Гравиметр

 

ГРАВИМЕТР, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторов, каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной пластиной , укрепленной на коромысле чувствительной системы, о т л И ч а ю щ ии с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит ВЧ-гёнератор с катушкой индуктивности на тороидальном сердечнике, в колебательном контуре,коммутатор, дифференциальный преобразователь частотакод , jserncTp, сумматор, блок управления , R- S-триггер, реверсивный счетчик , преобразователь код-число .импульсов , при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неподвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генера тора соединен с входом дифференциального преобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока управления соединен с уп- i j равляквдим входом коммутатора, а выО ) ход выборки соединен со счетным входом реверсивного счетчика, прямые ВБКоды разрядов реверсивного счетчика соединены с входами преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с входом опроса регистра , инверсный выход последнего разряда реверсивного счетчика соед: нен с 5-входом R - § -триггера, R -вход которого соединен с входом ю установки нуля, S -ВБЕХОД соединен с входом сложения, а а-выход - с входом вычитания реверсивного со чика. (Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОьРетений и ОткРытий (21) 3456674/24-25 (22) 22 ° 06.82 (46) 30.10.84. Вюл. М 40 .(72) Г.A.Ãóñåâ, Jl.K.Æåëåçíÿê, В.Н.Конешов, A.Á.ÌàíóêHH, В.П.Матюнин и Е.И.Попов (71) Ордена Ленина институт физики

Земли им. О.Ю.Шмидта (53) 550.831 (088.8). (56) 1.Железняк Л.К. и др. Опыт проведения площадных сьемок морскнми гравиметрами. М., Наука, 1976, с. 14.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 742850, кл. G 01 V 7/12, 1976 (прототип) . (54)(57) ГРАВИМЕТР, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторов, каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной пластиной, укрепленной на коромысле чувствительной системы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит ВЧ-генератор с катушкой индуктивности на тороидальном сердечнике в колеба-. тельном контуре, коммутатор, дифференциальный преобразователь частотаÄSUÄÄ 1121639 А код, регистр, сумматор, блок управления, R - 5 -триггер, реверсивный счет- . чик, преобразователь код-число импульсов, при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неподвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генера тора соединен с входом дифференциального преобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока управления соединен с уп- i g равляющим входом коммутатора, а выход выборки соединен со счетным вхо- фф дом реверсивного счетчика, прямые выходы разрядов реверсивного счетчи- С ка соединены с входами преобразователя код-число импульсов, выход ко- с торого соединен с входом опроса регистра, инверсный выход последнего разряда реверсивного счетчика соединен с 9 -входом R — - S -триггера, фииА

R -вход которого соединен с входом установки нуля, И -выход соединен с входом сложения, а & -выход - c iaaeL входом вычитания реверсивного счет: чика.

1121639

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к гравиметри-, ческим измерениям, и может быть использовано для относительных измерений ускорения силы тяжести.

Известны гравистабилизированные

1 равиметры для измерения силы тяжести в движении, содержащие двойную демпфированную чувствительную кварцевую систему, термостат и корпус, выполненный в виде двухгироскопного силового стабилизатора (1J.

Недостатком известного гравиметра является низкая точность измерений из-за наличия оптического преобразо- I5 вателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гравиметр, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную 2О систему, дифференциальный емкостной преобразователь перемещений чувствительной системы в виде двух конденсаторов, кажцый иэ которых образован парой неподвижных и одной подвижной 5 пластиной, жестко соединенной с коромыслом чувствительной системы (2 J.

Недостатком известного гравиметра является низкая точность иэ-за; дрейфа нуля емкостного преобразователя и наличия инерциальной помехи.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что гравиметр, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторов, каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной пластиной, укрепленной на коромысле чув- "О ствительной системы, включает в себя

ВЧ-генератор с катушкой индуктивности на тороидальном сердечнике в колебательном контуре, коммутатор, дифференциальный преобразователь частота-код, регистр, сумматор, блок управления, R — - 5 -триггер, реверсивный счетчик, преобразователь кодчисло импульсов, при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неповдвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генератора соединен с входом дифференциального преобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока ®О управления соединен с управляющим входом коммутатора, а выход выборки соединен со счетным входом реверсивного счетчика, прямые выходы разрядов реверсивного счетчика соединены, Я с входами преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с входом опроса регистра, инверсный выход последнего разряда реверсивного счетчика соединен с S -входом

Я вЂ” 5 -триггера, R -вход которого соединен с входом установки нуля, Я -выход соединен с входом сложения, а 9 -выход — с входом вычитания реверсивного счетчика.

На чертеже представлена схема предлагаемого гравиметра.

Гравиметр состоит из демифированной в жидкости кварцевой чувствительной системы 1, емкостного преобразователя, состоящего иэ двух пар неподвижных 2 и одной пары подвижных

3 вертикальных пластин, коммутатора 4, катушки 5 индуктивности, выполненной на тороидальном .сердечнике, ВЧ-генератора б, дифференциального преобразователя 7 частота-код, регистра 8, сумматора 9, преобразователя 10 кодчисло импульсов, реверсивного счет;. чика 11, R — - Б -триггера 12 и блока

13 управления, Гравиметр работает следующим образом. б

Изменение силы тяжести и вертикальные инерционные ускорения вызывают отклонение кварцевой чувствительной системы 1 и изменение положения подвижных пластин 3 относительно неподвижных пластин 2. Емкостной преобразователь, состоящий из неподвижных 2 и подвижных 3 пластин, имеет большую крутизну преобразования перемещений. В качестве кварцевой чувствительной системы 1 использована жесткая кварцевая система, которая имеет меньшие габариты и углы закручивания торсионного подвеса малую чувствительность к горизонтальным ускорениям.

Для уменьшения дрейфа нуля емкостного преобразователя при одновременном увеличении диапазона линейности, колебательный контур ВЧгенератора б содержит катушки 5 индуктивности и попеременно подключаемые с помощью коммутатора 4 конденсаторы. На выходе ВЧ-генератора 6 подключению каждого иэ конденсаторов соответствуют сигналы с частотами 1, и f . .Измерение сводится к вычислению разности частот которая определяется в дифференциальном преобразователе 7 частота-код.

Время одного измерения мало по сравнению с временем дрейфа параметров, поэтому, вычисляя разницу частот л1 одновременно уменьшают погрешность, связанну0 с изменением параметров элементов. фильтрация помех выполняется путем демпфирования в жидкости кварцевой чувствительной системы 1, Для улучшения фильтрации инерциальной помехи используется цепь: преоб.

1121639 разователь 7 частота-код, регистр 8, сумматор 9, выполняющая операцию интегрирования первого, второго и более высокого порядка для числа измерений, кратного системе счисления, в которой происходит су ирование в . 5 сумматоре 9 (например, для двойного сумматора это число кратно 2 ).

Если, например, выполняется операция интегрирования второго порядка, то весовые коэффициенты et; каждого 10 разряда счетчика 11 изменяются по закону a; = О 1; при Oct;cT„«/2 и где т„„ — время интегрирования; номер измерения. 15

До начала цикла содержимое узлов обнуляется, Р— S --триггер -12 переводит в состояние суммирования реверсивный счетчик 11, выполненный по схеме двоичного счетчика, реализую- yg щего линейный закон нарастания величины весовых коэффициентов. Сигнал выборки поступает в реверсивный счетчик 11. Операции умножения на весовой коэффициент и суммирования выпол- 25 няются до прихода следующего сигнала выборки. Информация о величине весового коэффициента преобразуется преобразователем 10 код-число импульсов, выходные импульсы которого опрашивают регистр 8, период между импульсами опроса превышает время, необходимое для суммирования числа, поступа ющего из преобразователя 7 частотакод, с содержимым сумматора 9. По истечении времени, равного 0,5 Т„„, реверсивный счетчик 11 заполняется, и R — - -триггер 12 устанавливается по 5 -входу в противофазное состояние. Реверсивный счетчик 11.становится вычитающим, причем операция вы- . читания выполняется до момента установления его в ноль, после чего со старших разрядов сумматора 9 в параллельном коде снимается результат интегрирования, и описанные операции повторяются.

Для реализации закона изменения весовых коэффициентов другого вида следует изменить структуру реверсивного счетчика ll, предусмотреть переход от операции интегрирования одного порядка к операции интегрирования другого порядка, для чего достаточно коммутировать входы преобразователя

10 код-число импульсов на выходы реверсивного счетчика 11 с соответствующей структурой.

Изобретение позволяет повысить точность благодаря уменьшению дрейфа нуля, увеличению диапазона линейности, улучшению фильтрации инерциальной помехи.

1121639

Составитель В.Попадько

Редактор Л..Алексеенко . Техред М.Кузьма Корректор В.Бутяга

Заказ 7976/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушакая наб., д.4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4