Đang tải... (xem toàn văn)
Câu 1: Trình bày các phương pháp quan sát vật thể trong các phương pháp đo trọng lực. Các nguyên lý chế tạo các máy trọng lực (tương đối hoặc tuyệt đối) phụ thuộc vào phương pháp quan sát các hiện tượng, quá trình diễn ra trên bề mặt trái đất dưới sự tác động của lực trọng trường, ví dụ sự rơi tự do của vật thể, dao động tự do của con lắc, sự biến dạng của các vật thể cứng hoặc sự thay đổi thể tích của khí, sự dao động của dây nhờ vật nặng treo ở dưới… Các phương pháp quan sát các vật thể bao gồm: Phương pháp đường đạn (ballistc) hay phương pháp rơi tự do: Phương pháp này dựa trên việc quan sát đường chuyển động của vật thể rơi tự do. Phương pháp con lắc được xây dựng dựa trên việc quan sát dao động riêng của con lắc có chiều dài không đổi. Phương pháp dây căng được xây dựng dựa trên việc xác định tần số dao động của sợi dây căng có vật nặng treo ở dưới. Ba phương pháp nêu trên được gọi là phương pháp động lực. Phương pháp đo tĩnh là phương pháp được xây dựng dựa trên việc quan sát sự thay đổi vị trí cân bằng của các cân đàn hồi mà trên đó có treo một vật nặng có khối lượng không đổi. Hiện nay, để đo trọng lực tuyệt đối người ta thường áp dụng phương pháp rơi tự do và phương pháp co lắc trên cơ sở xác định chiều dài và thời gian, ví dụ chiều dài của con lắc và chu kỳ dao động của nó. Đo trọng lực tương đối thương được thực hiện ở máy dây căng và máy đo tĩnh nhằm xác định hiệu gia tốc lực trọng trường giữa hai điểm trên cơ sở xác định các khoảng thời gian hoặc biến dạng đàn hồi nhỏ. Do đó phương pháp đo tương đối đơn giản hơn phương pháp đo tuyệt đối. Các máy đo trọng lực được sử dung trong phương pháp đo trọng lực tuyệt đối được gọi là máy đo trọng lực tuyệt đối. Các máy đo trọng lực được sử trong phương pháp đo trọng lực tương đối được gọi là máy đo trọng lực tương đối. Câu 2: Trình bày nguyên lý lý thuyết của phương pháp rơi tự do laser Chúng ta sẽ nghiên cứu một số phương án đo trọng lực tuyệt đối nhờ việc quan sát vật thể rơi tự do dựa trên cá tài liệu (Ogorodova L.V. (1980), Simberov B.P., Yuzephovich A.P. (1978); Iuzephovich A.P., OgorodovaL. V. (1980)). Phương pháp rơi tự do được xây dựng dựa trên định luật chuyển động đều của vật thể rơi tự do. Giả sử gia tốc lực trọng trường không đổi trên toàn bộ quãng đường chuyển động, chuyển động dần đều của vật thể được biểu diễn bởi phương trình sau: l=l_0+v_0.t+g_1 t22 (2.1) Trong đó, l_0, v_0 là vị trí ban đầu và tốc độ của vật thể vào thời điểm đầu tiên t_0, l là chiều dài con đường mà vật thể đi qua, g_1là giá trị gia tốc lực trọng trường tại trạm đo. Trong trường hợp đơn giản nhất, khi l_0=0, v_0=0: l=g_1.t22 (2.2) Khi đó trọng lực tuyệt đối, người ta sẽ xác định chiều dài quãng đường mà vật thể đi qua trong khoảng thời gian cho trước. Các điểm của quỹ đạo thẳng đều mà trong đó người ta xác định vị trí của vật thể, được gọi là các trạm. Trong trường hợp chung, khi l_0≠0, v_0≠0, cần ít nhất 3 vị trí của vật thể để giải quyết hệ phương trình (2.1). Tồn tại 2 phương án của phương pháp rơi tự do: Phương pháp đối xứng (phương pháp 2 trạm) đòi hỏi quan sát chuyển động tự do của vật thể được ném lên cao và hạ thấp của quỹ đạo thẳng đều. Phương pháp k đối xứng (phương pháp 3 hoặc 4 trạm) – chỉ quan sát vật thể rơi xuống dưới.
1) 2) 3) 4) Câu 1: Trình bày phương pháp quan sát vật thể phương pháp đo trọng lực Các nguyên lý chế tạo máy trọng lực (tương đối tuyệt đối) phụ thuộc vào phương pháp quan sát tượng, trình diễn bề mặt trái đất tác động lực trọng trường, ví dụ rơi tự vật thể, dao động tự lắc, biến dạng vật thể cứng thay đổi thể tích khí, dao động dây nhờ vật nặng treo dưới… Các phương pháp quan sát vật thể bao gồm: Phương pháp đường đạn (ballistc) hay phương pháp rơi tự do: Phương pháp dựa việc quan sát đường chuyển động vật thể rơi tự Phương pháp lắc xây dựng dựa việc quan sát dao động riêng lắc có chiều dài không đổi Phương pháp dây căng xây dựng dựa việc xác định tần số dao động sợi dây căng có vật nặng treo Ba phương pháp nêu gọi phương pháp động lực Phương pháp đo tĩnh phương pháp xây dựng dựa việc quan sát thay đổi vị trí cân cân đàn hồi mà có treo vật nặng có khối lượng không đổi Hiện nay, để đo trọng lực tuyệt đối người ta thường áp dụng phương pháp rơi tự phương pháp co lắc sở xác định chiều dài thời gian, ví dụ chiều dài lắc chu kỳ dao động Đo trọng lực tương đối thương thực máy dây căng máy đo tĩnh nhằm xác định hiệu gia tốc lực trọng trường hai điểm sở xác định khoảng thời gian biến dạng đàn hồi nhỏ Do phương pháp đo tương đối đơn giản phương pháp đo tuyệt đối Các máy đo trọng lực sử dung phương pháp đo trọng lực tuyệt đối gọi máy đo trọng lực tuyệt đối Các máy đo trọng lực sử phương pháp đo trọng lực tương đối gọi máy đo trọng lực tương đối Câu 2: Trình bày nguyên lý lý thuyết phương pháp rơi tự laser Chúng ta nghiên cứu số phương án đo trọng lực tuyệt đối nhờ việc quan sát vật thể rơi tự dựa cá tài liệu (Ogorodova L.V (1980), Simberov B.P., Yuzephovich A.P (1978); Iuzephovich A.P., OgorodovaL V (1980)) Phương pháp rơi tự xây dựng dựa định luật chuyển động vật thể rơi tự Giả sử gia tốc lực trọng trường không đổi toàn quãng đường chuyển động, chuyển động dần vật thể biểu diễn phương trình sau: (2.1) 1 • • Trong đó, , vị trí ban đầu tốc độ vật thể vào thời điểm , chiều dài đường mà vật thể qua, giá trị gia tốc lực trọng trường trạm đo Trong trường hợp đơn giản nhất, , : (2.2) Khi trọng lực tuyệt đối, người ta xác định chiều dài quãng đường mà vật thể qua khoảng thời gian cho trước Các điểm quỹ đạo thẳng mà người ta xác định vị trí vật thể, gọi trạm Trong trường hợp chung, , , cần vị trí vật thể để giải hệ phương trình (2.1) Tồn phương án phương pháp rơi tự do: Phương pháp đối xứng (phương pháp trạm) đòi hỏi quan sát chuyển động tự vật thể ném lên cao hạ thấp quỹ đạo thẳng Phương pháp k đối xứng (phương pháp trạm) – quan sát vật thể rơi xuống Câu 3: Phương pháp không đối xứng trạm đo trọng lực tuyệt đối Giả sử vào thời điểm , vật thể rơi với vận tốc ban đầu gia tốc cố định g, khoảng cách đỉnh quỹ đạo gốc tính chiều dài Vào thời điểm , , , vật thể qua trạm với khoảng cách , , , kể từ điểm (xem hình 13.1) Hình 2.1 Từ (13.1) có phương trình: 2 Giải hệ phương trình tương ứng với gia tốc , có: Đặt , , , , , viết lại phương trình (2.2) dạng sau: (2.3) Câu 4: Phương pháp không đối xứng trạm Giả sử vào thời điểm xác định khoảng cách từ điểm bắt đầu xác định chiều dài đường (xem hình 2.2) Hình 2.2 Chúng ta không giải phương trình dạng (2.1) tương ứng với trạm, mà sử dụng công thức (2.2) phương pháp trạm Trong phương pháp trạm, trùng trạm trạm thay (2.2): Khi Đặt , , , có: Câu 5: trình bày phương pháp đối xứng trạm đo trọng lực tuyệt đối? Chúng ta xem xét qua khối lượng vật chất qua mặt phẳng nằm ngang cố định trạm chuyển động lên cao, chuyển động xuống Khoảng cách H trạm đo trình chuyển động Chất điểm hai lần cắt mặt phẳng S mặt phẳng S2 qua khoảng thời gian T1 T2 cách tương ứng (xem hình 2.3) Giả sử H1 từ trạm S1 đến đỉnh quỹ đạo chuyển động khoảng thời gian : 3 Tương tự, H2 từ trạm S1 đến đỉnh quỹ đạo chuyển động khoảng thời gian bằng: Do Hay biết H đo khoảng cách thời gian , xác định gia tốc lực trọng trường Công thức (*) giả thiết giá trị điểm quỹ đạo chuyển động Thực giá trị thay đổi theo độ cao với gradient đứng Để tính đến điều cần giải phuơng trình vi phân chuyển động điều kiện ban đầu Việc giải phương trình vi phân nêu cho phép xác định điểm quỹ đạo mà tương ứng với xác định giá trị Khi công thức (*) cho giá trị điểm nằm khoảng cách so với đỉnh quỹ đạo chuyển động Câu 6: Trình bày phương pháp đánh giá độ xác đo thời gian khoảng cách phương pháp đối xứng trạm? Trong trường hợp đơn giản nhất, , : Logarit hai vế công thức trên, lấy đạo hàm theo biến chuyển sang sai số trung phương, có: 4 Khi nhận = 980cm/s2, , từ (2.2) suy Khi nhận sai số trung phương theo nguyên tắc đồng ảnh có: Khi đó: • • • • • • Từ kết tính toán ước tính trên, thấy phương pháp rơi tự yêu cầu độ xác đo khoảng cách thời gian cao Câu 7: Trình bày đặc điểm máy FG5 đo trọng lực tuyệt đối Các đặc điểm máy FG5 Việc chế tạo máy FG5 đặt sở sử dụng thành tựu thiết kế nhằm làm giảm lạo bỏ sai số hệ thống Các thành tựu là: Đường chùm tia giao thoa đường thẳng cho phép loại bỏ sai số hệ thống từ thay đổi chiều dài đường gây nghiêng (tilt – induced path length) Thiết kế lại hoàn chỉnh siêu lò so, dụng cụ để đảm bảo vật thể quán tính bao gồm khối lập phương góc phản xạ ngược ( retroreflective corner cube) Thiết kế chân máy hoàn thiện hỗ trợ cho buồng rơi để đảm bảo ổn định thêm Chân máy thiết kế đối xứng với đường rơi tự vật thể Phần mềm thân thiện với người sử dụng cho phép xem liệu giao thoa, môi trường trọng lực thời gian thực Phần mền thân thiện với người dùng chế độ xử lý cho phép quy trình phân tích liệu khác hiệu chỉnh môi trường khác Máy trọng lực thiết kế để làm việc với hệ thống laser ổn định ion (WEO model 100) liên hệ với BIPM Câu 8: Trình bày cấu trúc máy FG5 đo trọng lực tuyệt đối Cấu trúc hệ thống FG5 Hệ thống FG5 bao gồm buồng rơi, máy giao thoa, hệ thống siêu lò so, hệ thống kiểm tra (System Controler) phần điện tử (Electronics) Vật thể rơi tự buồng rơi chân không Máy giao thoa giám sát vị trí vật thể rơi tự Hệ thống siêu so dụng cụ cô lập chu kì dài tích cực để đảm bảo quy chiếu quán tính kết đo trọng lực Hệ thống kiểm tra cho phép giao diện mềm dẻo người sử dụng, kiểm soát hệ thống, liệu thu thập được, phân tích liệu ghi lại 5 kết Phần điện tử đảm bảo cần thiết xác định thời gian độ xác cao để đo đạc đảm bảo để kiểm soát thêm hệ thống Buồng rơi buồng chân không bao gồm buồng kéo/đẩy tự (Cart/Drag – free Chember) Phần học điều khiển (Drive Mechanism) sử dụng để làm rơi, tìm dấu vết bắt vật thể bên buồng kéo tự Tia laser qua cửa sổ đáy buồng rơi đến khối lập phương góc bên vật thể rơi tự do, phản xạ ngược lại qua cửa sổ đến máy đo giao thoa Buồng kéo tự sử dụng làm giảm lượng không khí tự lại buồng rơi, làm giảm lực từ trường tĩnh điện vật thể rơi tự đảm bảo phương pháp tiện lợi để làm rơi bắt vật thể rơi, chuyển đỉnh buồng rơi cho lần rơi Đèn Diot (LED) nằm phần đẩy (cart) chếu ánh sáng trực tiếp qua cầu kính quang học gắn với vật thể rơi Quả cầu hướng ánh sáng để kiểm tra đường (Line detector – bố trí phần đẩy(cart)) cảm giác vị trí vật rơi tự Còn động phụ/hệ thống dây đeo điều kiển (servo – motor/ drive belt system) di chuyển phần đẩy vào bên buồng rơi vị trí cố định so với vật thể suốt trình rơi tự Khi không xảy chuyển động tương đối vật thể buồng kéo tự do, hệu ứng lượng không khí dư bị loại bỏ Vật thể rơi khối lập phương góc phản xạ ngược bao quanh cấu trúc hỗ trợ cân tâm quang học khối lập phương góc Khối lập phương góc phương mặt có đặc tính quang học đặc biệt cho chùm tia phản xạ song song với chùm tia tới Do đó, độ lệch pha chùm tia phản xạ số tương ứng với quay chuyển dịch khối lập phương góc quang tâm quang học Phần học điều chỉnh cấu trúc hỗ trợ bên buồng rơi mà nhờ buồng kéo/đẩy tự chuyển động lên, xuống, điều khiển động phụ DC Trong chế độ rơi, tín hiệu từ máy tính đến vật thể rơi, kiểm soát (controller) khởi động chuỗi rơi Buồng đẩy/kéo tuwjj điều khiển cách chậm rãi từ vị trí đẩy đến vị trí “hold” đỉnh rơi Khi xuất tín hiệu khởi động rơi, phần đẩy hạ xuống nhanh, bỏ mặc vật thể trạng thái rơi tự Khi phần đẩy hạ xuống khoảng mm từ vị trí “hold”, Phần đẩy tách khỏi vật thể rơi khoảng mm Bộ kiểm soát vật thể bơi sử dụng phản hồi từ dò đường (linear detector) để hỗ trợ phần tách phần lại rơi 6 Vật thể rơi tự tạo vân giao thoa nửa bước sóng chuyển động Vật thể xuống nhanh vân giao thoa xuất nhiều theo thời gian Tín hiệu kết từ thác quang diod (APD) hình sin tần số tỉ lệ với tốc độ vật rơi tự Khoảng triệu vân giao thoa tao lần rơi Bộ tách sóng giao - (zero – crossing discriminator) chuyền tín hiệu vân hình sin từ APD thành chuỗi xung logic bán dẫn – bán dẫn bình phương (TTL) Các xung tỉ lệ xích (được phân chia) nhân tố xác định – người sử dụng (thường 4000) thành tập hợp đếm – tỉ lệ xích (Scaller – Counter) Bộ đếm khoảng thời gian phổ dụng (UTIC) đo khoảng thời gian xung tỉ lệ xích Chương trình g làm phù hợp cặp khoảng cách thời gian với quỹ đạo parabal để xác định giá trị gia tốc lực trọng trường g Khi phần đẩy (cart) vật thể qua điểm gặp (catch point), kiểm tra (controller) phát tín hiệu để phần đẩy chậm lại dừng lại Vật thể rơi tự gặp phần đẩy mang vị trí ban đầu Hệ thống khởi động lại cho lần rơi Một lần rơi thực khoảng 2s thực 30 lần rơi phút Câu 9: Trình bày nguồn sai số máy trọng lực tĩnh Trong quy định kỹ thuật đo đạc trọng lực yêu cầu để xê dịch điểm thay đổi tỷ lệ thuận theo thời gian Khi đó, tính số cải xê dịch điểm vào kết đọc số máy đo trọng lực Để giảm ảnh hưởng xê dịch điểm không tuyến tính, người ta giới hạn đo đạc trọng lực tương đối khoảng thời gian 6-8h Do vậy, máy đo trọng lực tĩnh với độ xác đo hiệu gia tốc lực trọng trường biết, độ xác đo hiệu gia tốc trọng trường điểm phụ thuộc vào thời gian di chuyển từ điểm đến điểm để đảm bảo cho xê dịch điểm tuyến tính, không phụ thuộc vào khoảng cách điểm Như vậy, đo trọng lực phương pháp tương đối, việc di chuyển nhanh điểm yếu tố quan trọng Trong phương pháp đo trọng lực tương đối tồn số nguồn sai số hệ thống: • sai số bán hệ thống dạng I sai số không đổi hiệu gia tốc lực trọng trường xác định máy, thay đổi ngẫu nhiên từ máy sang máy khác ( sai số đo độ chia vi đọc số đường kính bàn đọc số, không tuyến tính xê dịch diểm ) • sai số bán hệ thống dạng II sai số không đổi hiệu gia tốc lực trọng trường xác định theo tuyến đo, thay đổi ngẫu nhiên từ tuyến đo sang tuyến đo khác ( sai số 7 điều kiện ngoại cảnh, điều kiện vận chuyển, độ nghiêng máy, vật gây nhiễu có nguồn gốc công nghiệp, hoạt đọng kiến tạo ) Câu 10: Trình bày tiêu chuẩn kĩ thuật máy đo trọng lực tĩnh Các máy đo trọng lực tĩnh dạng GNU-KV, Sidin, Lacost- Lamberg, Sintrecs máy đo trọng lực có độ xác tương đương máy độ xác cao với khoảng đo rộng có tiêu chuẩn kỹ thuật sau ( Quy phạm lưới trọng lực quốc gia) • Độ nhậy- không độ chia thang đo 1mGal; • Khoảng đo -5-15 mGal; • Độ chia thang đo không lớn 2mGal/1 vòng phụ thuộc vào nhiệt độ; • Thời gian lấy số đo điểm không lớn phút; • Xê dịch điểm máy đo trọng lực không lớn 0,5 mGal/ ngày đêm; • Sai số trung phương đo hiệu gia tốc lực trọng trường không lớn 3Gal; • Sai số trung phương tương đối xác định độ chia thang đo không lớn 2.10-5, máy đo trọng lực độ chia 510 mGal/1 vòng- 2.10-4 o o • Vùng nhiệt độ làm việc -+ 40 C • Máy đo trọng lực làm việc độ ẩm tương đối 90% • Trọng lượng không 5kg Các thông số kỹ thuật máy đo trọng lực Lacost - LambergG (1959) sau: • Độ xê dịch điểm không vượt 0,1 mgal tháng -4 • Sự ổn định thang độ chia 1.10 ; • Độ xác đo hiệu gia tốc lực trọng trường 0,01-0,03 mGal; • Trọng lượng khoảng 3kg ( kể pin hòm trọng lượng đến 8kg); • Khoảng 6000mGal; • Độ cao 0,27m Câu 11: Trình bày nguyên lỹ hoạt động máy đo trọng lưc tĩnh Z400 Nguyên lý hoạt động máy trọng lực Z400 sau: vật m tác dụng trọng lực tạo moomen xoắn dây xoắn treo lắc theo chiều kim đồng hồ Lò xo (f1) nối với cánh tay đòn sản sinh moomen xoắn ngược chiều kim đồng hồ xung quanh trục Khi moomen nhau, cánh tay đòn đạt vị trí cân 8 Nếu trọng lực thay đổi vị trí cân bị thay đổi, cánh tay đòn quay góc cân thiết lập Sự thay đổi xác định nhờ quan sát thay đổi vị trí vchir thị điểm trước cánh tay đòn thông qua kính hiển vi trọng lực tăng, cánh tay đòn quay xuống góc định ảnh thị trường nhìn lệch sang phải, ảnh gọi "con lắc" Máy trọng lực Z400 sử dụng phương pháp đọc điểm để đo biến đổi trường trọng lực Tại điểm đo biến đổi trường trọng lực bù điều chỉnh mômen xoắn đàn hồi lò xo bù (f2,f3) thân chúng nối với đếm để điều chỉnh lắc trùng với vị trí điểm "0" thang chia trường nhìn lấy số đọc đọc số tham số kỹ thuật máy Z400 trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2 Các tiêu Máy Z400 Độ xác đo đạc 0,03 mgl Độ xác số đọc 0,01mgl Khoảng đọc số 04000 vạch Giá trị vạch chia (hằng số máy) 0,090,11mgl/vạch Độ nhạy lắc 1,62,0 mgl Dịch chuyển điểm “0” 0,01mgl/h Độ tuyến tính thang chia 1/1000 Trên khoảng từ 4000 vạch Trọng lượng 4,0kg Câu 12: Trình bày phương pháp xử lý số liệu đo đạc máy trọng lực Z400 Tính số đọc theo máy trọng lực Số đọc theo máy trọng lực có đơn vị mGal tính theo công thức sau: K- độ chia thang đo vi đọc số (hằng số máy), r- số đọc trung bình theo vi đọc số, - hệ số nhiệt độ thang đo vi đọc số Trong K1, K2- độ chia (các số) thang đo vi đọc số nhiệt độ t1, t2 máy đo trọng lực, thêm vào t 1- nhiệt độ thời gian đo, t2- nhiệt độ xác định độ chia thang đo vi đọc số; - số cải không tuyến tính thang đo vi đọc 9 số; - số cải tượng chiều trái đất sức hút Mặt Trăng Mặt Trời tính theo công thức… Tính hiệu gia tốc lực trọng trường điểm cần xác định B điểm khởi tính A Việc tính hiệu gia tốc lực trọng trường điểm cần xác định B điểm khởi tính A theo sơ đồ đo A-B-A thực công thức sau : g',g'0 - só đọc theo máy đo trọng lực điểm cần xác định B điểm khởi tính A quy đơn vị mGal; xd - số cải xê dịch điểm máy trọng lực xác địn theo công thức: Ở g'01, g'02 - số dọc ban đầu kết thúc theo máy đo trọng lực (đơn vị mGal) điểm khởi tính A vào thời điểm T 01, T02, T - thời gian đo điểm cần xác định B Nếu đo đạc trọng lực tính theo sơ đồ tuyến tính đo A-B-A-B, kết đo dược hiệu chỉnh dối với tuyến độc lập A-B-A B-AB Giá trị trung bình nhận làm giá trị cuối hiệu gia tốc lực trọng trường điểm A B theo máy tuyến đo cho Tính số cải Honcasalo hiệu theo công thức 11.40 Câu 13: Nguyên lý hoạt động máy trọng lực ZLS Hệ thống treo lực hồi tiếp tĩnh điện dùng để chống lại lực hấp dẫn khối lượng thành phần cảm ứng Hệ thống phần mềm điều khiển Ultragrav kết hợp với điều biến độ rộng rung thẳng (PWM) hệ thống hồi tiếp tĩnh điện để tự đọng đưa lắc Nguồn điện yếu hệ thống hồi tiếp tự động sản sinh tín hiệu hồi tiếp tĩnh điện từ điện áp đầu đồng hồ thị vị trí điện dung Tín hiệu hồi tiếp áp vào cực tụ điện để hoàn trả lắc vị trí không giữ Chu kỳ làm việc tín hiệu hồi tiếp tỷ lệ với giá trị trọng lực liên quan Tín hiệu lắc theo dõi hình máy tính kết nối Hệ thống cân điện tử gốm sủ dụng để đảm bảo phép đo trọng lực xác tin cậy phận cân điện tử đặt vuông góc với đầu phận nhạy có độ phân giải giây cung Tín hiệu hệ thống cân điện tử theo dõi điện kế đặt máy trọng lực qua hình máy tính kết nối Điều biến tần số bổ sung đầu tương tự (analog) cung cấp thông qua cổng ét đặc trưng thời gian kết thúc 10 10 điều chỉnh cân tính toán tự động giá trị hiệu chỉnh cân người đo nhập vào máy Câu 14: Nguyên lý xử lý liệu đo máy trọng lực rơi tự laser Trước đo cần chuẩn bị trước tọa độ trắc địa B, L (với độ xác đến 1’) độ cao chuẩn (với độ xác đến 1m) điểm đo Vĩ độ trắc địa B sử dụng để tính số cải Honcasalo tượng triều trái đất tác động sóng vùng số cải chuyển động cực trái đất Độ cao chuẩn sử dụng để tính áo suất chuẩn điểm đo theo công thức: thêm vào có đơn vị mm thủy ngân Áp suất chuẩn sử dụng để tính số cải vào giá trị gia tốc lực trọng trường đo g1 ảnh hưởng khí Các tọa độ trắc địa B, L điểm đo sử dụng để tính góc thiên đỉnh địa âm điểm đo Mặt Trăng, Mặt Trời vào thời điểm đo Các góc thiên đỉnh sử dụng để tính số cải tính tượng triều trái đất với sức hút Mặt Trăng Mặt Trời Trước bắt đầu đo trọng lực tuyệt đối cần sử dụng máy trọng lực độ xác cao để xác định gradient thẳng đứng gia tốc lực trọng trường Giá trị sử dụng để quy chiếu giá trị gia tốc lực trọng trường g1 đo tâm trục thiết bị laser Giá trị gia tốc lực trọng trường g tâm trục thiết bị laser xác định theo công thức (Quy phạm xây dựng lưới trọng lực quốc gia): = 11 11 N tổng số dải giao thoa nhận n lần quan sát vật thể rơi tự do, thời gian quan sát thứ i, chiều dài đường lần quan sát thứ i, vị trí ban đầu vật thể rơi tự do, tốc độ rơi tự tính theo công thức: Giá trị cuối gia tốc lực trọng trường g tính theo công thức: g = g0 + g1 + g2 + g3 + g4 + g5 + g6 + g7 + g8 + g9 Trong đó: g1: số cải gia tốc độ truyền sóng C (giảm chiều dài bước sóng hiệu ứng Doppler): g1= g2: số cải thay đổi chiều dài bước sóng tia laser g3: Số cải ảnh hưởng khí quyển: g3 = B0 giá trị trung bình áp suất khí điểm đo toàn giai đoạn đo (đơn vị mm thủy ngân), B H tính theo công thức (2.10), hệ số K = 0,4 Gal/1mm thủy ngân g4: số cải ảnh hưởng sức cản không khí lại bình rơi tự do: g4 = B áp suất lại không khí bình rơi tự xác định theo chân không kế (đơn vị mm thủy ngân) mm thủy ngân g5: số cải ảnh hưởng tượng triều trái đất xác định theo công thức (11.42) (11.43) g6: số cải Honcasalo tính theo công thức (11.40) g7: số cải quy chiếu giá trị g từ tâm trục thiết bị laser tâm mốc điểm đo g8: số cải chuyển động cực trái đất: g8 = -3900.sin2B () ( m1 = ; m2 = tạo độ cực trái đất đơn vị dây cung 12 12 • g9: số thay đổi mực nước ngầm: g9 = G hệ số thực nghiệm đơn vị /m biểu diễn thay đổi gia tốc lực trọng trường mực nước ngầm khác nhau; mực nước ngầm trung bình năm, mực nước ngầm vào thời điểm đo so với mặt vật lý trái đất Hệ số G nằm khoảng 8-17 Câu 15: Trình bày đặc điểm so sánh giồng khác phương pháp không đối xứng trạm pp đối xứng trạm? Đặc điểm Phương pháp không đối xứng trạm Giả sử vào thời điểm , vật thể rơi với vận tốc ban đầu gia tốc cố định g, khoảng cách đỉnh quỹ đạo gốc tính chiều dài Vào thời điểm , , , vật thể qua trạm với khoảng cách , , , kể từ điểm Hình 2.1 Từ hình 2.1 có phương trình: Giải hệ phương trình tương ứng với gia tốc , có: Đặt , , , , , viết lại phương trình dạng sau: Phương pháp đối xứng trạm 13 13 Chất điểm hai lần cắt mặt phẳng S mặt phẳng S2 qua khoảng thời gian T1 T2 cách tương ứng Giả sử H1 từ trạm S1 đến đỉnh quỹ đạo chuyển động khoảng thời gian : Tương tự, H2 từ trạm S1 đến đỉnh quỹ đạo chuyển động khoảng thời gian bằng: Do Hay Công thức (2.5) giả thiết giá trị điểm quỹ đạo chuyển động Thực giá trị thay đổi theo độ cao với gradient đứng Để tính đến điều cần giải phuơng trình vi phân chuyển động • - điều kiện ban đầu Việc giải phương trình vi phân nêu cho phép xác định điểm quỹ đạo mà tương ứng với xác định giá trị Khi công thức (2.5) cho giá trị điểm nằm khoảng cách so với đỉnh quỹ đạo chuyển động Để giải phương trình (2.6) cần xác định gradient đứng điểm đo So sánh Giống : Đều phương pháp đo trọng lực tuyệt đối theo phương pháp đo rơi tự laser Cùng xét vật thời điểm để tính giá trị gia tốc trọng trường 14 14 Khác nhau: Phương pháp đối xứng trạm Phương pháp không đối xứng trạm - Xét qua khối lượng - Chỉ xét vật thể rơi xuống vật chất qua mặt phẳng nằm không xét vật chuyển động lên ngang cố định trạm chuyển động lên cao, chuyển động xuống -Tại thời điểm đo có giá -Tại thời điểm đo có giá trị khoảng cách trị khoảng cách (do đối xứng nhau) -Từ phương trình khoảng cách , , , ta tính gia tốc - Khi biết H đo trọng lực khoảng cách thời gian , xác định gia tốc lực trọng trường • • Câu 16 Trình bày đặc điểm so sánh giống khác phương pháp không đối xứng trạm phương pháp đối xứng trạm *Đặc điểm: Phương pháp đối xứng (phương pháp trạm) đòi hỏi quan sát chuyển động tự vật thể ném lên cao hạ thấp quỹ đạo thẳng Phương pháp k đối xứng (phương pháp trạm) – quan sát vật thể rơi xuống *So sánh 15 15 Phươ phương pháp không đối phương pháp đối xứng trạm ng xứng trạm pháp Giống xác định khoảng cách mà vật thể đc khoảng thời gian cho trước trình chuyển động Khác Chỉ quan sát vật thể rơi - Đòi hỏi quan sát chuyển động xuống tự vật thể ném lên cao hạ thấp quỹ đạo thẳng - sử xét qua khối lượng vật chất qua mặt phẳng nằm ngang cố định trạm chuyển động lên cao, chuyển động xuống dụng công thức Chất điểm hai lần cắt mặt phẳng S1 mặt phẳng để giải phương trình S2 qua khoảng thời gian T1 tương ứng thời điểm , , T2 cách tương ứng Giả sử H1 , vật thể qua trạm với từ trạm S1 đến đỉnh quỹ khoảng cách , , , kể từ đạo chuyển động khoảng điểm thời gian : H2 từ trạm S1 đến đỉnh quỹ đạo chuyển động khoảng thời gian bằng: H2 từ trạm S1 đến đỉnh quỹ đạo chuyển động khoảng thời gian bằng: 16 16 Do Hay giá trị thay đổi theo độ cao với gradient đứng Để tính đến điều cần giải phuơng trình vi phân chuyển động điều kiện ban đầu Câu 17 Trình bày đặc điểm so sánh giống khác phương pháp không đối xứng trạm phương pháp đối xứng trạm *Đặc điểm: Phương pháp không đối xứng trạm phương pháp đối xứng trạm quan sát vật thể rơi xuống dưới, xác định chiều dài quãng đường mà vật thể qua khoảng thời gian cho trước *So sánh Phương phương pháp không đối xứng phương pháp đối xứng pháp trạm trạm Giống xác định chiều dài quãng đường mà vật thể qua khoảng thời gian cho trước, quan sát vật thể rơi xuống 17 17 Khác sử dụng công thức sử dụng công thức để giải phương trình để giải phương trình tương tương ứng với thời điểm ứng thời điểm , , , vật thể xác định qua trạm với khoảng cách , khoảng cách , , kể từ điểm Câu 18 Nguyên lý hoạt động thiết bị giao thoa laser phương pháp rơi tự laser Tia sáng từ nguồn phát laser với hệ thống ổn định tần số điện tử đến gương nửa cố định chặt chẽ góc nghiêng 45 so với tia sáng Từ đây, tia sáng bị tách thành tia, tia phản xạ đến lăng kính nằm buồng chân không phản xạ đến gương nửa 6, tia đo qua gương đến khoảng gương Hai tia sáng phối hợp với mặt phẳng tiếp nhận quang tạo tranh giao thoa với dải sáng tối Qua lọc 7, phần nhỏ giao thoa nhân quang từ ghi nhận tạo tín hiệu điện Tín hiệu điện khuếch đại khuếch đại vào tính toán 10 Bộ tính toán 10 tiến hành đếm dải giao thoa số dao động phát tần số chuẩn 11 (hình 2.4) 18 18 11 Bộ 4tính 10 Hình 2.4 Khi xê dịch gương phản xạ đoạn bước sóng tia laser, hiệu quang học đường tia sáng thay đổi 2λ, tức đầu vào nhân quang học diễn thay hai cực đại giao thoa Khoảng cách , N số dải giao thoa Viết lại công thức sau: Công thức cũ Công thức Sự chậm tranh giao thoa tốc đọ truyền sóng C làm thời gian khoảng thời gian tia phản xạ qua khoảng cách bị chậm đại lượng Khi đó, cần hiệu chỉnh thời gian theo công thức Việc hiệu chỉnh thực dượi công thức (2.7), (2.8) Đối với phương pháp chuyển động đối xứng, hiệu ứng bị triệt tiêu, nên không cần hiệu chỉnh Máy giao thoa laser phát vân giao thoa vật thể rơi Số vân giao thoa ghi lại thời gian xác định theo đồng hồ nguyên tử để nhận thời gian khoảng cách xác Các liệu xử lý phù hợp với quỹ đạo parabol dựa tren tiêu chuẩn khoảng cách thời gian Tỉ lệ xích khoảng cách tạo laser neon helium ((HeNe) ổn định tần số sử dụng máy đo giao thoa Cơ sở thời gian nguyên tử rubidium xác lập thang thời gian sử dụng để xác định thời gian xác 19 19 Giá trị gia tốc lực trọng trường xác định thể sử dụng mà không cần quy chiếu khép kín điểm khởi tính (loop reduction) hiệu chỉnh lệch phương pháp đo tương đối 20 20 ...• • Trong đó, , vị trí ban đầu tốc độ vật thể vào thời điểm , chiều dài đường mà vật thể qua, giá trị gia tốc lực trọng trường trạm đo Trong trường hợp đơn giản nhất,... người ta xác định vị trí vật thể, gọi trạm Trong trường hợp chung, , , cần vị trí vật thể để giải hệ phương trình (2.1) Tồn phương án phương pháp rơi tự do: Phương pháp đối xứng (phương pháp trạm)... dải giao thoa nhận n lần quan sát vật thể rơi tự do, thời gian quan sát thứ i, chiều dài đường lần quan sát thứ i, vị trí ban đầu vật thể rơi tự do, tốc độ rơi tự tính theo công thức: Giá trị cuối