Гравиметр

 

1. ГРАВИМЕТР, содержащий вертикальную трубку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровнях датчиками давления, соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединен с регистратором, о тли чающийся тем, что, с целью повьшения его производительности и точности, вертикальная трубка выполнена из кварца, герметична, содержит ртутный поршень , разделяющий ее внутри на верхний и нижний измерительньй объемы, в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов, измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители, выходы которых соединены с входами посредст;вом управляемых обратных связей, генератор синхроимпульса, первьй и второй детекторы, первый и торой двухуровневые компараторы, .генератор счетных импульсов, первую и вторую схемы И, реверсивный счетчик , причем входы первого и второго усилителей соединены соответственно с верхним и нижним кварцевыми резонаторами , а выходы соответственно через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов которых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выходы первого опорного (Л сигнала компараторов соединены с входами первой схемы И, а второго опорного г;игнала - с входами второй схемы И, третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов , а выходы - соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистратора. со 2. Гравиметр по п. 1, о т л иОд чающийся тем, что содержит О) сифон, объем которого изменяется с помощью микрометрического винта, соединенный посредством патрубка с измерительным объемом герметичной кварцевой трубки.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SU 141366

4(51) С 0 Ч 7 00

Qll@CAeHE ИЭОБРЕТ Ния

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3463038/24-25 (22) .18.05.82 (46) 23.02.85. Бюл. У 7 (72) А.Л.Алейников, В.И.Уткин и В.Н.Овчинников (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт геофизики Уральского научного центра АН СССР (53) 550.83(088.8) (56) 1. Патент Франции Ф 2090022, кл. G 01 Ч 7/00, опублик. t972.

2. Патент США Р 3465593, кл. 73-382, опублик. 1969 (прототип). (54)(57) 1. ГРАВИИЕТР, содержащий

/ вертикальную трубку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровнях датчиками давления, соединенными . с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединен с ре- . гистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения его производительности и точности, вертикальная трубка выполнена из кварца, герметична, содержит ртутный пбршень, разделяющий ее внутри на верхний и нижний измерительный объемы, в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов, измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители, выходы которых соединены с входами посредством управляемых обратных связей, генератор синхроимпульса, первый и второй детекторы, первый и второй двухуровневые компараторы, генератор счетнйх импульсов, первую и вторую схемы И, реверсивный счетчик, причем входы первого и второго усилителей соединены соответственно с верхним и нижним кварцевыми резонаторами, а выходы соответственно через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов которых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выходы первого опорного сигнапа компараторов соединены с входами первой схемы И, а второго опорного сигнала — с входами второй схемы И, третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы — соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистратора.

2. Гравиметр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что содержит сифон, объем которого изменяется с помощью микрометрического винта, соединенный посредством патрубка с измерительным объемом герметичной кварцевой трубки.

1 11413

Изобретение относится к геофизике. а более конкретно — к устройствам для измерения ускорения силы тяжести, и может быть использовано в различных условиях измерений — в скважинах, на неподвижном основании, на движущейся платформе.

Известны гравиметры, содержащие кварцевую пластину, закрепленную консольно на вертикальном основании, 10 деформирующуюся под воздействием силы тяжести на ее свободный конец, соединенную генератором, выход которого соединен с частотомером Г1 ).

Недостатком устройства является малая чувствительность и низкая производительность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гравиметр, содержащий вертикальную труб- ку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровнях датчиками давления, соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединен с регистратором (2 ).

Недостатком известного устройства являются низкие производительность и точность, Цель изобретения — повышение про30 изводительности и точности.

Указанная цель достигается тем, что в гравиметре, содержащем вертикальную трубку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещен- З5 ными в ней на разных уровнях датчиками давления, соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединен с регистратором, вертикальная трубка выполнена иэ кварца, герметична, содержит ртутный поршень, разделяющий ее внутри на верхний и нижний измерительные объемы, в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов, .45 измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители, выходы которых соединены с входами посредством управляемых обратных связей, генератор синхроимпульса, первый и второй детекторы, перый и второй двухуровневые комнараторы, генератор счетных импульсов, первую и вторую схему И, реверсивный счетчик, причем входы первого и второго усилителей соединены соответственно с верхним н нижним кварцевыми резонаторами, а выходы .соответственно

66 2 через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого

I и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов кото рых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выходы первого опорного сигна ла компараторов соединены с входами первой схемы И, а второго опорного сигнала — с входами второй схемы И, третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы — соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистратора.

При этом гравиметр содержит сифон, объем которого изменяется с помощью микрометрического винта, соединенный посредством патрубка с измерительным объемом герметичной кварцевой трубки.

На чертеже представлена блок-схема гравиметра.

Гравиметр содержит герметичную кварцевую трубку 1, куда помещен ртутный поршень 2, разделяющий объем кварцевой трубки 1 на верхний измерительный 3 и нижний измерительный 4 объемы, где установлены верхний 5 и нижний 6 кварцевые резонаторы.

Сифон 7 соединен с верхней частью герметичной кварцевой трубки 1 посредством патрубка 8. Внутренний объем сифона 7 регулируется микрометрическим винтом 9. Подвес 10 служит для вертикальной установки герметичной кварцевой трубки 1. Электронная измерительная схема 11 содержит первый и второй усилители 12 и 13 с управляемыми обратными связями 14 и 15, генератор синхроимпульса 16, первый 17 и второй 18 детекторы, первый 19 и второй 20 компараторы, генератор 21 стабильной частоты, первую 22 и вторую 23 схемы И, реверсивный счетчик 24. Входы первого 12 и второго 13 усилителей соединены с верхним 5 и нижним 6 кварцевыми резонаторами. Выход реверсивного счетчика 24, являющийся выходом электронной измерительной схемы 11, соединен с входом регистратора 25.

Гравиметр работает следующим образом.

При вертикальном положении герметичной кварцевой трубки 1 ртутный поршень 2 смещается вниз, давление

11413

3 в верхнем измерительном объеме 3 уменьшается, а в нижнем измерительном объеме 4 — увеличивается. Генератор синхроимпульса 16 во время подачи синхроимпульса замыкает управляемые обратные связи 14 и 15 первого 12 и второго 13 усилителей, которые работают при этом как генераторы с кварцевыми резонаторами 5 и 6. В момент окончания синхроимпульса управ- 10 ляемые обратные связи 14 и 15 размыкаются, колебания на выходах первого 12 и второго 13 усилителей начинают затухать с коэффициентом затухания, обратно пропорциональным давлению, воздействующему на соответствующий кварцевый резонатор.

Сигналы с выходов первого 12 и второго 13 усилителей детектируются первым 17 и вторым 18 детекторами, щ сравниваются с опорными напряжениями с помощью первого и второго компараторов 19 и 20, после чего поступают на входы первой 22 и второй 23 схем И.. 2S

Компараторы 19 и 20 сравнивают поступающее на их входы напряжение с двумя уровнями опорного напряжения каждый, выдавая сигнал совпадения с первым уровнем по первому выходу,. а сигнал совпадения со вторым уров.нем — по второму. На вход первой схемы 22 И поступают, таким образом, сигналы первого уровня. первого ком аратора 19 и первого уровня второго

:компаратора 20. Серия импульсов, 3$ поступающая с выхода первой схе;мы 22 И на вход "минус" реверсивно-! го счетчика 24, равна по длительности промежутку времени между моментами достижения выходными сигналами первого t2 и второго 13 усилителей верхнего опорного уровня, а серия импульсов, поступающая на вход

"плюс" реверсивного счетчика 24 с выхода второй схемы И 23, пропорциональна по длительности и числу импульвов промежутку времени между моментами достижения указанными сигналами нижнего. опорного уровня.

Число импульсов в реверсивном счетчике 24 в результате вычитания и сложения по входам "минус" и "плюс", пропорциональное величине ускорения свободного падения, фиксируется регистратором 25. По окончании счета цикл повторяется.

Испытания макета устройства показывают, что погрешность единичного отсчета не превышает величины 0,05 м Гл,,а погрешность при измерении в режиме накапливания не превышает величины 0,01-0,005 мГл. Время измерений на точке порядка 1 мин.

Изобретение позволяет повысить производительность и точность измерений благодаря использованию дифференциального метода измерений разности давлений в объемах герметичной трубки, разделенной посредством ртутного поршня, использованию кварцевых резонаторов для измерения давлений в объемах и электронной измерительной схемы, позволяющей

4 осуществить автоматизацию процесса измерений в цифровом виде разности времен затуханий кварцевых резонаторов, пропорциональной величине ускорения силы тяжести.

1141366 tl.

Составитель В.Попадько

Редактор П.Коссей Техред Л.Мартяшова Корректор Г.Огар

Заказ 491/34 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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