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Appareil de mesure destiné à déterminer les variations de l'accélération due à la pesanteur.
La détermination exacte de la variation de l'accé- lération de la pesanteur a une grande importance pour l'exploration du globe, et en particulier pour la localisation des gisements. Jusqu'à présent, on s'est @
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servi à cet effet du pendule de Sterneck. Toutefois, les mesures effectuées avec cet appareil ont l'inconvénient d'être longues, compliquées.et relativement peu précises.
La présente invention a pour objet un instrument de mesure de la variation de l'accélération due à la pesanteur, qui présente par rapport aux appareils connus l'avantage de fournir des résultats très précis, de fonctionner très rapidement et d'être d'un maniement et d'une construction simples. Cet appareil est en outre insensible aux ébranlements, il est facile à transporter et convient pour cette raison particulièrement bien à l'utilisation par des équipes de mesure sur le terrain et en plein air.
L'appareil contient une masse qui est reliée à un système à levier dont le changement de position provoqué par la variation de l'accélération due à la pesanteur entraine une modification d'un bras de levier, et cette modification du bras de levier s'effectue dans une direction telle que l'amplitude du mouvement de la masse soit augmentée.
Le système à levier dans lequel se trouve la masse est soumis à l'action d'un ressort qui a tendance à agir en sens contraire de la modification de position. S'il se produit alors par exemple une augmentation de 1'accélération de la pesanteur, provoquant une déviation du système à levier, le bras de levier sur lequel se trouve la masse augmente ou bien celui qui est attaqué par le ressort diminue. Par conséquent, il faut qu'il se produise un nouveau mouvement de la masse dans la direction de la déviation initiale. Ce serait, naturellement, le contraire qui se produirait si l'accélération de la pesanteur diminuait.
On peut disposer l'appareil de telle façon que, dans le cas d'une variation de l'accélération due à la pesanteur et du changement de
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position de la masse qui en résulte, ce soit le bras de levier de la masse même qui varie. Mais on peut aussi utiliser une masse supplémentaire et la disposer de telle manière que son bras de levier subisse une variation lors d'une déplacement de la masseo
En choisissant convenablement les dimensions, on peut oonstituer selon l'invention un appareil qui possède une sensibilité poussée au maximum et qui convienne par conséquent de façon parfaite à l'exploration des gisements.
Pour la mise en oeuvre de la présente invention, on peut utiliser diverse dispositions, On peut, par exemple, fixer ou suspendre une masse à l'une des extrémités d'une barre dont l'autre extrémité se termine en ressort à lame de telle faon que ce ressort maintienne la barre dans une position inclinée. S'il se produit alors une augmentation de l'accélération due à la pesanteur, l'inclinaison de la barre augmente et en second lieu le bras de levier de la masse aussi. Le système ne revient au repos que lorsque la lame de ressort fait équilibre, par suite de l'augmentation de sa courbure, à l'effet de l'accélération due à la pesanteur et de l'augmentation du bras de levier.
Toutefois, on peut également utiliser une barre oscillant autour d'un couteau de balance et disposer à l'une des extrémités de cette barre une masse et à l'autre extrémité un ressort à boudin qui fasse équilibre à la masse: Si on laisse un poids auxiliaire monter verticalement ou sous une pente très raide en un endroit approprié de la barre, ou si l'on fixe en un tel endroit un pendule horizontal, il se produira dans le cas. d'une augmentation de
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1'accélération de la pesanteur un abaissement du poids et, en combinaison avec cet abaissement, une inclinaison du poids auxiliaire ou une déviation du pendule horizontal.
Ces modifications entraînent donc une augmentation du bras de levier du poids auxiliaire. Dans ce cas également, le système ne revient au repos que lorsque, par son allongement, le ressort à boudin fait équilibre à l'action combinée de l'accélération due à la pesanteur et de l'augmentation du bras de-levier. Les phénomènes sont évidemment inverses lorsqu'il se produit une diminution de cette accélération*
Pour augmenter davantage la précision des mesures, il est avantageux de tenir compte des variations que la longueur du ressort utilisé dans l'appareil subit sous l'influence des variations de la température. Les ressorts, même lorsqu'ils sont constitués par des matières excellentes (aciers spéciauy, quartz, tungstène) ont en général un coefficient de variation de la tension en fonction de la température compris entre - 5 et - 15 . 10-6.
Ces coeffi- cients sont, il est vrai, considérablement plus faibles que les coefficients de - 100 à - 200 . 10-6 qui jusqu'à une époque récente étaient encore considères comme inévitables. Toutefois, malgré le progrès réalisé par l'utilisation de matières spéciales, il n'est pas possible de négliger l'influence de la température quand la précision nécessaire pour la mesure de la pesanteur est de 1 . 10-6.
Cette source d'erreur pout être évitée si l'on établit le bâti portant le ressort et le dispositif de lecture de la mesure des variations de longueur en une
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matière dont le coefficient de dilatation (-a ) soit égal mais de signe contraire 4u coefficient de variation
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de la tension (--) du ressort. Il est vrai qu'il n'est pas possible en général de compenser un coefficient de température de la tension par un coefficient de température de la dilatation; toutefois, dans le cas particulier de l'utilisation d'une ressort à boudin, cette compensation est possible, parce que le coefficient de variation de la tension du ressort produit, lors des variations de la température, une modification de la longueur du ressort.
Dans le cas d'un ressort à lame ou d'un ressort spiral plat, une telle compensation ne serait pas possible, parce que dans ces ressorts une variation de tension déterminée par la température provoque des déformations angulaires et non pas des variations de longueur.
Ci-après sont indiqués quelques exemples dans lesquelles la compensation est possible dans des ressorts à boudin dont les coefficients de température ont la valeur qu'on peut atteindre dans .les bons ressorts. Dans le tableau, on a placé en face des coefficients de température de la tension des ressorts le coefficient de dilatation thermique des matériaux qui peuvent être utilisés pour le bâti ou pour la graduation de mesure.
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<tb>
<tb>
DE/dt <SEP> du <SEP> ressort <SEP> Matière <SEP> utilisée <SEP> dL/dt <SEP> du <SEP> bâti
<tb> pour <SEP> le <SEP> bâti <SEP> -dt
<tb> -24.0 <SEP> . <SEP> 10-6 <SEP> Aluminium <SEP> + <SEP> 23.8 <SEP> . <SEP> 10-6
<tb> -16.5 <SEP> . <SEP> 10-6 <SEP> Cuivre <SEP> * <SEP> 16.5 <SEP> - <SEP> 10-6
<tb> -12. <SEP> 0 <SEP> . <SEP> 10-6 <SEP> Fer <SEP> + <SEP> 12.0 <SEP> . <SEP> 10-6
<tb> - <SEP> 4.5 <SEP> . <SEP> 10-6 <SEP> métal <SEP> Osram <SEP> + <SEP> 4.5 <SEP> . <SEP> 10-6
<tb> - <SEP> 3.0 <SEP> . <SEP> 10-6 <SEP> Porcelaine <SEP> + <SEP> 3.0 <SEP> . <SEP> 10-6
<tb>
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On voit ainsi comment il est possible d'adapter la matière du bâti à des coefficients de température très différents des ressorts.
La compensation est particulièrement importante dans les cas où les coefficients de température des ressorts ont une valeur extrêmement faible, même pour les conditions actuelles. On connaît par¯exemple des ressorts dont le coefficient de variation de la tension en fonction de la température est d'environ - 2. 0 . 10-6 et au-dessous (aciers d'horlogerie spéciaux de Guilleaume).
Afin de ne pas réduire la précision de mesure que permettent de tels ressorts, on utilise, selon la présente invention, des bâtis qui sont constitués en un métal dont les coefficients de dilatation calorifique linéaire sont du même ordre de grandeur. On peut envisager comme métaux de ce genre les alliages fer-nickel dite invariables (par exemple l'invar, l'indilatan et d'autres alliages comportant le plus souvent 36% de nickel). Dans le cas de ressorts avec un coefficient de - 0.6 . 10-6, le verre de quartz s'est révélé comme une matière convenant particulièrement bien.
Pour porter à son maximum la précision de la compensation, il faut veiller à ce qu'entre le ressort et le bâti il ne se produise pas de différences de température Afin d'empêcher de telles différences de prendre naissance, il est avantageux de loger le ressort et le barreau dans le même espace ou la même chambre isolante. On peut obtenir ce résultat par exemple en constituant le bâti sous la forme d'un tube dans lequel est logé le ressort. La
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température du ressort s'égalise alors de façon parfaite avec celle du tube.
Comme, en outre, les appareils de mesure doivent être orientés de la façon la plus rigoureuse suivant l'horizontalepour les différentes mesures faites successi- vement à des endroits différents, il peut être important d'éliminer complètement l'erreur d'orientation par rapport à l'horizontale. C'est ainsi que, pour une erreur d'orien- tation d'une seconde (d'angle) par rapport à l'horizontale, l'erreur de mesure qui se produit, en raison de la grande sensibilité eu égard à l'obliquité, peut atteindre 10 milligals ou davantage, tandis que la précision de mesure nécessaire est de 1 milligal. Une orientation aussi précise suivant l'horizontale ne peut pas être obtenue de façon assez sûre et rapide avec des niveaux à bulle et des dispositifs analogues.
De plus, ces dis- positifs d'orientation suivant l'horizontale sont très sensibles aux variations de la température.
Toutefois, on peut réduire considérablement la précision nécessaire dans l'orientation suivant l'hori- zontale en utilisant simultanément deux appareils de me- sure de l'accélération due à la pesanteur, de même sen- siloilité à l'égard de l'inclinaison, et en les disposant dans une position dans laquelle les changements d'in- clinaison agissant en sens contraire. La valeur moyenne résultant de la mesure des deux systèmes ne contient par conséquent plus d'erreur d'inclinaison.
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La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
Les fig. 1 à 5 représentent schématiquement cinq formes d'exécution différentes de la présente¯invention.
Les fig. 6 à 9 représentent vue de côté et en plan une autre forme de réalisation de la présente invention.
La fig. 6 est une vue de côté de l'appareil en position de repos.
La fig. 7 est une vue en plan de cet appareil dans la même position.
La fig. 8 est une vue de côté de l'appareil dans la position qu'il occupe après qu'on l'a transporté en un nouveau point d'observation.
La fig. 9 est une vue en plan correspondante.
La fig. 10 montre une forme d'exécution particulière de l'appareil de la fig. 5.
La fig. Il représente une variante du dispositif de la fig. 1.
La fig. 12 est une autre variante de dispositif de la fig. 5.
La fig. 1 montre un levier L à l'une des extrémités duquel est suspendu un poids M et dont l'autre extrémité est reliée à une lame élastique E qui est fixée au socle U. S'il se produit une augmentation de l'accélération due à la pesanteur, l'équilibre du système constitué par le levier est rompu, et le levier L prend une position plus inclinée. De ce fait, le bras de levier L1 augmente. L'augmentation du bras de levier provoque une
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nouvelle inclinaison du système. Ce dernier ne revient au repos .que lorsque la réaction élastique accrue par la courbure plus accentuée de la lame élastique fait équilibre à l'action combinée de l'accélération due à la pesanteur et de l'augmentation jusqu'à la valeur L2 de la longueur du bras de levier.
On voit sur la fig. 2 un bras de levier L à l'une des extrémités duquel est fixé un poids M' porté par le ressort E, et dont l'autre extrémité repose par un couteau de balance sur la base U. Une masse auxiliaire M placée au dessus du levier L est reliée rigidement à ce levier. Si, comme le montre la fig. l, il se produit une inclinaison du levier L, le bras de levier de la masse auxiliaire M devient égal à L2. Cette augmentation du bras de levier accentue encore l'inclinaison du système.
Sur la fig. 3, on utilise un levier L sensiblement horizontal, à l'une des extrémités duquel est fixé un poids M et dont l'autre extrémité est reliée à une lame élastique E fixée au socle U. Sur le levier L, et à une distance égale au bras de levier L1, repose un niveau à bulle J. S'il se produit une augmentation de l'accélération due à la pesanteur, l'équilibre du système constitué par le levier est rompu, ce qui a pour effet que le bras de levier L s'incline davantage. De ce fait, la bulle du niveau se déplace vers la gauche, selon la fig. 3, et le centre de gravité S du niveau se déplace vers la droite.
Le bras de levier L1 du niveau à bulle est ainsi augmenté et.prend une valeur égale à L2. L'effet est le même que dans les autres formes d'exécution.
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Sur la fig. 4, le niveau à bulle J de la fig. 3 est remplacé par une bille K roulant dans une cuvette S.
En cas d'inclinaison du levier L, la bille roule vers la droite, selon la fig. 4, et le bras de levier de la bille . passe de la valeur L1 à la valeur L2.
On voit .sur la f ig. 5 que le levier L de la masse reste constant en cas de variation de l'inclinaison, tandis que le bras de levier L1 du ressort E varie suivant l'inclinaison. En cas d'augmentation de la pesanteur, la longueur du bras de levier se réduit de L1 à L2 et provoque par ce moyen une nouvelle inclinaison du système.
Dans la forme d'exécution selon les fig. 6 à 9, le fléau W qui oscille autour d'un couteau de balance L porte d'un côté une petite masse M et est relié de l'autre côté à un ressort spiral F. Au-dessus du couteau L se trouve le pendule horizontal P. Le ressort peut être constitué par deux parties de-pas contraire, afin de compenser les forces de torsion provoquées par les variations de température.
L'instrument ainsi décrit fonctionne de la manière suivante:
Pour les formes d'exécution selon les fig. 1 à 5, le bras de levier estfeprésenté dans deux positions. L'une des positions est celle du point de départ de la mesure, et la. seconde celle du nouveau point d'observation.
Lorsqu'on travaille avec le pendule horizontal selon les fig. 6 à 9, on débloque le bras de levier W au point de départ de la mesure et on libère le pendule
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horizontal P, tandis que le ressort reste fixé. On détermine la position du pendule horizontal sur une graduation fixée à un endroit approprié. A ce moment, on arrête et on bloque de nouveau toutes les pièces. Après avoir transpor- té l'appareil à son nouvel emplacement, on débloque de nouveau le fléau de balance et on libère le pendule hori- zontal. En cas de variation de la pesanteur, le,pendule horizontal prend alors une nouvelle position d'après laquelle on peut déterminer la variation de la pesanteur.
Quand la lecture a été faite, on bloque de nouveau les pièces, puis on libère temporairement le dispositif de fixation du ressort pour la compensation des tensions du ressort. Après que le ressort a de nouveau été fixé, on dé- bloque à nouveau et on fait une lecture pour avoir, avant la recherche d'un nouveau point d'observation, un nombre de base auquel on peut rapporter la lecture faite au troi- sième point d'observation.
Sur la fig. 10 le ressort est logé dans un bâti constitué par une matière dont le coefficient de dila- tation a la même valeur que le coefficient de tension du ressort, mais les signes de ces deux coefficients sont contraires .
Les f ig. 11 et 12 montrent des appareils dont chacun est obtenu par la combinaison de deux instruments de mesure du type ci-dessus décrit. Dans les deux cas, les deux parties du dispositif sont placées symmétriqueme.
Elles sont reliées entre elles rigidement de sorte qu'on obtient un appareil de mesure unique. On oriente l'appareil suivant l'horizontale avec une précision in- @
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férieure au dixième de la précision observée jusqu'à présent. Mais les erreurs d'inclinaison qui subsistent de ce fait sont plus que compensées par la disposition parce qu'elles agissent sur les deux parties de l'appareil composé avec la même intensité, mais en sens contraire.
Il est donc possible d'augmenter considérablement la précision et aussi, en particulier, la rapidité des mesures.
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Measuring device intended to determine the variations in acceleration due to gravity.
The exact determination of the variation in the acceleration of gravity is of great importance for the exploration of the globe, and in particular for the location of deposits. So far, we have @
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served for this purpose of the pendulum of Sterneck. However, the measurements made with this device have the drawback of being long, complicated and relatively imprecise.
The present invention relates to an instrument for measuring the variation of the acceleration due to gravity, which has the advantage over known devices of providing very precise results, of operating very quickly and of being very efficient. simple handling and construction. This device is also insensitive to shocks, it is easy to transport and is therefore particularly suitable for use by measuring teams in the field and in the open.
The apparatus contains a mass which is connected to a lever system whose change of position caused by the variation of the acceleration due to gravity leads to a modification of a lever arm, and this modification of the lever arm s' performs in such a direction that the range of motion of the mass is increased.
The lever system in which the mass is located is subjected to the action of a spring which tends to act in the opposite direction to the modification of position. If then, for example, an increase in the acceleration of gravity occurs, causing a deflection of the lever system, the lever arm on which the mass is located increases or that which is engaged by the spring decreases. Therefore, there must be a new movement of the mass in the direction of the initial deflection. It would, of course, be the opposite that would occur if the acceleration of gravity were to decrease.
The apparatus can be arranged in such a way that, in the case of a variation of the acceleration due to gravity and the change of
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position of the resulting mass, it is the lever arm of the mass itself that varies. But we can also use an additional mass and arrange it in such a way that its lever arm undergoes a variation during a displacement of the mass.
By suitably choosing the dimensions, one can oonstituer according to the invention an apparatus which has a sensitivity pushed to the maximum and which is therefore perfectly suited to the exploration of deposits.
For the implementation of the present invention, various arrangements can be used. For example, a mass can be fixed or suspended at one end of a bar, the other end of which ends in a leaf spring of such way that this spring keeps the bar in an inclined position. If there is then an increase in acceleration due to gravity, the inclination of the bar increases and secondly the lever arm of the mass as well. The system returns to rest only when the leaf spring balances, due to the increase in its curvature, to the effect of the acceleration due to gravity and the increase in the lever arm.
However, we can also use a bar oscillating around a balance knife and have at one end of this bar a mass and at the other end a coil spring which balances the mass: If we leave a auxiliary weight climb vertically or under a very steep slope at a suitable place of the bar, or if one fixes in such a place a horizontal pendulum, it will occur in the case. an increase of
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The acceleration of gravity a lowering of the weight and, in combination with this lowering, an inclination of the auxiliary weight or a deflection of the horizontal pendulum.
These modifications therefore lead to an increase in the lever arm of the auxiliary weight. In this case also, the system does not return to rest until, by its lengthening, the coil spring balances the combined action of the acceleration due to gravity and the increase in the lever arm. The phenomena are obviously the opposite when there is a decrease in this acceleration *
To further increase the accuracy of the measurements, it is advantageous to take into account the variations that the length of the spring used in the apparatus undergoes under the influence of variations in temperature. The springs, even when they are made of excellent materials (special steels, quartz, tungsten) generally have a coefficient of variation of the tension as a function of the temperature of between - 5 and - 15. 10-6.
These coefficients are, it is true, considerably lower than the coefficients of –100 to –200. 10-6 which until recently were still considered inevitable. However, despite the progress made by the use of special materials, it is not possible to neglect the influence of temperature when the precision necessary for the measurement of gravity is 1. 10-6.
This source of error can be avoided if the frame carrying the spring and the device for reading the measurement of length variations are established in one.
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material whose coefficient of expansion (-a) is equal but of opposite sign 4u coefficient of variation
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spring tension (-). It is true that it is not generally possible to compensate a temperature coefficient of the tension by a temperature coefficient of the expansion; however, in the particular case of using a coil spring, this compensation is possible, because the coefficient of variation of the spring tension produces, during temperature variations, a modification of the length of the spring.
In the case of a leaf spring or a flat spiral spring, such a compensation would not be possible, because in these springs a variation in tension determined by the temperature causes angular deformations and not variations in length.
Below are given some examples in which the compensation is possible in coil springs whose temperature coefficients have the value that can be achieved in the good springs. In the table, the coefficient of thermal expansion of the materials that can be used for the frame or for the measurement graduation has been placed opposite the temperature coefficients of the spring tension.
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<tb>
<tb>
DE / dt <SEP> of the <SEP> spring <SEP> Material <SEP> used <SEP> dL / dt <SEP> of the <SEP> frame
<tb> for <SEP> the <SEP> frame <SEP> -dt
<tb> -24.0 <SEP>. <SEP> 10-6 <SEP> Aluminum <SEP> + <SEP> 23.8 <SEP>. <SEP> 10-6
<tb> -16.5 <SEP>. <SEP> 10-6 <SEP> Copper <SEP> * <SEP> 16.5 <SEP> - <SEP> 10-6
<tb> -12. <SEP> 0 <SEP>. <SEP> 10-6 <SEP> Iron <SEP> + <SEP> 12.0 <SEP>. <SEP> 10-6
<tb> - <SEP> 4.5 <SEP>. <SEP> 10-6 <SEP> metal <SEP> Osram <SEP> + <SEP> 4.5 <SEP>. <SEP> 10-6
<tb> - <SEP> 3.0 <SEP>. <SEP> 10-6 <SEP> Porcelain <SEP> + <SEP> 3.0 <SEP>. <SEP> 10-6
<tb>
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It is thus seen how it is possible to adapt the material of the frame to very different temperature coefficients of the springs.
Compensation is particularly important in cases where the temperature coefficients of the springs are extremely low, even under current conditions. For example, springs are known for which the coefficient of variation of the tension as a function of temperature is approximately - 2. 0. 10-6 and below (special watchmaking steels from Guilleaume).
In order not to reduce the measurement accuracy that such springs allow, according to the present invention, frames are used which are made of a metal whose linear thermal expansion coefficients are of the same order of magnitude. The so-called invariable iron-nickel alloys (for example invar, indilatan and other alloys most often comprising 36% nickel) can be considered as metals of this type. In the case of springs with a coefficient of - 0.6. 10-6, quartz glass has been found to be a particularly suitable material.
To maximize the accuracy of the compensation, care must be taken to ensure that there are no temperature differences between the spring and the frame. In order to prevent such differences from arising, it is advantageous to accommodate the spring and bar in the same space or the same insulating chamber. This result can be obtained for example by constituting the frame in the form of a tube in which the spring is housed. The
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temperature of the spring is then equalized perfectly with that of the tube.
As, moreover, the measuring devices must be oriented in the most rigorous way according to the horizontal for the different measurements made successively at different places, it may be important to completely eliminate the orientation error with respect to the horizontal. horizontally. Thus, for an orientation error of one second (of angle) with respect to the horizontal, the measurement error which occurs, due to the high sensitivity with regard to the obliquity, can reach 10 milligals or more, while the necessary measurement accuracy is 1 milligal. Such a precise horizontal orientation cannot be obtained reliably and quickly enough with spirit levels and the like.
In addition, these horizontally oriented devices are very sensitive to temperature variations.
However, the necessary precision in the horizontal orientation can be considerably reduced by simultaneously using two devices for measuring the acceleration due to gravity, having the same sensitivity to the inclination. , and arranging them in a position in which the inclination changes acting in the opposite direction. The mean value resulting from the measurement of the two systems therefore no longer contains any tilt error.
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The description which will follow, with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Figs. 1 to 5 schematically show five different embodiments of the present invention.
Figs. 6 to 9 show a side plan view of another embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a side view of the device in the rest position.
Fig. 7 is a plan view of this apparatus in the same position.
Fig. 8 is a side view of the apparatus in the position it occupies after being transported to a new observation point.
Fig. 9 is a corresponding plan view.
Fig. 10 shows a particular embodiment of the apparatus of FIG. 5.
Fig. It represents a variant of the device of FIG. 1.
Fig. 12 is another variant of the device of FIG. 5.
Fig. 1 shows a lever L at one end of which a weight M is suspended and the other end of which is connected to an elastic blade E which is fixed to the base U. If there is an increase in acceleration due to gravity, the equilibrium of the system constituted by the lever is broken, and the lever L takes a more inclined position. As a result, the lever arm L1 increases. The increase in the lever arm causes a
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new inclination of the system. The latter returns to rest only when the elastic reaction increased by the more accentuated curvature of the elastic blade balances the combined action of the acceleration due to gravity and the increase to the value L2 of the lever arm length.
We see in fig. 2 a lever arm L at one end of which is fixed a weight M 'carried by the spring E, and the other end of which rests by a balance knife on the base U. An auxiliary mass M placed above the lever L is rigidly connected to this lever. If, as shown in fig. l, there is an inclination of the lever L, the lever arm of the auxiliary mass M becomes equal to L2. This increase in the lever arm further accentuates the tilt of the system.
In fig. 3, a substantially horizontal lever L is used, at one end of which is fixed a weight M and the other end of which is connected to an elastic blade E fixed to the base U. On the lever L, and at an equal distance on the lever arm L1 rests a spirit level J. If there is an increase in acceleration due to gravity, the equilibrium of the system constituted by the lever is upset, which has the effect that the control arm L lever tilts more. As a result, the bubble in the level moves to the left, according to fig. 3, and the center of gravity S of the level moves to the right.
The lever arm L1 of the bubble level is thus increased and takes a value equal to L2. The effect is the same as in the other embodiments.
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In fig. 4, the spirit level J in fig. 3 is replaced by a ball K rolling in a bowl S.
If lever L is tilted, the ball rolls to the right, as shown in fig. 4, and the lever arm of the ball. changes from value L1 to value L2.
We see .on f ig. 5 that the lever L of the mass remains constant in the event of variation of the inclination, while the lever arm L1 of the spring E varies according to the inclination. In the event of an increase in gravity, the length of the lever arm is reduced from L1 to L2 and thereby causes a new inclination of the system.
In the embodiment according to FIGS. 6 to 9, the beam W which oscillates around a balance knife L carries a small mass M on one side and is connected on the other side to a spiral spring F. Above the knife L is the pendulum horizontal P. The spring can be formed by two opposing parts, in order to compensate for the torsional forces caused by the temperature variations.
The instrument thus described operates as follows:
For the embodiments according to FIGS. 1 to 5, the lever arm is shown in two positions. One of the positions is that of the starting point of the measurement, and the. second that of the new observation point.
When working with the horizontal pendulum according to fig. 6 to 9, the lever arm W is released at the starting point of the measurement and the pendulum is released
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horizontal P, while the spring remains fixed. The position of the horizontal pendulum is determined on a scale fixed at an appropriate place. At this point, we stop and block all the parts again. After having transported the device to its new location, the balance beam is released again and the horizontal pendulum is released. If there is a variation in gravity, the horizontal pendulum then assumes a new position from which the variation in gravity can be determined.
When the reading has been taken, the parts are locked again, then the spring fixing device is temporarily released to compensate for the spring tensions. After the spring has been fixed again, we release it again and take a reading to have, before looking for a new observation point, a base number to which we can relate the reading made to the third. second observation point.
In fig. 10 the spring is housed in a frame made of a material whose coefficient of expansion has the same value as the coefficient of tension of the spring, but the signs of these two coefficients are opposite.
The f ig. 11 and 12 show devices each of which is obtained by combining two measuring instruments of the type described above. In both cases, the two parts of the device are placed symmetrically.
They are rigidly interconnected so that a single measuring device is obtained. The device is oriented horizontally with an in- @ precision.
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less than a tenth of the accuracy observed so far. But the errors of inclination which remain as a result are more than compensated by the arrangement because they act on the two parts of the compound apparatus with the same intensity, but in the opposite direction.
It is therefore possible to considerably increase the precision and also, in particular, the speed of the measurements.