры, близкой к абсолютному нулю, они становятся сверхчувствительными к минимальным изменениям силы тяжести и фиксируют эти изменения для измерителя. Этот метод отличается высокой чувствительностью и точностью, а также быстрым циклом.

• Относительные гравиметры (пружинные)

Пружинные гравиметры измеряют только относительную силу тяжести, анализируя реакцию пружины на прикрепленную массу, действующую в гравитационном поле. Их часто используют для гравиметрических съемок на больших площадях, поскольку они представляют собой компактные мобильные системы с хорошей чувствительностью и скоростью дрейфа.

Типы пружинных гравиметров:

Сверхпроводящий гравиметр. Также известные как гравиметры с идеальной пружиной, сверхпроводящие гравиметры заменяют пружину сверхпроводящей сферой со сверхнизкими температурами, удерживаемой на месте с помощью наведенного магнитного поля. Сфера реагирует на мельчайшие изменения гравитации. Этот тип гравиметра может достигать чувствительности в одну наногал, одну тысячную от одной миллиардной (10-12) силы тяжести на поверхности Земли.

Гравиметр ЛаКоста-Ромберга - пружина нулевой длины, которая не имеет растяжения при нулевой начальной силе, подвешивает массу в гравитационном поле, причем длина пружины прямо пропорциональна силе сопротивления. Этот тип гравиметра имеет хорошую чувствительность и подходит для мобильного использования, но требует частой повторной калибровки.


В то время как классический датчик гравитации отображает измерения в общепринятых единицах ускорения, гравиметр отображает измерения в единицах, известных как галлы, где один гал определяется как 1 см/с2. Мера гравитации Земли на уровне поверхности колеблется от 976 до 983 галлов. Эти различия связаны с горами и другими особенностями суши, плотность которых обычно варьируется от десятков до сотен миллигал.

Применение:

• Поиск ресурсов
• Инерциальная навигация
• Обнаружение подводных лодок
• Вулканы, исследования землетрясений и пр.
• Метеорология
• Геофизика
• Геодезия

Специалисты компании «Специальные Системы. Фотоника» будут рады предоставить Вам любую дополнительную информацию и подобрать оптимальное оборудование под Ваши задачи и бюджет. Для заказа продукции или получения технической консультации, пожалуйста обратитесь к специалистам нашей компании любым удобным для Вас способом.