PENGENALAN

Pengukuran graviti telah bermula sejak daripada zaman Newton lagi.

Perkembangan ini sejajar dengan perkembangan teknologi disamping memelihara

keperluan saintifik untuk bidang geodesi dan geofizik. Pengukuran graviti merupakan

pengukuran yang amat meluas digunakan meliputi daratan dan lautan melalui cerapan

terrestrial atau dengan menggunakan teknologi satelit. Teori graviti dan keupayaannya

melibatkan konsep daya tarikan bumi yang berputar di atas paksinya sendiri. Untuk

mengukur daya graviti, pengumpulan data graviti diperlukan kerana pengumpulan data

ini memerlukan daya terikan yang banyak terutama di permukaan atau hampir dengan

permukaan bumi.

Dengan ini maka terciptalah alat untuk mengukur graviti yang dipanggil

Gravimeter. Setiap gravimeter menggunakan prinsip yang berlainan dimana terdapat

alat yang menggunakan barometer dan ada juga alat yang menggunakan kaedah

elektrik. Kebanyakkan alat gravimeter menggunakan konsep anjakan satu jisim kecil

yang digantung dengan penggantung yang menganjal sebagai fungsi graviti. Terdapat

dua jenis gravimeter iaitu Gravimeter Jenis Stabil dan Gravimeter Jenis Tak Stabil.

1

GRAVIMETER JENIS STABIL

Gravimeter jenis ini menggunakan kaedah spring untuk mengimbangkan graviti dengan

daya yang berlawanan. Anjakan boleh diukur dengan pertambahan atau berkurangnya

graviti yang akan memanjangkan atau memendikkan spring utama. Ianya boleh

dikembalikan pada nilai rujukan yang tetap dengan merubah ketegangan spring

pelaras. Nilai pelarasan ketegangan ini adalah fungsi secara langsung perubahan

graviti dari nilai rujukan.

PRINSIP GRAVIMETER JENIS STABIL

2

CONTOH GRAVIMETER JENIS STABIL

A-10 Gravimeter

A-10 Gravimeter merupakan alat yang menyatukan sensor ukuran perbagai

perubahan graviti di kawasan yang jauh dan dekat. Disebabkan terdapat pelbagai

bahan mineral di bawah tanah, maka kuasa tarikan graviti di suatu titik dengan suatu

titik yang lain sentiasa berubah. Unit penderiaan graviti adalah dalam bentuk bulat dan

ia bergantung kepada satu magnetik yang stabil.

A-10 Gravimeter diisikan dengan satu cecair yang bernama liquid helium filled

dewar dan suhu nay adalah 4.2K mengawasi kepada beberapa μK. Tindak balas

daripada negative untuk menjadikan alatnya sama dengan 0. dan tindak balas dari

voltan untuk berfungsi sebagai sama dengan perubahan ukur graviti.

Gambarajah A-10 Gravimeter

3

SPESIFIKASI ALAT

12-14 V DC

Full load 25A 300W

Average load 16A 200W

Weight 105kg

18ºC – 38ºC (0ºF – 100ºF), internal temperature

Accuracy: 10μGal (Absolute)

Precision: 10μGal in 10 minutes (at a quiet site)

KALIBERASI ALAT

Alat A-10 yang baru perlu dikaliberasikan sekurang-kurangnya sebanyak dua kali

untuk memastikan alat berada dalam keadaan yang memuaskan dimana kadar

perbezaan yang dibenarkan adalah sebanyak 100mGal sahaja

Ianya penting dalam kerja ukur graviti dimana kejituan yang tinggi diperlukan

sewaktu kerja pengukuran dijalankan.

APLIKASI ALAT

Digunakan dalam kerja-kerja mencarigali bahan mineral seperti petroleum dan

gas asli

Digunakan dalam kajian graviti bumi

Digunakan dalam penghasilan peta geologi dan kerja-kerja dalam bidang

kejuruteraan

4

SCINTREX CG–3/3M

Alat ini merupakan sejenis alat gravimeter microprocessor based automatic dimana alat

ini boleh mengukur sehingga 7000mGal tanpa perlu resetting dan berkemampuan untuk

membaca sehingga 0.005mGal (CG–3) or 0.001 mGal (CG–3M.Alat ini boleh

digunakan di mana-mana permukaan tanah sehingga ke kawasan yang amat luas

untuk menjalankan kerja pengukuran gravity.

Gambarajah SCINTREX CG–3/3M

5

SPESIFIKASI ALAT

Reading Resolutian 0.005 mGal

Minimum operating range 700mGal

Residual long term drift less than 0.02 mGal/day

11kg including battery

240mm x 310mm x 320mm

5 Wat +25℃

48K RAM

KALIBERASI ALAT

The main calibration constant, GCALI, is determined on the Orangeville

Calibration Line, 70 km north of Toronto.

This line, which includes two absolute stations, was established and is

maintained by the Geological Survey of Canada. The section used for the CG-3

calibration and testing consists of 5 stations spread over a distance of 70 km

covering a gravity interval of 106 mGal (recently modified to 119 mGal).

Instruments are transported by car,strapped onto the back seat with no special

transport case or fixtures.

APLIKASI ALAT

Detection of vertical crustal motion

Complementary verification of displacements measured with GPS and VLBI

Determination of the geoid

Volcanic magma flow monitoring (i.e. Mammoth Lakes)

Postglacial rebound studies

Water table monitoring in deep and/or multiple aquifers

Nuclear waste management and cleanup

Global sea level studies for global warming

6

7

GRAVIMETER JENIS TAK STABIL

Dalam jenis ini, anjakan yang disebabkan oleh graviti akan diperbesarkan oleh

daya ketiga ( sila lihat pada gambarajah ). Terdapat neraca antara spring utama dan

graviti yang bertindak. Pemberat tambahan diletakkan betul-betul di atas pivot dan tidak

akan memberi kesan daya momen kepada alur ufuk jika keadaan seimbang. Sekiranya

ada pertambahan nilai g dengan ∆g akan menyebabkan alur senget sedikit dan

pemberat tambahan akan menambah momen pusingan yang berpunca dari graviti yang

akan menyebabkan spring terpanjang. Prinsip ini akan memudahkan pengukuran

anjakan yang kecil.

PRINSIP GRAVIMETER JENIS TAK STABIL

8

CONTOH GRAVIMETER JENIS TAK STABIL

FG5 LA-COSTE ROMBERG

FG-5 menggunakan kaedah jatuhan bebas, iaitu sesuatu objek dijatuhkan ke dalam

bekalan vakum. Objek yang jatuh itu akan diawasi dengan menggunakan laser

interferometer yang berkejituan tinggi. Arah jatuhan bagi bahan yang digunakan dalam

kaedah jatuhan bebas adalah merujuk sepenuhnya kepada spring aktif yang kukuh

yang dipanggil ‘superspring’. Superspring membekal pengecualian gempa bumi, iaitu

sebagai rujukan optik untuk meningkatkan penunjukan noise pada alat FG-

5.Peminggiran optikal berlaku dalam interferometer supaya dapat jarak pengukuran

yang lebih jitu. Dalam system ukur ini boleh dijadikan sebagai standart absolute

wavelength. Sekiranya didapati masa yang dibekalkan terlalu panjang, maka alat FG-5

perlu dibuat kalibrasi graviti.

GAMBARAJAH FG5 LA-COSTE ROMBERG

9

SPESIFIKASI ALAT

Absolute Accuracy: +/- 2Gal1

Measurement Precision: +/- 1Gal

Integration Time to 1Gal: 1 hour

Operation: Indoor and Outdoor (Protected Environments)

KALIBERASI ALAT

Setiap julat yang berbeza pada alat LaCoste Romberg mempunyai pemalar

kalibrasi tersendiri.

Dalam hal ini penyemakan boleh dilakukan dengan mengambil bacaan meter

pada beberapa inkliriasi meja sengget.

Prosedur ini biasanya diserahkan kepada pembuat alat.

APLIKASI ALAT

Alat ini sesuai digunakan bagi pengukuran di atas permukaan bumi.

Boleh diubahsuai untuk pengukuran graviti di dasar lautan dengan

menempatkannya di dalam ruang tertekan

Dilengkapi dengan alat kawalan jauh dan alat pencatit

10

WORDEN GRAVITYMETER

Alat Worden Gravitimeter adalah digunakan untuk pengukuran perbezaan gravity bumi,

dan ia boleh mengesan 1:100 000 000 daripada gravity normal bumi. Rekaan bagi alat

tersebut, pengukuran perbezaan gravity iaitu 0.01 miligal atau 1 inci dalam perubahan

ketinggian dapat dilakukan. Alat Worden Gravitimeter yang istimewa ini masih lagi

dipakai pada masa kini, dan ianya mudah dibawa serta pengukurannya adalah

berkejituan yang tinggi. Alat Worden Gravitimeter ini hanyalah satu-satunya alat yang

telah mencecah 1500 unit dalam pengeluarannya. Alat Worden Gravitimeter ini adalah

berdasarkan kepada pembinaan sistem kenyalan dari quartz. Ianya direka dengan

dipasangkan dengan 3 spring untuk mendapatkan zero-length

GAMBARAJAH WORDEN GRAVITYMETER

11

SPESIFIKASI ALAT

Absolute Accuracy: +/- 10Gal2

Measurement Precision: +/- 5Gal

Integration Time to 1o uGal: 5 minutes

Operation: Indoor and Outdoor (Exposed Environments)

Acquisition: 30 minutes minimum including setup, occupation, and tear down

time

KALIBERASI ALAT

Dalam membuat kalibrasi, gravimeter jenis Worden, bacaan diambil untuk

beberapa set julat skru penyelarasan supaya pemalar kalibrasi dapat disemak

untuk keseluruhan julat pengukuran meter tersebut.

Bagi sesetengah peralatan ini yang khas, spring kedua juga dikalibrasikan

sehingga julat keseluruhan bacaan serupa dengan julat bacaan gravimeter

APLIKASI ALAT

Sesuai digunakan untuk pengukuran di atas permukaan bumi.

Berkebolehan untuk diubahsuai bagi mengukur graviti di dasar lautan

Dilengkapi dengan alat kawalan jauh dan alat pencatit

12

KESIMPULAN

Dengan menggunakan alat pengukuran gravimeter, data-data mengenai graviti

dapat diukur serta dihitung di permukaan bumi dengan pantas tanpa menggunakan

prinsip pendulum.Ia juga dapat memberi kejituan sehingga 0.001 mgal tetapi nilai

kejituan itu hanya boleh diperolehi di bawah keadaan cuaca yang optimal apabila

melakukan prosedur pengukuran di padang. Gravimeter mutlak yang berkejituan tinggi

dapat menyiasat pergerakan jisim skala besar di dalam bumi. Dengan gravimeter,

perbezaan graviti di antara stesen adalah lebih mudah dan menjadi kaedah piawai

dalam pengukuran graviti.

13

RUJUKAN

Monograf Geodesi II

www.lacoste-romberg.com

Worden Gravity Meter.htm

Gravity Items Main.htm

Gravimeter Wikipedia.htm

14