Гравиметр

 

1. ГРАВИМЕТР, содержащий сосуд с цилиндрической герметичной полостью , куда помещено ферромагнитное твердое тело, источник электромагнитного поля и датчик положения, отличающийся тем, что, с . ) целью уменьшения динамической погрешности , он содержит датчик электро (l- aV p.) U-alHt VA А магнитного поля, соединенный с выходным усилителем, привод, кинематически связанный с сосудом, цилиндрическая герметичная полость сосуда имеет форму тора и заполнена жидкостью на величину заданного объема, один из торцов сосуда выполнен прозрачным , ферромагнитное тело выполнено в виде цилиндра с продольным отверстием , охватывающим внутреннюю стенку тора, и имеет зеркальные торцы, выход датчика положения соединен чеpe s усилитель с обмоткой источника электромагнитного поля, выполненной в виде солелоида и охватывающей сосуд, при этом плотность жидкости вьше усредненной плотности ферромагнитного твердого тела, а объем жидкости . задан -соотношением С ((-1 2аг макс гмакс

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЮИЦ

РЕСПУБЛИК

091 01) заа а01V700

ГОСУДМ СтжННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

„1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j."-: .

И АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

a(» и " " a )H ®гмакс

1441

Я 4 —,(- — „)(» )

8 1 т гмакс

И41 1

g4 где Д иН е (21) 3530676/24-25 (22) 03, 01, 83 (46) 2 3. 11.84.Бюл. У 43 . (72) Ю.А. Абрамов и В, В. Терешков (53) 550. 830 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 748322, кл. С 01 Ч 7/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

11» 505979, кл.G 01 V 7/00, 1973 (прототип). (54) (57) . ГРАВИ1»1ЕТР, содержащий сосуд с цилиндрической герметичной полостью, куда помещено ферромагнитчое твердое тело, источник электромагнитного поля и датчик положения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности, он содержит датчик электросоответственно радиус и высота цилиндрической герметичной полости сосуда; соответственно радиус и высота ферромагнитного тверцого тела; радиальйый зазор между ферромагнитным твердым телом и полостью сосуда; угловая скорость вращения сосуда; коэффициент кинематической вязкости жидкости; магнитного поля, соединенный с выходным усилителем, привод, кинематически связанный с сосудом, цилиндрическая герметичная полость сосуда имеет форму тора и заполнена жидкостью на величину заданного объема, один из торцов сосуда выполнен прозрачным, ферромагнитное тело выполнено в виде цилиндра с продольным отверстием, охватывающим внутреннюю стенку тора, и имеет зеркальные ториь1, выход датчика положения соединен через усилитель с обмоткой источника электромагнитного поля, выполненной в виде соленоида и охватывающей сосуд, при этом плотность жидкости

S выше усрецненной плотности ферромагнитного твердого тела, а объем жидкости . задан соотношением и 1» - соответственно плотность, усредненная по объему ферромагнитного твердого тела, и плотность жидкости;

Ъ Р я,окс — МакСимальНое ЗНачеНИе горизонтального ускорения.

2, Гравиметр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что датчик положения содержит источник когерентного излучения, полупрозрачное зеркало, три зеркала, собирающую призму, объектив и фотоприемник, оптичес1125 80

-ческой погрешности. измерения, обусловленной малым значением коэффициента демпфирования электромагнитного подвеса твердого тела, а также конеч ньпч временем измерения ускорения силы тяжести.

Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности.

Указанная цель достигается тем, что гравиметр, содержащий сосуд с цилиндрической герметичной полостью, куда помещено ферромагнитное твердое тело, источник электромагнитного поля и датчик положения, содержит датчик электромагнитного поля, соединенный с выходным усилителем,.привод, кинематически связанный с сосудом, цилиндрическая герметичная полость сосуда имеет форму тора.и заполнена жидкостью на величину заданного объема, один из торцов сосуда выполнен прозрачным, ферромагнитное тело выполнено в виде цидиндра с продольным отверстием, охватывакнцим внутреннюю стенку тора, и имеет зер" кальные торцы, выход датчика положения соединен через усилитель с обмоткой источника электромагнитного поля, выполненной в виде соленоида и охватывакнцей сосуд, при этом плотность жидкости выше усредненной плотности ферромагнитного твердого тела, а объем жидкости задан соотношением

- Ю.

Ч=" «(Q -а )Н+ ®гмакс

1444 " е

Pr а pg

P

Изобретение относится к геофизике,конкретнее к гравиметрии, и мажет быть использовано для определения ускорения силы тяжести на подвижном основании при проведении 5 гравиразведочных работ.

Известны гравиметры, содержащие сосуд, заполненный жидкостью с зер" кальной свободной поверхностью, двигатель, эталонное зеркало с парабо" лической зеркальной поверхностью, установленное над сосудом и обращенное зеркальной поверхностью в его сторону, источник когерентнога излучения, полупрозрачное зеркало, ус- 15 тановленное под углом 43 по отношению к оси симметрии сосуда и эталонного зеркала, отражающая поверхность кото" рого направлена в второну эталонного зеркала, а . также регистратор излу- 26 чения (1), Недостатком таких гравиметров является низкая точность измерения в условиях подвижного основания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является грави" метр, содержащий сосуд с цилиндричес" кой герметичной полостью, куда помещено ферромагнитное твердое тело, ЗО источник электромагнитного поля и датчик положения )2) .

Недостатком известного гравиметра является высокое значение динами35 объектив -попадает на вход фотоприемника, а отраженный от полупрозрачного зеркала и зеркального торца ферромагнитного тела луч попадает на вход фотоприемника через объектив, проходя через полупрозрачное зеркало и отражаясь от третьего зеркала и собиракнцей приз— мы, "o a е

g(Pr 1 — 11 — смаке а е- 1

3 1125 где R и Н вЂ” соответственно радиус и высота цилиндрической герметичной полости сосуда; а и 3 — соответственно радиус

5 и высота ферромагнитного твердого теда;

0 — радиальный зазор между ферромагнитным твердым телом и полостью сосу- щ да;

И вЂ” угловая скорость вращения сосуда, — коэффициент кинематической ВязкОсти жидкОстиу

fT и )g - соответственно плотность, усредненная по объему ферромагнитного твердого тела, и плотность жидкости; 20

Ф < ж о „- максимальное значение горизонтального ускорения.

Кроме того, датчик положения содержит источник когерентного излучения, полупрозрачное зеркало, три зеркала, собирающую приэму, объектив и фотоприемник, оптически свя. занные между собой и с зеркальным торцом ферромагнитного тела, при этом зеркала установлены в вершинах прямоугольника, а фотоприемник установлен напротив ребра собирающей призмы

Ъ таким образом, что прямой луч проходит полупрозрачное зеркало, отражается от первого зеркала, второго зеркала и собирающей призмы через объек- тив попадает на вход фотоприемника, а отраженный от полупрозрачного зеркала и зеркального торца ферромагнитного тела луч попадает на вход фото-40 приемника через объектив, проходя через полупрозрачное зеркало и отражаясь от третьего зеркала и собирающей призмы.

На чертеже изображена схема гравиметра.

Гравиметр содержит сосуд 1 с ци1 линдрической герметичной полостью, заполненной жидкостью 2, установлен- 50 ный в опорах 3. Сосуд 1 содержит ферромагнитное твердое тело 4, выполненное в виде цилидра с продольным отверстием, торцы ферромагнитного твердого тела 4 выполнены зеркальны- 55 ми. Сосуд 1 соединен кинематически с приводом 5, сообщающим сосуду 1 постоянную скорость Вращения в опо580 4 рах 3. Сосуд I имеет прозрачный торец 6. Источник 7 когерентного излучения оптически связан с полупрозрачным зеркалом 8, зеркалами 9"11, собирающей призмой 12, объективом 13 и фотоприемником 14. Последний через усилитель 15 соединен с

Обмоткой источника 16 электромагнитного поля. Датчик 17 электромагнитного поля, например датчик Холла, установлен внутри сосуда 1 и соединен с выходным усилителем 18. . Гравиметр работает следующим образом.

Сосуд 1 с жидкостью 2 и ферромагнитным твердым телом 4 приводится в равномерное движение с угловой скоростью И с помощью привода 5.

При заданном объеме жидкости 2 в полости сосуда 1 и о*ределенных параметрах ферромагнитного твердого тела 4 последнее в установившемся режиме вращается с угловой скоростью41 как взвешенное.

Объем жидкости V определяется иэ условия обеспечения минимума площади контакта ферромагнитного твердого тела 4 с жидкостью 2 при сохранении этого контакта в условиях воздействия внешнего возмущения s радиальной плоскости при наличии максимального горизонтального ускорения Ыгм, где r - радиус свободной поверхнос0 ти жидкОсти 2; ! а - радиус ферромагнитного твердого тела 4;

2 — смещение ферромагнитного твердого тела под действием радиальной возмущающей силы, которое равно (3);

0 — радиальный зазор между ферромагнитным твердым телом 4 и полостью сосуда — коэффициент кинематической

Вязкости жидкОсти 21

1 т - соответственно плотность, усредненная по объему ферромагнитного твердого тела 4, и плотность жидкости 2.

1125580

Объем жидкости У равен

7 «Я(® -г (Н-6)< «(R -> ) ( где К и Н - соответственно радиус и высота полости сосу" да 13 Я - высота ферромагнитного тела 4.

Учитывая (2) и (3) получают выражение (1).

Наличие силы тяжести вызывает смещение ферромагнитного твердого тела 4 вдоль оси вращения сосуда 1, которое определяется следующим образом. Оп.тический-луч от источника 7 когерснткого излучения поступает иа полупрозрачное зеркало 8, которое делит оптический луч на два. Один иэ лучей после отражения от зеркал 1О и 11 и одной иэ граней собирающей призмы 12 поступает через объектив 13 нв фотоприемник 14. Второй луч после полупрозрачного зеркала 8 проходит прозрачный торец б, отражается от зеркального торца Ферромагнитного твердого тела 4, снова проходит через проэрачньв1 торец 6 сосуда 1, а, затеи вновь полупрозрачное зеркало 8 и после отражения от зеркала 9 и второй грани собирвмщей призмы 12 через объектив 13 попадает на фотоприемник .14.Íàëè÷èå разности хода оптических лучей приводит к появлению интерференционной картины. Выводной сигнал фотоприемника 14 несет информацию о смещении ферромагнитного твердого тела 4, который после усиления подается на обмотку источника электромагнитного поля 16, которая при протекании через нее тока создает электромагнитную силу, препятствующую дальнейшему перемещению ферромагнитного твердого тела 4, т.е. осуществляется компенсация силы тяжести электромагнитной силой, Датчик 17 электромагнитного ноля совместно с выходным усилителем 18 является выходным каналом сигнала гравиметра.

Выполнение обоих торцов ферромаг-. нитного твердого тела 4 зеркальными необходимо для устранения неопределенности при его взвешивании в жидкости и последующего определения его положения вдоль оси вращения сосуда 1. Продольное отверстие в ферромагнитном твердом теле 4 необходимо для выравнивания давления в газовых полостях возле его торцов.

Изобретение позволяет уменьшить динамическую погрешность гравиметра по крайней иере в 2,5 раза, благодаря использованию гидродинамического подвеса ферромагнитного твердого тела, позволяющему при равных постоянных времени увеличить коэффициент демпфирования динамической системы гравиметра, 1125580

Составитель B.Ïîïàäüêî

Редактор P.Öèöèêà Техред А Бабииец

Корректор И.Иуска

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 8535/35 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5