Абсолютные измерения методом свободного падения
Н.А. Гусев
Материалы подраздела 5.6 составлены по Трудам ВНИИМ 1958 г., Трудам метрологических институтов, вып. 227(287) 1977 г., [Труды ХГНИИМ 1972; Труды ВНИИМ 1988]; работам Романюка [1974; Романюк и др.
1970]; Арнаутова и др. [1972]; а также [Гусев, Сливин 1973а, б; Гусев 1975], и др. ВведениеПринципиально уже в XVII в. были созданы теоретические предпосылки измерения абсолютного УСТ методом свободного падения. Однако до XX в. не существовало технических средств для измерения с приемлемой точностью пути и времени свободного падения тела. Вследствие этого до середины XX в. единственным средством измерения абсолютного значения УСТ были оборотные маятники (первоначально нитяные маятники). Лишь в конце XIX и начале XX вв. были предприняты попытки измерения абсолютного значения УСТ методом падения.
В 1940-1960 гг. абсолютные измерения УСТ методом свободного падения проводились на стационарных установках в основном в метрологических учреждениях, обладавших эталонами и наиболее точными средствами измерения длины и времени. [Юзефович, Огородова 1980]. В этот период времени не имелось точных средств для непосредственного измерения во время падения тела малых интервалов времени и пути. Поэтому применялись косвенные методы измерения.
В соответствии с развитием техники измерений последовательно применялись следующие методы измерения пути падающего тела: нанесение меток на падающее тело (жезл); нанесение меток на падающее тело и неподвижную шкалу (совмещенное падение); фотографирование падающей линейки; задание двух станций интерференционным методом с помощью кварцевого эталона длины (А. Са- кума); измерение интервалов пути между станциями путем счета интерференционных полос (методы 2-4 станций).
Погрешность измерений составляла 1-10 мГал.
Следующим шагом, позволившим резко повысить точность измерений, был интерференционный метод задания с помощью кварцевого эталона интервалов длины и измерения времени прохождения падающим телом этих интервалов, путем счета стабилизированной частоты (А. Сакума).
В 60-е и последующие годы началось применение интерференционного метода измерений с лазером как источником монохроматического излучения с известной длиной волны. Интенсивно начали разрабатывать транспортабельные абсолютные гравиметры. Произошел переход от наблюдений методом 2-4 станций к методу многих станций. Относительная погрешность определения длины волны лазера в 60-е годы составляла несколько единиц 10"8, а в 90-е годы была порядка 10"9-Ю"10 [Буланже, Щеглов 1993].
Нестабильность стандартов частоты уже в 60-е годы была менее Ю-10. Так, например, нестабильность генератора 45-9 за 24 часа не более 10“8, а рубидиевого стандарта 5-10"11 за 10 суток.
В течение всего времени применения метода свободного падения влияние погрешностей собственно эталонов или средств измерения длины и времени не было основным источником погрешности измерений УСТ, а составляло лишь малую часть этой погрешности.
В 70-90-е годы в нескольких странах мира были разработаны и широко применяются для наблюдений на опорных гравиметрических пунктах абсолютные гравиметры. Эти гравиметры построены по одной принципиальной схеме и практически содержат одни и те же функциональные узлы. Их отличие друг от друга состоит в конструктивных отличиях, размерах, массе, расположении и компоновке механических частей и узлов, принципиальных схем и конструкции электроизмерительных блоков.
Первоначально наблюдения выполнялись по методу 3 или 4 станций, а затем по методу многих станций. На пункте обычно выполняют от нескольких десятков до нескольких тысяч бросков (свободного падения уголкового сзетоотражателя). По измерениям каждого броска вычисляют УСТ [Арнаутов и др. 1972].
Еще по теме Абсолютные измерения методом свободного падения:
- А. К. Можеева К истории развития взглядов К. Маркса на субъект исторического процесса
- ОБ ОРБИТАХ ПЛАНЕТ (ФИЛОСОФСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ)
- 2.2.2.2 Методы исследования реологических свойств теста
- IV Научиться чтению
- 3.Референтные методы испытания силы нервной системы
- § 4. Проблема метода в философии
- Гравиметрическая аппаратура, используемая для решения задач геодезии
- Абсолютные измерения маятниковым методом
- Абсолютные измерения методом свободного падения
- 5.6.2 Дифференциальное уравнение движения (падения) материальной точки
- Баллистические гравиметры