PENGENALAN Pengukuran graviti telah bermula sejak daripada zaman Newton lagi. Perkembangan ini sejajar dengan perkembangan teknologi disamping memelihara keperluan saintifik untuk bidang geodesi dan geofizik. Pengukuran graviti merupakan pengukuran yang amat meluas digunakan meliputi daratan dan lautan melalui cerapan terrestrial atau dengan menggunakan teknologi satelit. Teori graviti dan keupayaannya melibatkan konsep daya tarikan bumi yang berputar di atas paksinya sendiri. Untuk mengukur daya graviti, pengumpulan data graviti diperlukan kerana pengumpulan data ini memerlukan daya terikan yang banyak terutama di permukaan atau hampir dengan permukaan bumi. Dengan ini maka terciptalah alat untuk mengukur graviti yang dipanggil Gravimeter. Setiap gravimeter menggunakan prinsip yang berlainan dimana terdapat alat yang menggunakan barometer dan ada juga alat yang menggunakan kaedah elektrik. Kebanyakkan alat gravimeter menggunakan konsep anjakan satu jisim kecil yang digantung dengan penggantung yang menganjal sebagai fungsi graviti. Terdapat dua jenis gravimeter iaitu Gravimeter Jenis Stabil dan Gravimeter Jenis Tak Stabil. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGENALAN
Pengukuran graviti telah bermula sejak daripada zaman Newton lagi.
Perkembangan ini sejajar dengan perkembangan teknologi disamping memelihara
keperluan saintifik untuk bidang geodesi dan geofizik. Pengukuran graviti merupakan
pengukuran yang amat meluas digunakan meliputi daratan dan lautan melalui cerapan
terrestrial atau dengan menggunakan teknologi satelit. Teori graviti dan keupayaannya
melibatkan konsep daya tarikan bumi yang berputar di atas paksinya sendiri. Untuk
mengukur daya graviti, pengumpulan data graviti diperlukan kerana pengumpulan data
ini memerlukan daya terikan yang banyak terutama di permukaan atau hampir dengan
permukaan bumi.
Dengan ini maka terciptalah alat untuk mengukur graviti yang dipanggil
Gravimeter. Setiap gravimeter menggunakan prinsip yang berlainan dimana terdapat
alat yang menggunakan barometer dan ada juga alat yang menggunakan kaedah
elektrik. Kebanyakkan alat gravimeter menggunakan konsep anjakan satu jisim kecil
yang digantung dengan penggantung yang menganjal sebagai fungsi graviti. Terdapat
dua jenis gravimeter iaitu Gravimeter Jenis Stabil dan Gravimeter Jenis Tak Stabil.
1
GRAVIMETER JENIS STABIL
Gravimeter jenis ini menggunakan kaedah spring untuk mengimbangkan graviti dengan
daya yang berlawanan. Anjakan boleh diukur dengan pertambahan atau berkurangnya
graviti yang akan memanjangkan atau memendikkan spring utama. Ianya boleh
dikembalikan pada nilai rujukan yang tetap dengan merubah ketegangan spring
pelaras. Nilai pelarasan ketegangan ini adalah fungsi secara langsung perubahan
graviti dari nilai rujukan.
PRINSIP GRAVIMETER JENIS STABIL
2
CONTOH GRAVIMETER JENIS STABIL
A-10 Gravimeter
A-10 Gravimeter merupakan alat yang menyatukan sensor ukuran perbagai
perubahan graviti di kawasan yang jauh dan dekat. Disebabkan terdapat pelbagai
bahan mineral di bawah tanah, maka kuasa tarikan graviti di suatu titik dengan suatu
titik yang lain sentiasa berubah. Unit penderiaan graviti adalah dalam bentuk bulat dan
ia bergantung kepada satu magnetik yang stabil.
A-10 Gravimeter diisikan dengan satu cecair yang bernama liquid helium filled
dewar dan suhu nay adalah 4.2K mengawasi kepada beberapa μK. Tindak balas
daripada negative untuk menjadikan alatnya sama dengan 0. dan tindak balas dari
voltan untuk berfungsi sebagai sama dengan perubahan ukur graviti.
Gambarajah A-10 Gravimeter
3
SPESIFIKASI ALAT
12-14 V DC
Full load 25A 300W
Average load 16A 200W
Weight 105kg
18ºC – 38ºC (0ºF – 100ºF), internal temperature
Accuracy: 10μGal (Absolute)
Precision: 10μGal in 10 minutes (at a quiet site)
KALIBERASI ALAT
Alat A-10 yang baru perlu dikaliberasikan sekurang-kurangnya sebanyak dua kali
untuk memastikan alat berada dalam keadaan yang memuaskan dimana kadar
perbezaan yang dibenarkan adalah sebanyak 100mGal sahaja
Ianya penting dalam kerja ukur graviti dimana kejituan yang tinggi diperlukan
sewaktu kerja pengukuran dijalankan.
APLIKASI ALAT
Digunakan dalam kerja-kerja mencarigali bahan mineral seperti petroleum dan
gas asli
Digunakan dalam kajian graviti bumi
Digunakan dalam penghasilan peta geologi dan kerja-kerja dalam bidang
kejuruteraan
4
SCINTREX CG–3/3M
Alat ini merupakan sejenis alat gravimeter microprocessor based automatic dimana alat
ini boleh mengukur sehingga 7000mGal tanpa perlu resetting dan berkemampuan untuk
membaca sehingga 0.005mGal (CG–3) or 0.001 mGal (CG–3M.Alat ini boleh
digunakan di mana-mana permukaan tanah sehingga ke kawasan yang amat luas
untuk menjalankan kerja pengukuran gravity.
Gambarajah SCINTREX CG–3/3M
5
SPESIFIKASI ALAT
Reading Resolutian 0.005 mGal
Minimum operating range 700mGal
Residual long term drift less than 0.02 mGal/day
11kg including battery
240mm x 310mm x 320mm
5 Wat +25℃
48K RAM
KALIBERASI ALAT
The main calibration constant, GCALI, is determined on the Orangeville
Calibration Line, 70 km north of Toronto.
This line, which includes two absolute stations, was established and is
maintained by the Geological Survey of Canada. The section used for the CG-3
calibration and testing consists of 5 stations spread over a distance of 70 km
covering a gravity interval of 106 mGal (recently modified to 119 mGal).
Instruments are transported by car,strapped onto the back seat with no special
transport case or fixtures.
APLIKASI ALAT
Detection of vertical crustal motion
Complementary verification of displacements measured with GPS and VLBI
Determination of the geoid
Volcanic magma flow monitoring (i.e. Mammoth Lakes)
Postglacial rebound studies
Water table monitoring in deep and/or multiple aquifers
Nuclear waste management and cleanup
Global sea level studies for global warming
6
7
GRAVIMETER JENIS TAK STABIL
Dalam jenis ini, anjakan yang disebabkan oleh graviti akan diperbesarkan oleh
daya ketiga ( sila lihat pada gambarajah ). Terdapat neraca antara spring utama dan
graviti yang bertindak. Pemberat tambahan diletakkan betul-betul di atas pivot dan tidak
akan memberi kesan daya momen kepada alur ufuk jika keadaan seimbang. Sekiranya
ada pertambahan nilai g dengan ∆g akan menyebabkan alur senget sedikit dan
pemberat tambahan akan menambah momen pusingan yang berpunca dari graviti yang
akan menyebabkan spring terpanjang. Prinsip ini akan memudahkan pengukuran
anjakan yang kecil.
PRINSIP GRAVIMETER JENIS TAK STABIL
8
CONTOH GRAVIMETER JENIS TAK STABIL
FG5 LA-COSTE ROMBERG
FG-5 menggunakan kaedah jatuhan bebas, iaitu sesuatu objek dijatuhkan ke dalam
bekalan vakum. Objek yang jatuh itu akan diawasi dengan menggunakan laser
interferometer yang berkejituan tinggi. Arah jatuhan bagi bahan yang digunakan dalam
kaedah jatuhan bebas adalah merujuk sepenuhnya kepada spring aktif yang kukuh
yang dipanggil ‘superspring’. Superspring membekal pengecualian gempa bumi, iaitu
sebagai rujukan optik untuk meningkatkan penunjukan noise pada alat FG-
5.Peminggiran optikal berlaku dalam interferometer supaya dapat jarak pengukuran
yang lebih jitu. Dalam system ukur ini boleh dijadikan sebagai standart absolute
wavelength. Sekiranya didapati masa yang dibekalkan terlalu panjang, maka alat FG-5
perlu dibuat kalibrasi graviti.
GAMBARAJAH FG5 LA-COSTE ROMBERG
9
SPESIFIKASI ALAT
Absolute Accuracy: +/- 2Gal1
Measurement Precision: +/- 1Gal
Integration Time to 1Gal: 1 hour
Operation: Indoor and Outdoor (Protected Environments)
KALIBERASI ALAT
Setiap julat yang berbeza pada alat LaCoste Romberg mempunyai pemalar
kalibrasi tersendiri.
Dalam hal ini penyemakan boleh dilakukan dengan mengambil bacaan meter
pada beberapa inkliriasi meja sengget.
Prosedur ini biasanya diserahkan kepada pembuat alat.
APLIKASI ALAT
Alat ini sesuai digunakan bagi pengukuran di atas permukaan bumi.
Boleh diubahsuai untuk pengukuran graviti di dasar lautan dengan
menempatkannya di dalam ruang tertekan
Dilengkapi dengan alat kawalan jauh dan alat pencatit
10
WORDEN GRAVITYMETER
Alat Worden Gravitimeter adalah digunakan untuk pengukuran perbezaan gravity bumi,
dan ia boleh mengesan 1:100 000 000 daripada gravity normal bumi. Rekaan bagi alat
tersebut, pengukuran perbezaan gravity iaitu 0.01 miligal atau 1 inci dalam perubahan
ketinggian dapat dilakukan. Alat Worden Gravitimeter yang istimewa ini masih lagi
dipakai pada masa kini, dan ianya mudah dibawa serta pengukurannya adalah
berkejituan yang tinggi. Alat Worden Gravitimeter ini hanyalah satu-satunya alat yang
telah mencecah 1500 unit dalam pengeluarannya. Alat Worden Gravitimeter ini adalah
berdasarkan kepada pembinaan sistem kenyalan dari quartz. Ianya direka dengan
dipasangkan dengan 3 spring untuk mendapatkan zero-length