DE673560C

DE673560C - Pendulum apparatus for gravity measurements

Info

Publication number: DE673560C
Application number: DEN39844D
Authority: DE
Inventors: Fernand Holweck
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1933-10-12
Filing date: 1933-11-26
Publication date: 1939-03-24

Description

Pendelapparat für Schweremessungen Die Erfindung bezieht sich auf Pendelapparate, die zur Durchführung absoluter Messungen der Schwerkraftbeschleunigung verwendet werden, und insbesondere auf solche Apparate, deren Pendel von einer im Gleichgewichtszustand lotrechten Blattfeder getragen wird. Das eine Ende dieser Blattfeder ist fest mit einem Untergestell verbunden, während das andere Ende derart mit einer stabförmigen; schweren Masse verbunden ist, d.aß diese eine schwingende Bewegung um eine fiktive Achse ausführen kann, die mit der Bewegung zu vergleichen ist, welche ein Metronom um seine wirkliche Achse eusführt.Pendulum apparatus for gravity measurements The invention relates to Pendulum apparatus used to make absolute measurements of gravitational acceleration are used, and in particular on such apparatus, the pendulum of an im State of equilibrium perpendicular leaf spring is borne. One end of this Leaf spring is firmly connected to an underframe, while the other end is so with a rod-shaped; heavy mass is connected, i.e. this one oscillating Movement around a fictitious axis that can be compared with the movement is what a metronome moves around its real axis.

Die Periode dieser schwingenden Bewegung hängt sowohl von den elastischen Eigenschaften der Blattfeder und :der Lage des Schwerpunktes des Pendels ,als auch von der Größe der Beschleunigung der Schwerkraft am Beobachtungsort iab. Indem man die Vorrichtung .an einem Ort verwendet, wo die Beschleunigung der Schwerkraft genau bekannt ist, ist es also möglich, das Instrument zu eichen, worauf man an einem beliebigen Ort die. Größe der Schwerkraftbeschleunigung durch Bestimmung der Schwingungsdauer messen kann.The period of this oscillating motion depends on both the elastic Properties of the leaf spring and: the location of the center of gravity of the pendulum, as well on the magnitude of the acceleration of gravity at the observation site iab. By the device. used in a place where the acceleration of gravity is accurate is known, it is therefore possible to calibrate the instrument what you are looking for on a any place the. Size of the gravitational acceleration by determining the period of oscillation can measure.

Zwecks Ausschaltung von Fehlexquellen ist es erwünscht, daß die elastischen Eigenschaften der Blattfeder bei jeder Messung die gleichen sind. Um zu .erreichen, daß die Pendelvorrichtung von der Temperatur möghchst unabhängig ist, wird erfindungsgemäß eine solche Anordnung getroffen, daß der Pendelstab und/oder daran angeordnete, .einen Teil der Pendelmasse bildende oder tragende Teile solche Tem.peraturdehnungskoeffizienten und eine derartige Massenverteilung besitzen, daß der Einfiuß der mit der Tempera.tuT sich ändernden Elastizität der Blattfeder auf die Schwingungsdauer des. Pendels durch die mit der Temperatur sich ändernde Schwerpunktslage des Pendels und/oder dieser zusätzlichen Teile ausgeglichen wird. Es. wurde bei derartigen Apparaten bereits vorgeschlagen, für die Pendelstange ein Material (Quarz) zu wählen, dessen Ausdehnungskoeffizient möglichst gleich Null ist, und für die Federanordnung ein solches (Elinvar), dessen Temper.aturelastizitätskoeffizient möglichst gleich Null ist. In der Praxis lassen. sich die Nullwerte, die den Idealfall darstellen, jedoch nicht vollkommen erreichen, so daß auch bei Verwendung der genannten Stoffe für genaue Messungen eine Temperaturkompensation erforderlich ist, wie sie der Erfindung zugrunde liegt.To eliminate sources of error, it is desirable that the elastic The properties of the leaf spring are the same for each measurement. To achieve, According to the invention, the pendulum device is as independent as possible from the temperature such an arrangement is made that the pendulum rod and / or .A part of the pendulum mass forming or supporting parts such temperature expansion coefficients and have such a mass distribution that the in ﬂ uence of the with the tempera changing elasticity of the leaf spring on the period of oscillation of the pendulum by the center of gravity of the pendulum, which changes with the temperature, and / or these additional parts is compensated. It. was at such Apparatus already proposed to choose a material (quartz) for the pendulum rod, whose coefficient of expansion is as close as possible to zero, and for the spring arrangement one such (Elinvar), whose temperature elasticity coefficient is as equal as possible Is zero. Leave in practice. the zero values, which represent the ideal case, but not completely achieved, so that even when using the substances mentioned temperature compensation is required for accurate measurements, as is the case with the invention underlying.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawings described.

Auf der beiliegenden Zeichnung stellt Fig. i die Pendelvorrichtung in Ansicht und.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows the pendulum device in view and.

Fig.2 eine abgeänderte Ausführungsfora der Pendelmasse dar.Fig. 2 shows a modified embodiment of the pendulum mass.

Die Blattfeder 5, welche das Pendel trägt, ist in bekannter Weise aus einem Material hergestellt, dessen Elastizitätsmodul möglichst wenig mit der Temperatur schwankt, z. B. aus der als Elinvar bekannten Legierung.The leaf spring 5 which carries the pendulum is in a known manner made of a material whose modulus of elasticity is as little as possible with the Temperature fluctuates, e.g. B. from the alloy known as Elinvar.

Der Klemmkopf zur Befestigung des Pendelstabes 2 an der Blattfeder sowie auch der untere Teil der Blattfeder, der in ein Untergestell geklemmt wird, sind, wie ebenfalls, bekannt, aus demselben Stück Material wie die Blattfeder selbst hergestellt. Der Pendielstab 2 ist in dem gespaltenen Klemmkopf der Blattfeder mittels eines Klemmringes 3 befestigt. -Der Pendelstab 2 ist in bekannter Weise aus geschmolzenem Quarzoder einem anderen zweckmäßigen Material, das noch näher zu nemmenden Anforderungen entsprechen muß, hergestellt. Bei Verwendung von Quarz oder .einem .anderen, elektrisch nicht leitenden MaterW kann man die Außenoberfläche dur ch Bekleidung mit Platin, Silber -o. dgl..elektrisch leitend machen, um- eineevtl. auf dem Pendel erzeugte elektrische Ladung zur Erde abzuleiten.The clamping head for attaching the pendulum rod 2 to the leaf spring as well as the lower part of the leaf spring, which is clamped into an underframe, are, as is also known, made of the same piece of material as the leaf spring itself manufactured. The Pendielstab 2 is in the split clamping head of the leaf spring by means a clamping ring 3 attached. -The pendulum rod 2 is made of molten material in a known manner Quartz or some other suitable material that meets the requirements to be detailed must correspond, manufactured. When using quartz or .other. Electrical non-conductive material, the outer surface can be covered by cladding with platinum, Silver -o. like .. make electrically conductive to- possibly. generated on the pendulum discharge electrical charge to earth.

Die Stange 2 trägt eine oder mehrere Metallmassen 6, 7, 8, die gespalten sind und mittels der Schrauben 6a, 7a und 8a an Ort und Stelle festgehalten werden.The rod 2 carries one or more metal masses 6, 7, 8 that split and held in place by screws 6a, 7a and 8a.

Gemäß der Erfindung wird das Material, aus dem der Pendelstab hergestellt wird, und die Massenverteilung in bezug auf die fiktive Drehachse derart gewählt, daß der Einfluß der mit der Temperatur sich ändernden Elastizität der Blattfeder 5 auf die Schwingungsdauer des Pendels durch die mit der Temperatur sich ändernden Schwerpunktslage des Pendels ausgeglichen wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls .der Blattfeder 5 bei den verschiedenen Probestücken :eitlen vom Nullwert abweichenden positiven eder negativen Wert haben kann. Ist der Wert negativ, so kann man eine Metallmasse !2'b anbringen auf die Art, wie in Fig. 2. dargestellt, wobei die betreffende Masse mit dem unteren Ende einer Röbre 2' verbunden ist, die selbst am oberen Ende 2'a auf irgendeine Weise an dem Stab befestigt ist. Die Masse 2'b und die Röhre 2' werden aus einem Material mit einem derartigen Temp,eraturaus!dehnungs koeffizienten hergestellt, daß durch die sich mit der Temperatur ändernde Lage des Schwerpunktes des Pendels die Änderungen in der Schwingungsdauer, die infolge der sich mit der Temperatur ändernden Elastizitätder Blattfeder auftreten, ganz oder nahezu ganz aufgehoben werden. Wenn der Temperaturelastizitätskoeffizient positiv ist, wird man einen Stab aus einem vorzugsweise nicht magnetischen Material verwenden, das einen Ausdehnungskoeffizienten hat, welcher in entsprechender Weise völlig oder mit großer ,Annäherung einen Ausgleich des Einflusses der Temperatur auf die Elastizität der Blattfeder ermöglicht. Man kann hierzu üi gewissen Fällen beispielsweise reines oder legiertes Platin in Form einer dünnwandigen Röhre verwenden.According to the invention, the material from which the pendulum rod is made and the mass distribution in relation to the fictitious axis of rotation is chosen such that that the influence of the elasticity of the leaf spring, which changes with the temperature 5 on the period of oscillation of the pendulum due to the changes in temperature The center of gravity of the pendulum is compensated. It should be noted that the temperature coefficient of the modulus of elasticity .der leaf spring 5 for the different Specimens: have a positive or negative value deviating from zero can. If the value is negative, a metal mass! 2'b can be attached to the Kind as shown in Fig. 2., with the mass in question with the lower end a Röbre 2 'connected to itself at the top 2'a in some way is attached to the rod. The mass 2'b and the tube 2 'are made of one material with such a temperature expansion coefficient that by the position of the center of gravity of the pendulum, which changes with the temperature, the changes in the period of oscillation, which is due to the elasticity of the Leaf spring occur, be completely or almost completely canceled. When the temperature elasticity coefficient is positive, one becomes a rod made of a preferably non-magnetic material use, which has a coefficient of expansion, which in a corresponding manner fully, or with great approximation, a compensation for the influence of temperature on the elasticity of the leaf spring. You can do this in certain cases for example, use pure or alloyed platinum in the form of a thin-walled tube.

Auf die eben beschriebene Art bringt man eine Ausschaltung einer der wichtigsten Fehlerquellen. zustande; ist es doch praktisch unmöglich, zur Herstellung der Blattfeder ein Material zu finden, dessen Elastizitätseigenschaften von der Temperatur gänzlich unabhängig sind. Selbst wenn man Elinvar verwendet, wird dessen Elastizität doch immer mehr :oder weniger durch die Temperatur beeinflußt, und zwar auf eine Weise, die für die verschiedenen Probestücke ungleich ist.In the manner just described, you can switch off one of the most important sources of error. conditions; it is practically impossible to manufacture the leaf spring to find a material whose elasticity properties depend on the Are completely independent of temperature. Even if you use Elinvar, it becomes its Elasticity always more: or less influenced by the temperature, namely in a way that is unequal for the different specimens.

Indem man das Stück, woraus die, Blattfeder hergestellt werden soll, einer thermischen Vorbehandlung unterzieht, kann man eine bessere Homogenisierung des Materials erzielen und damit Veränderungen in den Elastizitätseigenschaften mit der Zeit bds zu ermer gewissen Grenze vermeiden. Diese Behandlung entspricht wesentlich derjenigen, welcher de in Chronometern verwendeten Spiralfedern unterzogen werden.By subjecting the piece from which the leaf spring is to be made to a thermal pretreatment, one can achieve better homogenization of the material and thus avoid changes in the elasticity properties over time, both at a certain limit. This treatment corresponds essentially to that to which the coil springs used in chronometers are subjected.

Claims

PATENT CLAIM: Pendulum apparatus for Schivexemessungen, its pendulum is supported by a leaf spring, preferably made of a material with low Temperature elasticity coefficient is produced, characterized in that the pendulum rod (2) and / or arranged thereon, forming part of the pendulum mass or load-bearing Parts (2'R, 2'bb) such temperature expansion coefficients and have such a mass distribution that the on-Z> that with temperature changing elasticity of the leaf spring (5) on the Schwingungsdarier of the pendulum due to the position of the center of gravity of the pendulum, which changes with the temperature, of this additional Parts (2'R, 2'bb) is balanced.