Конечно, для точного приборостроения!
В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) уже много лет создают уникальные приборы - Прецизионные Лазерные Инклинометры (ПЛИ) для определения углового наклона Земли, что важно для многих экспериментов и установок.
Почему лазеры? Компактность устройств и высокая относительная точность — вот основные критерии, благодаря которым лазерные метрологические инструменты стали использоваться для контроля за высокоточной сборкой крупномасштабных физических установок.
Как это работает? Идея создания прецизионного лазерного инклинометра основана на свойстве поверхности жидкости сохранять горизонтальность вне зависимости от наклона сосуда, в котором она находится. Другими словами, направление действия силы тяжести всегда перпендикулярно поверхности жидкости, а отраженный от такой поверхности луч лазера меняет свое направление при малейшем наклоне основы (в общем случае — Земли), на которой стоит сосуд. Измерив изменение направления луча, можно зарегистрировать угловое колебание поверхности Земли.
Для инклинометров Объединенного института используется тончайший, в несколько миллиметров, слой жидкости, потому что при этом условии происходит высокоэффективное гашение шумовых волн на ее поверхности. В результате при помощи этого прибора нового поколения были впервые зарегистрированы угловые колебания поверхности Земли от микросейсмических явлений.
Само совершенство! «Прецизионный» — означает обладающий высокой точностью или созданный с соблюдением высокой точности параметров. Соответственно, процесс создания такого устройства требует тщательной конструкторской проработки, проведения множества испытаний, нахождения оптимального соотношения технических возможностей и условий, в которых будет работать прибор.
Первые измерения показали — чувствительность инклинометра в течение минуты составила порядка одной сотой микрорадиана, что оказалось более чем в сто раз лучше существовавших на тот период аналогов. Это позволило сразу заметить удаленные землетрясения и понять, насколько большим потенциалом использования в самых разных сферах науки, строительства и промышленности обладает метод регистрации угловых колебаний поверхности Земли.
Нынешние ПЛИ настолько чувствительны, что регистрируют микровибрации от человеческого шага. ПЛИ, установленные учеными ОИЯИ на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, регистрировали даже землетрясение в Южной Америке!
Читайте об экспериментах, в которых используют ПЛИ, в следующих статьях Объединенного института на Хабр, а также на сайте ОИЯИ.
Комментарии (6)
qbertych
25.03.2022 13:47+11Ненене, такой ужасный текст от имени ОИЯИ выпускать нельзя. Вы же не блог про поделки из ардуин, а топовый исследовательский центр.
Где подробности, ради которых мы сюда пришли? Какие именно задачи решаются (выравнивание труб ускорителей? что-то еще?), на каких расстояниях? Какие результаты, кто больше всего шатает трубу в церне — женевские трамваи, соседнее шоссе, аэропорт?
Отдельный пинок за отсутствие ссылок на детали (ссылка на главную страницу ОИЯИ — это прекрасно, но нет, я не собираюсь искать там слово «инклинометр») и за утверждения про «в сто раз лучше» (ребята, чудес в метрологии не бывает, формулируйте аккуратнее что именно там улучшили). Ну и вставлять определение слова «прецизионный» из словаря Ожегова — это неплохо для курсовой первокурсника, но ужасно для нормального научпопа.
oam2oam
25.03.2022 14:01+5Послушайте, ну нельзя так писать... А то получается, что это прибор в сто раз точнее - ну ок, но какой у него период измерения-то? А то у меня тоже обычный мемс-акселерометр измеряет с примерной точностью, вот только на интервале порядка пары часов (и
стоит
Ну и вот так - без всяких подробностей - получается, что ученые лохи и опять создали за бешенные деньги фигню какую-то.. А это не так ведь, да?
Пользуясь случаем, приведу реальную историю - при некотором универе долго (лет 15) строили адски сложный и дорогой научный прибор, сделали аж две докторские и много кандидатских и уже завезли сердечник на 5 тонн.. но тут два студента 3 курса собрали у себя на столе в другом универе такой же прибор, но точнее и весом в 2 кг.
Ну вот и не надо дешевые сенсации раздувать - вот к примеру, что за жидкость было бы интересно? А то такие инклинометры - их как грязи производится, и все на эффекте пузырька и все лазерные...
adeshere
25.03.2022 15:51+6Да, информации в статье не хватает. И нет ли ошибки в цифрах? 0.01 микрорадиана - это E-8 рад, так? Как это может быть в сто раз лучше аналогов? Авторы ведь не думают, что весь мир пишет наклоны с точностью E-6? Этого даже для анализа приливов не хватит. А приливы уверенно пишутся инклинометрами с конца прошлого века...
У нас в ИФЗ лет 20 назад был разработан двухкоординатный штольневый наклономер, который обеспечивает чувствительность порядка E-10 в единицах относительных деформаций. Но основное достоинство нашего прибора - это даже не точность, а то, что в нем используется неастазированный вертикальный маятник с галтельным подвесом. Такой прибор лишен недостатков, присущих
горизонтальным маятникам
Идея приборов с горизонтальным маятником, установленным на вертикальной оси, в том, что при малейшем наклоне оси положение равновесия смещается очень сильно и это смещение легко регистрировать. Что позволяет довольно легко "разогнать" точность наклономера. Но дрейф нуля на таких приборах просто ужасен, и справиться с ним нереально.
Что же касается чувствительности нашего прибора E-10, то это лишь чуть-чуть лучше, чем мировой уровень для наклономеров такого типа. А E-09 могут обеспечить сразу несколько приборов, выпускаемых (или выпускавшихся ранее) в разных странах. Поэтому заявленная дубнинцами чувствительность E-08 лично у меня вызывает некоторые вопросы. Надеюсь, что прибор у них на самом деле хороший, а все дело в неполноте и погрешностях изложения.
Вообще, проблема сейчас скорее не в точности (E-09 для большинства задач в общем достаточно), а в том, как обеспечить долговременную стабильность характеристик и отсутствие дрейфа нуля. Возможно, прибор из ОИЯИ уникален как раз по этим характеристикам? Или, возможно, он прост в производстве и масштабировании, и у него привлекательная цена? Но надо же тогда было об этом и написать!
Что же касается наших ИФЗ-шных приборов, то как раз в августе прошлого года мы сняли один из них с метрологического стенда в подвале и установили в штольне Баксанской нейтринной обсерватории. Там рядом Эльбрус, сложная геодинамика, и данные обещают быть интересными. Кстати, примеры фрагментов записей из Баксана я недавно выкладывал вот в этом комменте.
Кому интересны подробности наклономерных наблюдений в Баксане
скоро в журнале Сейсмические приборы выйдет статья "Развитие систем прецизионных наклономерных наблюдений в условиях подземной обсерватории" с описанием штольни, прибора и системы регистрации. Сейчас корректуру этой статьи можно скачать вот отсюда, но через какое-то время эта ссылка протухнет.
chnav
26.03.2022 10:26Кто-нибудь объясните, как произвоится установка такого инклинометра - он крепится стационарно и потом изменяются наклоны относительно этого значения или долгопериодного среднего ?
Mehtoc
28.03.2022 09:38Я вот, в отличие от предыдущих комментаторов, по темп ничего не знаю и правда из статьи совершенно не понял, где и зачем прибор используется, особенно обидно т.к. в этот вопрос стоит в названии и именно за тем статью открыл. Откровенно говоря, думал речь будет о наклоне оси Земли, а не о наклоне поверхности относительно силы тяжести.
Покачивание от машин и человеческих шагов замечал при съемке на длинную выдержку на мой любительский фотоаппарат... Не важнее ли чтобы прибор мог наоборот игнорировать этот тип толчков, чтобы они не сказывались на результатах?
И последнее, "прецизионный" - устоявшийся термин в приборостроении? Так и хочется заменить на более благозвучное "высокоточный".
JohnSelfiedarum
Похоже, массив таких приборов может обойти LIGO в измерении G-волн. Не было таких идей?