Xem mã nguồn của Máy đo trọng lực

[[Tập tin:Autograv CG5 P1150838.JPG|thumb|Máy Scintrex Autograv CG-5 Gravimeter đang làm việc]]
'''Máy đo trọng lực''' (Gravimeter) là công cụ để đo [[Trọng trường Trái Đất]] tại địa phương cụ thể.

Đó là loại máy đo gia tốc, chuyên dùng để đo [[gia tốc trọng trường]], được thiết kế cực nhạy để đo những thay đổi cực nhỏ gây ra bởi các cấu trúc địa chất gần đó, hoặc của hình dạng của [[Trái Đất]], và do các biến động [[thủy triều]].
Máy đo trọng lực hiển thị đo lường bằng đơn vị của [[Gal (đơn vị đo)|''gal'']], được định nghĩa bằng 1&nbsp;cm/s<sup>2</sup>, thay vì các đơn vị phổ biến hơn của gia tốc.

Máy đo trọng lực được sử dụng trong [[Thăm dò trọng lực]] phục vụ nghiên cứu [[Vật lý Địa cầu]], và trong [[Địa vật lý thăm dò]]: nghiên cứu [[Địa chất học|địa chất]] tổng quan, tìm kiếm [[dầu khí]], thăm dò [[khoáng sản]],...

[[Tập tin:Kater pendulum use.png|thumb|Biểu diễn đo trọng lực bằng ''Con lắc Kater'' năm 1818. Tần số dao động lắc được so với con lắc mẫu (phía sau). Bên trái là con lắc mẫu kiển tra để tránh sai lỗi.]]
== Lịch sử ==
Thời kỳ đầu đo đạc trọng lực sử dụng con lắc trọng lực: [[Kater's pendulum|con lắc Kater]], con lắc Repsold, con lắc ngược [https://fr.wikipedia.org/wiki/Fernand_Holweck Holweck] - Lejay,... để nghiên cứu là chính. [[Chu kỳ]] dao động T của con lắc quan hệ ngược với trọng lực '''''g''''':
:<math>T = 2 \pi \sqrt { \frac{L}{g} } </math>
trong đó L là độ dài từ trụ lắc đến trọng tâm của con lắc. Đo chu kỳ T sẽ tính được ''g''.

Nền tảng của máy đo trọng lực hiện đại được [https://en.wikipedia.org/wiki/Lucien_LaCoste Lucien Lacoste và Arnold Romberg] phát triển năm 1936. Sau đó các cải tiến để đo trên tàu được hoàn thiện vào năm 1965.

Từ 2005, các máy đo được số hóa (Digital), tạo thuận lợi cho đo đạc và quản lý số liệu.

== Nguyên lý chung ==
Nguyên tắc cơ bản của thiết kế máy đo trọng lực tương tự như các máy đo gia tốc khác, nhưng khác ở điểm có độ nhạy cực cao để phân biệt được những thay đổi cực nhỏ của trường, cỡ nanogal trên nền trường ở mặt đất là cỡ 980 gal. Nó dẫn đến các máy cũng cực kỳ nhạy cảm với các [[rung động]], mà việc chống lại các rung động này là khó khăn rất lớn. Phương cách chính được áp dụng, là làm tắt các dao động với hằng số thời gian lớn.

== Máy đo trọng lực tuyệt đối ==
Máy đo trọng lực tuyệt đối đo trực tiếp gia tốc trường bằng cách theo dõi vật nặng thả rơi trong ống chân không. Vật nặng là mảnh cắt có khả năng phản chiếu toàn phần [[tia laser]] từ hệ [https://en.wikipedia.org/wiki/Michelson_interferometer giao thoa kế Michelson]. Sự giao thoa được theo dõi bằng [https://en.wikipedia.org/wiki/Rubidium_standard đồng hồ rubidi] siêu chính xác, từ đó tính ra gia tốc rơi.<ref>{{chú thích web | url= http://microglacoste.com/absolutemeters.php | title=Micro-g LaCoste Absolute Gravimeters | publisher=Micro-g LaCoste, Inc. | date=2012 | access-date = ngày 27 tháng 7 năm 2012}}</ref><ref>{{chú thích web 
| title = Miniaturized Gravimeter May Greatly Improve Measurements 
| author = J. M. Brown, T. M. Niebauer, B. Richter, F. J. Klopping, J. G. Valentine, and W. K. Buxton 
| work = Eos, Transactions, American Geophysical Union, electronic supplement 
| date = ngày 10 tháng 8 năm 1999 
| url = http://www.agu.org/eos_elec/99144e.html 
| ngày truy cập = 2015-02-24 
| archive-date = 2009-07-26 
| archive-url = https://web.archive.org/web/20090726114049/http://www.agu.org/eos_elec/99144e.html 
| url-status = dead 
}}</ref>

Máy đo trọng lực tuyệt đối được dùng cho việc hiệu chỉnh máy đo trọng lực tương đối, trong thiết lập ''[[lưới điểm tựa]]'' (Control network), và đôi khi dùng trong khảo sát các [[dị thường trọng lực]] (dạng khoảng trống, Voids).

''[[Lưới điểm tựa]]'' ([[Control network]]) là lưới các điểm có giá trị trường được đo bằng máy có độ chính xác cao, làm mốc giá trị trường cho các đo đạc bằng máy có độ chính xác thấp hơn hoặc các máy cho ra giá trị tương đối. 
[[Tập tin:LaCoste-Romberg.PNG|thumb|Nguyên lý thiết kế máy đo trọng lực LaCoste-Romberg-Gravimeters]]

== Máy đo trọng lực tương đối ==
Máy đo trọng lực tương đối là máy đo sử dụng phổ biến trong thăm dò. Phần lớn máy đo trọng lực tương đối sử dụng [[lò xo]] đặc biệt ổn định cao để ''cân trường trọng lực'', như máy đo trọng lực LaCoste-Romberg-Gravimeters. Vật nặng dùng cho phép cân có gắn gương (Spiegel), và tia sáng (Lichtstrahl) chiếu vào gương rồi phản xạ lên tấm kính có vạch chia. Các máy số hóa hiện đại thì thay kính này bằng cảm biến diode.

Kết quả cân được số hóa, hiển thị và lưu giữ.

Khi sử dụng máy đo tương đối, chuyến đo phải bắt đầu và kết thúc đo tại ''Điểm tựa'', là các điểm có giá trị trường được đo bằng máy có độ chính xác cao hơn. Máy đo trọng lực tương đối cho ra số đọc biểu kiến, và dựa theo chênh lệch với giá trị tại điểm tựa để tính ra giá trị trường.

== Máy đo trọng lực siêu dẫn ==
''Máy đo trọng lực siêu dẫn'' thì sử dụng cân là quả cầu [[nghịch từ]] [[siêu dẫn]] [[niobi]] có đường kính 25&nbsp;mm (1"), đặt trong một từ trường ổn định, và được làm lạnh bằng [[heli]] lỏng để đạt trạng thái siêu dẫn. Trường từ cần thiết để treo quả cầu tỷ lệ thuận với cường độ của trường hấp dẫn của Trái Đất, và dòng điện duy trì từ trường là kết quả của phép cân. Dòng điện này được số hóa với độ phân giải cao, và được chuyển đổi ra số đo trọng lực.

Tại Đức, máy đo trọng lực siêu dẫn ''Supraleitendes Gravimeter SG-30'' đang phục vụ tại [[:de:Wettzell|Đài quan sát Wettzell]] <ref>[http://www.bkg.bund.de/nn_178112/Wettzell/DE/Verzeichnisbaum/LokaleMesssysteme/Gravimeter/Gravimeter__node.html__nnn=true Das supraleitende Gravimeter.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150921144736/http://www.bkg.bund.de/nn_178112/Wettzell/DE/Verzeichnisbaum/LokaleMesssysteme/Gravimeter/Gravimeter__node.html__nnn=true |date = ngày 21 tháng 9 năm 2015}} Geodätisches Observatorium Wettzell (BRD), (c) 2013. Truy cập 10 Mar 2015.</ref> Theo Virtanen (2006) các máy này đạt độ nhạy ''nanogal''.<ref name=Virtanen>{{chú thích sách
| publisher = Academic Dissertation at the University of Helsinki
| last = Virtanen
| first = H.
| date = 2006
| title = Studies of earth dynamics with superconducting gravimeter
| url = http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut/mat/fysik/vk/virtanen/studieso.pdf
| access-date = ngày 21 tháng 9 năm 2009
| archive-date = ngày 5 tháng 6 năm 2011 | archive-url = https://web.archive.org/web/20110605043202/http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut/mat/fysik/vk/virtanen/studieso.pdf
}}</ref>

== Máy đo gradient trọng lực ==
[[Máy đo gradient]] trọng lực (Gravity Gradiometer) là dạng máy đo cho ra trực tiếp số liệu gradient trọng lực tại vị trí đo đạc. Máy có những [[cảm biến]] gia tốc lập ra cặp, trong mỗi cặp thì cảm biến đặt cách nhau một khoảng cách và hướng xác định, để thu được độ chênh trường theo hướng đó và hiển thị ra kết quả là gradient.

Máy đơn giản nhất là có 1 cặp cảm biến thẳng đứng để đo gradient thẳng đứng.

Đo trực tiếp gradient sẽ loại trừ ảnh hưởng của các biến thiên, nhiễu trường,... và là phương tiện phát hiện dị thường nhỏ và tương đối gần điểm đo, ví dụ các hầm ngầm, hầm cố thủ,...

== Các biến thể máy ==
* Máy đo trọng lực ''đường bộ'' là máy gọn nhất dùng cho đo đường bộ. Nó dùng các bọt thủy để chỉnh vị trí cân bằng.
* Máy đo trên ''[[máy bay]]'': Ví dụ máy Micro-g LaCoste Air-Sea System II Gravity Meter (Mỹ)<ref>[http://www.microglacoste.com/airsea.php Air-Sea System II Gravity Meter.] Micro-g LaCoste, 2014. Truy cập 18 Feb 2015.</ref> là hệ thống đo trên máy bay và trên boong tàu biển, sử dụng [[con quay hồi chuyển]] để duy trì định hướng.
* Máy đo trên ''boong tàu thuyền'' đang chạy, như máy ZLS.<ref>[http://zlscorp.com/?page_id=25 ZLS Dynamic Meter for Marine Applications.] ZLS Corporation Brochure, 2012. Truy cập 18 Feb 2015.</ref>
* Máy đo sát đáy biển kéo theo tàu để có độ chi tiết tốt hơn, như hệ thống Submersible Gravimeter dùng máy trọng lực Micro-g LaCoste S-174<ref>[http://www.microglacoste.com/index.php Micro-g LaCoste Gravity Meters.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150228185044/http://www.microglacoste.com/index.php |date=2015-02-28 }} Micro-g LaCoste, Inc. Publication, 2014. Truy cập 18 Feb 2015.</ref> lắp trên hệ các đăng.<ref>[http://fallmeeting.agu.org/2012/eposters/eposter/os51d-1902/ Tomoaki Yamada et al., OS51D-1902: Development of a submersible gravimeter on underwater vehicles.] AGU Fall Meeting, San Fransisco, Dec 2012. Truy cập 18 Feb 2015.</ref> 
* Máy đo điểm ở ''đáy biển'' bằng hệ thống điều khiển xa như Seafloor Gravimeter ROVDOG (Remotely Operated Vehicle deployed Deep Ocean Gravimeter)<ref>[http://www.ldeo.columbia.edu/~snooner/Nooner/Publications_files/ROVDOG_SEG_online.pdf Glenn Sasagawa et al., 2002. A New Seafloor Gravimeter.] Retrieved 18 Feb 2015.</ref>, đạt được độ chi tiết gần như đo trên mặt đất.

== Xem thêm ==
* [[Trọng trường Trái Đất]]
* [[Dị thường trọng lực]]
* [[Gravity gradiometry]]

== Tham khảo==
{{tham khảo|29em}}

== Liên kết ngoài ==
{{thể loại Commons|Gravimeters}}
{{Trái Đất}}
{{Địa vật lý}}
{{Máy địa vật lý}}

{{Authority control}}

[[Thể loại:Địa vật lý thăm dò]]
[[Thể loại:Địa vật lý]]
[[Thể loại:Vật lý học]]
[[Thể loại:Khoa học Trái Đất]]
[[Thể loại:Dụng cụ khoa học]]
[[Thể loại:Dụng cụ đo lường]]
[[Thể loại:Thăm dò trọng lực]]