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Gravimeter Die Erfindung betrifft ein Gravimeter, d. h. ein Gerät
zum Messen der Schwerkraft, und zwar ein solches mit einer federnd abgestützten
Masse, die bei ihrer Vertikalbewegung auf zwei gegenläufig verschwenkbare Anzeige-
oder Ubertragungsglieder so wirkt, daß an der Anzeigestelle die Summe der beiden
Einzelausschläge angezeigt wird. Bei diesen Anzeige- oder Übertragungsgliedern kann
es sich z. B. um zwei Spiegel handeln, an denen ein Lichtstrahl zur Ablesestelle
reflektiert wird. Bei den bekannten Gravimetern dieser Art waren die beiden Anzeige-oder
Übertragungsglieder auf ein und derselben Seite der Masse angebracht, wodurch diese
Geräte sehr neigungsempfindlich waren.
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Diese Neigungsempfindlichkeit läßt sich vermeiden, wenn gemäß der
Erfindung die beiden Anzeige- oder übertragungsglieder auf entgegengesetzten Seiten
der Masse, vorzugsweise symmetrisch zu dieser angeordnet sind.
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In den Abb. I bis g der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben.
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In Abb. I bezeichnet I die Masse, welche an einer Schraubenfeder
2 aufgehängt ist, deren oberes Ende in einem Gestell 3 eingespannt ist. An der Unterseite
weist die Masse I eine Schneide 4 auf, an der die inneren Enden zweier starrer Hebel
5, 6 kraftschlüssig gehalten werden. Die Schwenkachsen 7, 8 dieser beiden Hebel
können an Zapfen gelagert sein. Jeder der beiden Hebel trägt einen Spiegel 9 bzw.
IO, welche somit auf entgegengesetzten Seiten der Masse, und zwar symmetrisch zu
dieser angeordnet sind.
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Auf den Spiegel g fällt von einer Lichtquelle II ein Lichtstrahl I2,
dieser wird auf den Spiegel IO reflektiert und zu einer Strichplatte I3 o.dgl. abgelenkt,
für deren Beobachtung eine Optik 14 vorgesehen ist.
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Senkt sich unter dem Einfluß einer Schwerkrafterhöhung die Masse,
so werden die beiden Hebel 5 und 6 um ihre Achse 7 bzw. 8 gleichzeitig und zwangsläufig
im entgegengesetzten Sinne verschwenkt. Die gleiche Schwenkbewegung führen die beiden
Spiegel 9, IO aus, so daß der Lichtstrahl zwischen den Spiegeln 9, IO um den doppelten
Schwenkwinkel
und der Lichtstrahl zwischen dem Spiegel 10 und der Strichplatte I3 um den vierfachen
Schwenkwinkel abgelenkt wird.
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Bei Neigungen des ganzen Gerätes um in Betracht kommende kleine Beträge
wird die Anzeige nicht beeinträchtigt; denn der Fehler in der Schwenkbewegung des
einen Spiegels wird durch den anderen Spiegel kompensiert.
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Es kommt nämlich für die Anzeige nur auf die Summe der Bewegungen
der beiden Hebelarme 5, 6, d. h. auf die Summe der beiden Einzelschwenkungen an,
nicht also auf die Einzelwerte.
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Grundsätzlich kann an die Stelle eines Lichtzeigers auch ein körperlicher
Zeiger treten, indem an die Stelle der Spiegel 9, 10 je ein körperlicher Zeiger
mit natürlich möglichst geringer Masse gesetzt wird. Auch in diesem Falle ist die
Neigungsunempfindlichkeit gewahrt. Es ergeben sich dann zwar zwei auf derStrichplattedichtnebeneinan1derliegende
Einzelanzeigeri, die mit einem Blick beide gleichzeitig beobachtet werden können.
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Mit Rücksicht darauf, daß, wie gesagt, bei dieser Ausführung für
die Neigungsunempfindlichkeit nur eine Konstanthaltung der Summe -der Anschläge
der beiden Hebelarme 5 und 6 notwendig ist, braucht die Schneide 4 noch nicht einmal
genau in der Nil itte zwischen den beiden Schwenkachsen 7, 8 zu liegen. Aus dem
gleichen Grunde sind auch etwaige Bewegungen der Masse I quer zur Vertikalen unschädlich.
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Fehler können sich bei der Ausführung nach Abb. I nur durch Drehungen
der Masse I um die Vertikale ergeben. Diese werden jedoch ausgeschaltet, wenn nach
Abb. 2 die Schneide ringförmig ausgeführt wird.
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Die Ausführung nach Abb. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach
Abb. I dadurch, daß die Masse I nicht mit einer Schneide auf den beiden Hebeln 5,
6 aufliegt, sondern mit diesen durch Fäden I5, I6 verbunden ist.
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Abb. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Reibung an den Achsen 7,
8 der beiden Hebel 5, 6 vermieden wird. Diese sind nämlich an je einer Torsionsfeder
I7, I8 befestigt, deren Enden I7a, 17b bzw. I8a, I8b eingespannt werden. Im übrigen
ist der Aufbau und die ÄVirkuugsweise dieselbe wie im Falle der Abb. I und 2.
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Den grundsätzlich gleichen Aufbau wie Abb. 4 zeigt das Beispiel nach
Abb. 5, bei dem an Stelle der Torsionsfeder I7, I8 Blattfedern 19, 20 treten. Diese
Ausführung bringt eine Steigerung der Empfindl-ichkeit, weil die Neigungsänderung
der Enden der beiden Federn I9, 20 größer ist als die Drehung der ganzen Hebelarme
im Falle der Abb. 1 bis 3. gleiche Hebelarme und eine gleiche Bewegung der Masse
I vorausgesetzt.
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Die Enden der beiden Blattfedern I9, 20 könin aufgebogen und poliert
werden, so daß solch besondere Fassungen zur Aufnahme der Spiegel erübrigen.
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Werden an Stelle der Torsionsfedern I7. IS oder der Blattfedern I9,
20 Schneckenfedern 21, 22 gemäß Abb. 6 verwandt, so erübrigen sich die Verbindungsfäden
I5, I6. Die Schneckenfedern 21, 22 können mit der Masse I fest verbunden werden
und geben dieser dann gleichzeitig eine gewisse Führung.
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In diesem Falle können die Federn so-gewählt werden, daß sie einen
nrerklidlen Teil der Masse I tragen, diese also nicht nur an der Hauptfeder 2 aufgehängt
ist. Es ist dann vorteilhaft, die Federn aus Bimetall auszuführen, um die Temperaturabhängigkeit
der Hauptfeder 2 zu kompensieren. Im Falle der Ausführungsbeispiele 3 bis 6 wird
bei Neigungen des ganzen Gerätes um kleine Beträge die Anzeige dadurch, daß die
Spiegel um gleiche Beträge sich gleichsinnig drehen, nicht beeinträchtigt. Bei dem
Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 z. B. drehen sich bei einer infolge der Neigung
verursachten Bewegung der Masse nach links beide Spiegel um gleiche Beträge im Sinne
des Uhrzeigers.
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Abb. 7 veranschaulicht schematisch eine Anordnung, durch welche die
Anzeigeempfindlichkeit wesentlich gesteigert wird.
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Der von dem zweiten Spiegel 10 kommende Lichtstrahl wird nämlich
nicht zur Ablesestelle direkt geleitet, sondern durch ein Peflexionsglied, z. B.
einem Spiegel 23, nochmals umgelenkt, so daß der Strahl denselben Weg über die beiden
Spiegel 10 und 9 wieder zurückgeht und erst dann zur Strichplatte I3 kommt. In diesem
Falle wird die Lichtquelle ii seitlich angeordnet und der von ihr kommende Lichtstrahl
durch eine Planparallelplatte 24 zu der Strichplatte I3 geführt. Darüber ist das
WIikroskop 14 zur Betrachtung der Strichplatte 13 angeordnet.
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Diese Ausführung hat überdies neben der Steigerung der Anzeigeempfindlichkeit
noch den Vorteil einer besonders einfachen Temperaturkompensation durch Anordnung
des Spiegels 23 an einer Binetallfeder 25, deren wirksamer Hebelarm I verändert
werden kann durch Verschiebung einer Tragbacke 26 an einem gerätefest angeordneten
Rahmen 27.
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Dieses Prinzip der Temperaturkompensation unter Verwendung einer
Bimetallfeder mit veränderlichem Hebelarm kann auch mit Vorteil in den Fällen angewendet
werden, in denen mit einem dritten Spiegel 23 nicht ge
arbeitet
wird. Es braucht dann die Tragfeder 2 für die Masse I nur an einer solchen Bimetallfeder
aufgehängt zu werden (vgl.
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Abb. S).
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Schließlich veranschaulicht Abb. g eine Ab: wandlungsmöglichkeit
der Ausführung nach Abb. 1 in der Weise, daß nicht nur die Masse I mit Hilfe der
Schneide 4 auf den beiden Hebeln 5 und 6 aufliegt, sondern auch diese an Schneiden
ga, 6ß abgestützt sind, das Ganze also nach Art einer Balkenwaage ausgeführt ist.
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PATENTANS1)RÜCIIE: I. Gerät zur Messung der Schwerkraft mit einer
federnd abgestützten Masse, die bei ihrer Vertikalbewegung auf zwei gegenläufig
verschwenkbare An'zeige-oder Übertragungsglieder wirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Anzeige- oder Übertragungsglieder auf entgegengesetzten Seiten der Masse,
vorzugsweise symmetrisch zu dieser angeordnet sind.