(壹)Z400型石英彈簧重力儀簡介
Z400型石英彈簧重力儀是由北京地質儀器廠國內獨家生產的，它是在地面上測定重力加速度值相對變化的壹種高精度儀器。儀器的彈性系統用石英玻璃制成，采用零點讀數方式，設有精密的自動溫度補償裝置。它具有靈敏度高、測量範圍大、精度高、重量輕、體積小、使用方便和計算簡單等特點。它是同類測量儀器直讀範圍最大的壹種儀器，既滿足高精度重力測量又適用於區域性重力測量。儀器的主體呈白色圓柱形，外直徑為14cm、高40cm，儀器凈重4.5kg，其外貌如圖4-3-1所示。
圖4-3-1 Z400型石英彈簧重力儀外貌圖
儀器的主要技術參數指標如下:
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(二)Z400型石英彈簧重力儀的結構和工作原理
Z400型石英彈簧重力儀由彈性系統、光學指示系統、測讀系統、保溫隔熱系統等組成，其主體結構如圖4-3-2所示。
圖4-3-2 Z400型石英彈簧重力儀內部結構示意圖
1.彈性系統
彈性系統由靈敏裝置、測量補償裝置及溫度補償裝置所組成。除平衡體的重荷(鉑環)及溫度補償金屬絲外，彈性系統元件全由熔融石英制成，並熔接成壹個整體，如圖4-3-3所示。
靈敏裝置由主彈簧4、擺扭絲3和負荷1組成。主彈簧上端與連桿相聯結，下端接在平衡體的支端點上。平衡體前端固結著鉑環。當重力增大時，平衡體向下偏轉，同時使彈力臂減小;而重力減小時，平衡體向上偏轉，彈力臂增大，主彈簧這種聯結方式，使得微小的重力變化便會引起平衡體較大的偏轉，因此，它本身便起著助動的作用。主彈簧是由直徑為幾十微米的石英絲繞制而成的零長彈簧。平衡體最前端為顯示其偏轉的指示絲11。平衡體的活動範圍受限制。平衡體無夾固裝置。
測量補償裝置由測程彈簧10和測量彈簧6、框架、連桿7及測量扭絲9組成。測量彈簧的彈性系數遠比測程彈簧小，它們的上端分別連接在測微裝置上，下端垂直連接在與框架焊接在壹起的支桿上，采用零點讀數時，測量補償裝置來補償重力的變化，當重力變化時，平衡體偏移零點位置，這時，可能通過轉動測微器(計數器)來改變測量彈簧的伸長量，從而改變其作用在測量扭絲上的彈力矩，使框架和連桿壹起偏轉，使平衡體返回至零點位置，測微器數字的變化顯示了重力的變化，使平衡體返回至零點位置，測微器數字的變化顯示了重力變化的大小。
圖4-3-3 Z400型石英彈簧重力儀彈性系統結構圖
溫度補償裝置是由溫度補償金屬絲5、框架、連桿(與測量補償裝置***用壹個框架和連桿上)所組成。溫度補償金屬絲壹端與連桿上端相連，
另壹端與框架相連。連桿的另壹端兩側焊接有壹對溫度補償扭絲，並與框架相連。因此當溫度補償金屬絲由於熱脹冷縮而發生長度變化時，連桿和框架都會發生相對偏轉，而連桿的偏轉將導致主彈簧上端點位置的變化，來抵償因溫度變化引起的平衡體上的力矩的變化，只要精確地調整裝置間的幾何關系，就可以得到當好的溫度補償效果。
整個彈性系統安裝在由硬鋁制成的圓柱座上，外面套上二層硬鋁護罩。為了消除氣流及氣壓變化的影響。將護罩內抽到壹定的真空度(約10～15mm水銀柱)並密閉(底座上設有抽氣閥門)。為了消除靜電影響，在限制器的旁側裝有放射性金屬箔。為了防止水汽凝結，內護罩內還裝有幹燥劑。
2.光學指示系統
儀器內平衡體的偏轉是通過光學系統，用肉眼進行觀察的。光系由目鏡、刻度片、場鏡、物鏡、全反射棱鏡等組成的放大倍數約為250倍的顯微鏡，以及由燈泡、聚光鏡等組成的照明部分組成，如圖4-3-4所示。
視域中所見到的“亮線”就是平衡體前端的指示絲的像。刻度片中間的長線為“零線”。當重力增大時，平衡體向下偏轉壹個角度，從視域中可看到亮線向右邊偏移;反之，當重力減小時，亮線將向左邊移動。觀測時是采用零點讀數方法，即每次讀數時，必須使亮線與零線重合，然後讀出計數器的數值。照明電源形狀是儀器面板上的壹個提扭，輕輕提起它，便可接通電源。光導管有壹個45°的斜面，可以反射來自聚光鏡的壹部分光線，用來照明縱、橫水準器。為了利用傾斜法進行靈敏度調節，物鏡與目鏡的中心線有2mm的偏心距，當旋轉目鏡的座時可使零線位置產生左、右的平移。
圖4-3-4 Z400型石英彈簧重力儀光學系統示意圖
3.測讀系統
該系統是由精密的測微螺絲、導向裝置、連桿及計數器所組成。測微螺絲表兩個，壹個用測程調節用，其上端隱蔽在儀器面板上測程調節孔內，見圖4-3-2;另壹個測微螺絲的上端與面板上的計數器相配合，如圖4-3-5所示，用以直接讀數。為了保持儀器內部的密封兩個測微螺絲都是通過金屬波紋管與測程彈簧和讀數彈簧連接。計數器具有三位數碼，當測微螺絲旋轉壹圈時，第二位數字便改變壹個數字。個位數後的小數可根據固定標誌線所對應的個位數鼓輪上1/10刻度線讀出，還可估讀出1/10刻度線間的半個距離。因此從計數器上可以讀出的數據為五位有效數字，如498.75格。
圖4-3-5 Z400型石英彈簧重力儀測讀系統示意圖
圖4-3-6 Z400型石英彈簧重力儀保溫系統示意圖
4.保溫系統及其他
該儀器無電熱恒溫器，為了減小外界溫度變化的影響，其內裝有保溫瓶，並在保溫瓶與儀器外殼之間充填了隔熱材料。彈性系統容器與上部也間隔有隔熱材料，以防止外界溫度劇烈變化對從儀器內部的影響，保溫系統如圖4-3-6所示。
儀器外殼側面裝有把手和電池箱，底部有三個水平調節螺旋。儀器附件包括底盤、內、外防震筒(減震箱)、工具箱。底盤的表面是凹面，借引可粗略擺平儀器。內防震筒是人工背運時使用，外防震筒是當儀器長途搬運或汽車運輸時，作套放內防震筒之用。
(三)Z400型石英彈簧重力儀操作步驟
(1)將儀器的底盤放平、擺穩。
(2)小心地將儀器從減震箱中取出(註意防止與減震箱碰撞)，輕輕地放在底盤上，並利用底盤凹面粗略調平，註意勿使儀器太靠底盤邊緣，以致使重心不穩摔倒儀器。
(3)用右手扶住儀器，用左手提起照明電源開關。
(4)旋轉水平調節螺絲，先調橫水準器氣泡居中，後調縱水準器，水平調好後，在整個操作過程中，切勿按壓儀器面板。
(5)觀察目鏡筒內亮線(即指示絲)的位置，當亮線在刻度片零線左側時，應順時針方向旋轉計數器旋鈕;反之，當亮線在右側時，則逆時針方向旋轉計數器。為了避免齒輪和螺距間隙對讀數的影響，每次讀數時，總是保持同壹旋轉方向使亮線與零線重合。習慣上總是順時針方向旋轉讀數時要多轉過壹些，再使亮線由左移至零線位置。二者重合後，記下此時計數器上的讀數(讀到五位有效數字)。
(6)將計數器逆時針方向旋轉半周，使亮線偏離零線。重復步驟(5)。
(7)重復步驟(6)，直到三次連續讀數間的最大差值在允許範圍內為止(壹般為0.2～0.3格)
(8)檢查縱、橫水準器，如氣泡偏離居中位置不超過允許值(如1/2刻度)，則按下照明開關，並記下此時的時間(精確到“分”)。
(9)最後，將儀器輕輕提起，小心地放回減震箱中，以便轉移到下壹測點進行觀測。
(四)Z400型石英彈簧重力儀的檢查與調節
為了保證儀器測量的精度，Z400型石英彈簧重力儀等機械式重力儀在正式投入生產之前應進行必要的性能檢查。常規檢查包括測程的檢查與調節、縱橫水準器儀器的檢查與調節和水泡曲線測試、靈敏度的檢查與調節。
(1)測程的檢查與調節:檢查重力儀的測程是否適合當地工區的觀測範圍，否則應進行調節。
(2)縱橫水準器的檢查調節和水泡曲線測試:為了減小儀器整平誤差對儀器讀數的影響，應對儀器水平位置進行檢查和測試。測定氣泡曲線和調節縱、橫水準器。要求所測氣泡曲線偏離其正確位置不超過(1/4～1/2)格。
(3)靈敏度的檢查和調節:對於Z400型石英彈簧重力儀的光線靈敏度，即亮線在刻度片中偏移壹個分劃所相應計數器的讀數應調至(16～20)格。
(五)石英彈簧重力儀使用須知
(1)隨時檢查儀器裝箱的提把、背帶、掛鉤等是否牢固，以消除隱患。
(2)拿取、安放儀器時，動作要輕緩，嚴禁碰撞。
(3)嚴禁將儀器大角度傾斜、臥置和倒置。
(4)儀器放到底盤上後，操作員不得打鬧和擅自離開。
(5)調節水平和觀測讀數時，勿壓儀器面板。
(6)防止儀器受日光直射和雨淋。
(7)轉動計數器時均勻、緩慢。
(8)工作中儀器發生故障時，不得在現場擅自拆卸，應帶回駐地，由具有檢修經驗的人員檢修或送廠檢修。
(9)每天工作結束後應將儀器清潔壹次，擦拭目鏡或面板要用擦鏡紙或軟毛刷，不得用其他代用品。對腳螺絲也應定期進行清洗和潤滑。