استاندارد شبکه کالیبراسیون ثقل‌ | سازمان نقشه برداری کشور

تجهیزات
1-1- استاندارد شبکه کالیبراسیون ثقل‌

یکی از تصحیحات مهم در اندازه‌گیری‌های ثقل، تصحیح کالیبراسیون می‌باشد. براي تبديل مقادير ثقل يا اختلاف ‌ثقل اندازه‌گيري شده توسط ثقل‌سنج‌هاي نسبي به واحد ميلي‌گال، لازم است يك خط كاليبراسيون ايجاد شود. ایستگاه‌های خط كاليبراسيون باید به گونه‏‏اي انتخاب گردند، كه امكان كاليبره‌كردن دستگاه‌هاي ثقل‌سنجي با كيفيت خوب و به‌طور اصولي، فراهم شود. شبکه کالیبراسیون به نحوی ایجاد می‌گردد که عمده تغییرات ثقل در سطح کشور را پوشش دهد. شبکه کالیبراسیون ثقل ایران هم‌اکنون تغییرات ثقل تا 1200 میلی‌گال را مورد پوشش قرار می‌دهد. حداکثر تغییرات شتاب‌ثقل سطحی در کشور ایران به 2000 میلی‌گال می‌رسد. همچنين، تعداد و تراكم اين ايستگاه‌ها باید به‌گونه‏‏اي باشد كه امكان مشاهده و محاسبه ضرايب كاليبراسيون (خطي و غيرخطي) به‌خوبي فراهم شود.
ساختمان ایستگاه‌های کالیبراسیون از نوع ساختمان شبکه درجه صفر بوده و این ايستگاه‌ها مانند ایستگاه‌های شبکه درجه صفر با دقت 1 تا 3 میکروگال اندازه گیری می‌شوند. استاندارد شبکه خط کالیبراسیون بر اساس جدول 1-3 می‌باشد.

جدول1-3 مشخصات ایستگاه‌های خط كاليبراسيون

دقت شتاب‌ثقل ايستگاه‌ها	اختلاف شتاب ‌ثقل بین ایستگاه‌های متوالی	اختلاف ثقل قابل پوشش
1 - 3 میکروگال	100-150 میلی‌گال	1200 میلی‌گال

2-2- دستورالعمل اندازه‌گیری شتاب‌ثقل

               2-2-1-     اندازه‌گیری شتاب‌ثقل شبکه درجه صفر

                      2-2-1-1-   میزان شتاب ثقل ایستگاه‌های شبکه درجه صفر به روش سقوط آزاد و با استفاده از دستگاه ثقل‌سنج مطلق FG5 اندازه‌گیری می‌شوند. دستگاه FG5 ، نسل جدید ثقل‌سنج‌های بالستیک می‌باشد که اندازه‌گیری شتاب‌ثقل را با دقت 1 تا 2 میکروگال در حالت ساکن امکان پذیر می‌نماید. نحوه کار این دستگاه بر اساس اندازه‌گیری فاصله روی جسم (منشور) در حال سقوط آزاد (از ارتفاع 20 سانتی‌متر) به‌طور پیوسته و مکرر در محفظه خلا (با فشار کمتر از 0/0004 پاسکال) با استفاده از لیزر دقیق به همراه ثبت دقیق زمان می‌باشد.
                      2-2-1-2-   وجود لرزه‌های خفیف ناشی از نویزهای با منشا انسانی موجب خطا در اندازه‌گیری لیزری منشور می‌شود. دوره تناوب این نویزها از 0/01 تا 100 ثانیه تغییر می‌نماید. استفاده از یک فنر ویژه با دوره تناوب بالا (60 ثانیه) در ثقل‌سنج FG5 ، موجب کاهش قابل ملاحظه‌ای در این نوع نویزها می‌گردد. وجود لرزه‌های شدید مانند زمین لرزه‌ها موجب خطاهای بزرگ‌تر گردیده و مشاهدات مربوط به آن باید حذف گردند.
                      2-2-1-3-   قائم بودن پرتو لیزر بسیار مهم می‌باشد که در FG5 این مورد با استفاده از سطح افقی الکل با دقت 12 میکرو رادیان (اثری معادل 0/07 میکروگال) انجام می‌شود.
                      2-2-1-4-   دوران منشور حین سقوط آزاد باید کمتر از 0/03 رادیان بر ثانیه باشد. در FG5 این منشور به‌گونه‌ای ساخته شده است که مرکز جرم آن و مرکز اپتیکی آن با دقت 0/000025 متر بر هم منطبق بوده و نرخ دوران منشور در حد 10 میلی ‌رادیان بر ثانیه ‌باشد.
                      2-2-1-5-   ساعت مورد استفاده در FG5 به منظور ایجاد فرکانس استاندارد از نوع اتمی–روبیدیم با ثبات  می‌باشد که کالیبراسیون فرکانس لیزر آن توسط موسسه بین‌المللی استاندارد اندازه‌گیری‌ها و وزن‌ها (BIPM ) مورد ارزیابی قرار گرفته است. زمان‌سنج‌های به‌کار رفته در دستگاه‌های ثقل‌سنج معمولاً و به‌طور متناوب با استفاده از زمان‌سنج‌های دقیق سزیم و هیدروژن- میزر مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. با این همه، مقایسه بین دستگاه‌های FG5 کاملا ضروری بوده و امروزه این مقایسه بین‌المللی به‌طور متناوب بین این دستگاه‌ها انجام گرفته و رفتار دستگاه‌های مختلف مورد ارزیابی و در صورت لزوم مورد تصحیح قرار می‌گیرد.
                       2-2-1-6-   علاوه بر اندازه‌گیری مطلق شتاب‌ثقل، مقدار گرادیان شتاب‌ثقل نیز باید به‌طور دقیق و به منظور انتقال شتاب‌ثقل از ارتفاع مرکز اندازه‌گیری دستگاه FG5 تا سطح ایستگاه اندازه‌گیری شود. به‌این منظور از دستگاه‌های ثقل‌سنج نسبی مانند CG5 و CG3 استفاده شده و مقدار شتاب‌ثقل در سه ارتفاع مشخص از سطح ایستگاه، اندازه‌گیری می‌شود. این اندازه‌گیری‌ها سپس برای محاسبه گرادیان شتاب‌ثقل استفاده می‌شوند. مقدار شتاب‌ثقل در سطح ایستگاه سپس با استفاده از گرادیان به دست آمده محاسبه می‌گردد:
(2-1)

که در این رابطه  ، شتاب‌ثقل در ارتفاع مرکز اندازه‌گیری دستگاه FG5 ،   ارتفاع مرکز اندازه‌گیری،   مقدار شتاب‌ثقل در سطح زمین ( ) می‌باشد. دقت این انتقال در حدود یک درصد مقدار تصحیح بوده و به دقت دستگاه ثقل‌سنج نیز بستگی دارد.
                      2-2-1-7-   اندازه‌گیری شتاب‌ثقل مطلق در مدت حداقل 12 ساعت (هر ساعت 100 سقوط آزاد، 600 مشاهده زمان-فاصله برای هر سقوط آزاد، مجموعاً نزدیک به 720،000 میلیون مشاهده زمان-فاصله) انجام گرفته و مقدار نهایی شتاب‌ثقل پس از تحلیل این مشاهدات توسط نرم‌افزار مناسب به‌دست می‌آید.
                      2-2-1-8-   اندازه‌گیری ثقل پس از نصب کامل و دقیق دستگاه بر روی ایستگاه انجام می‌پذیرد. پس از نصب دستگاه، با استفاده از پمپ تخلیه هوا، محفظه سقوط آزاد از هوا تخلیه شده تا نیروی اصطکاک در هنگام سقوط آزاد وجود نداشته باشد. ایجاد خلا در این محفظه ضروری بوده و باید در حین اندازه‌گیری نیز کنترل شده و در صورت لزوم تکرار گردد.
                      2-2-1-9-   پیش از اندازه‌گیری، یک ساعت وقفه به منظور گرم کردن دستگاه لازم است.
                    2-2-1-10- طول اندازه‌گیری باید طوری باشد که حداقل یک دوره تناوب نیم روزانه جزرومدی را دربرگیرد. تحقیقات نشان می‌دهد که با اندازه‌گیری و متوسط‌گیری از مشاهدات 3000 بار سقوط آزاد می‌توان به دقت 1 تا 2 میکروگال دست یافت.
                    2-2-1-11- اندازه‌گیری فاصله جسم در حالت سقوط آزاد توسط لیزر و با روش تداخل‌سنجی و اندازه‌گیری فرینج‌های حاصله با دقت بسیار بالا انجام می‌شود.
                    2-2-1-12- دستگاه مولد لیزر از بخش‌های حساس دستگاه می‌باشد که برای اندازه‌گیری فاصله حین سقوط آزاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه بسیار حساس بوده و باید با احتیاط حمل شده و از وارد آمدن هرگونه ضربه یا شوک به جعبه حاوی آن اجتناب شود.

  2-4-1-1-   برای نام‌گذاری ایستگاه‌های ثقل درجه صفر و خط کالیبراسیون از نام‌های مندرج و یا کدهای متناظر (برای ثقل‌سنج‌های بدون قابلیت درج حروف) در جدول2-1 استفاده شود.

جدول2-1 نحوه نام‌گذاری ایستگاه‌های ثقل درجه صفر و خط کالیبراسیون

Code	Station name	Station
1001	NGCLI01	TochalSummit
1002	NGCLI02	Tochal 7
1003	NGCLI03	Tochal 5
1004	NGCLI04	Tochal 2
1005	NGCLI05	Tochal 1
1007	NGCLI07	Kandovan
1008	NGCLI08	Chalous
1009	NGCLI09	Lahijan
1010	NGCLI10	Astara
1011	NGCLI11	Lowshan
1012	NGCLI12	Ganje
1013	NGCLI13	Bavanat
1014	NGCLI14	Kashan
1015	NGCLI15	Amin
9001	G0YAZD01	Yazd
9002	G0THRN02	Tehran
9003	G0TBRZ03	Tabriz
9004	G0KRSH04	Kermanshah
9005	G0SFHN05	Esfahan
9006	G0CHVZ06	Ahvaz
9007	G0SHRZ07	Shiraz
9008	G0LAAR08	Laar
9010	G0KRMN10	Kerman
9012	G0BJND12	Birjand
9013	G0MSHD13	Mashhad
9014	G0KLLE14	Kalaleh
9015	G0TBAS15	Tabas
9012	G0BJND12	Birjand
9013	G0MSHD13	Mashhad
9018	G0ABAS018	BandarAbbas
9019	G0CHBR19	Chabahar
9021	G0ZAHD21	Zahedan
9022	G0BSHR22	Boshehr
9023	ABALI	Abali
9024	CHESHMESHOUR	Cheshmeshoor

2-5- دستورالعمل نحوه کالیبراسیون دستگاه‌های ثقل‌سنج

2-5-1-   دستگاه‌های ثقل‌سنج به منظور کنترل صحت اندازه‌گیری‌ها باید حداقل سالی یک‌بار بر روی ایستگاه‌های ثقل خط کالیبراسیون، کالیبره شوند.
2-5-2-   یک خط کالیبراسیون ثقل شامل یک‌سری ایستگاه‌ با مقادیر ثقل معلوم با دقت و کیفیت مناسب و مطمئن می‌باشد، به گونه‌ای که کل دامنه ثقل موجود در یک کشور را پوشش دهد. با اندازه‌گیری اختلاف‌ثقل دو ایستگاه متوالی خط کالیبراسیون و مقایسه آن با مقادیر معلوم ثقل، به سهولت می‌توان با استفاده از روابط موجود در بند 2-6-2-3 برای هر محدوده ثقلی یک ضریب کالیبراسیون برای دستگاه ثقل‌سنج موردنظر به‌دست آورد.
2-5-3-   ایستگاه‌های خط کاليبراسيون ثقل که در حال حاضر تقریباً بیشترین اختلاف‌ثقل موجود در ایران را پوشش می‌‌دهند، شامل ایستگاه‌های 1، 2، 5 و 7 توچال و ایستگاه‌های تهران، لوشان، گنجه، لاهیجان و آستارا با اختلاف ثقل 1600 میلی‌گال می‌باشد. بنابراین باید هشت خط کالیبراسیون مطابق جدول2-3 مورد اندازه‌گیری قرار گیرند.

جدول2-3 خطوط خط کالیبراسیون قابل اندازه‌گیری
از ایستگاه   به ایستگاه
توچال 7 (NGCLI02)   توچال 5 (NGCLI03)
توچال5 ( NGCLI03)   توچال 2 (NGCLI04)
توچال 2 (NGCLI04)   توچال 1 (NGCLI05)
توچال 1 (NGCLI05)   تهران (G0THRN02 )
تهران G0THRN02))   لوشان NGCLI11) )
لوشان NGCLI11))   گنجه (NGCLI12 )
گنجه (NGCLI12 )   لاهیجان (NGCLI09 )
لاهیجان (NGCLI09 )   آستارا (NGCLI10 )

2-5-4-   شرایط الزامی اندازه‌گیری ثقل با استفاده از ثقل‌سنج‌های نسبی مربوط به بند 2-2-2-1 درنظر گرفته شود.
2-5-5-   خطوط مشاهداتی شبکه باید به‌صورت خط (رفت و برگشت) و مستقل از هم قرائت شوند.
2-5-6-   اگر بیش از یک خط در یک روز قرائت می‌شود، مشاهدات به همدیگر وابستگی زمانی نداشته باشد. یعنی حداقل یک ساعت فاصله بین دو قرائت وجود داشته باشد.
2-5-7-   به منظور خطی درنظرگرفتن دریفت روزانه، مدت زمان رفت و برگشت کمتر از 12 ساعت باشد.
2-5-8-   میزان دریفت مشاهدات ثقل در هنگام اندازه‌گیری خط کالیبراسیون باید کمتر از 2 میکروگال در ساعت باشد.

شکل2-28 توزیع ایستگاه‌های خط ملی کالیبراسیون ثقل ایران

2-5-9-   بعد از استقرار و تراز ثقل‌سنج، حداقل 30 دقيقه آن را خاموش کرده تا به ثبات برسد. سپس به اندازه 30 دقيقه به‌صورت ثبت خودکار قرائت‌هاي 1 دقيقه‌اي انجام شود.
2-5-10-   به منظور بررسی ثبات دستگاه می‌توان موارد بند 2-2-2-2-5 را دنبال نمود.
برای دانلود متن فوق  اینجا کلیک کنید...

http://www.ncc.org.ir/images/docs/files/000001/nf00001645-1.pdf
یا

bakhsh_Calibration1.pdf