Вариометр

 

Изобретение относится к гравиметрии и может быть применено для регистрации и измерения быстрых вариаций Градиента ускорения силы тяжести в заданном направлении исследуемой области пространства. Цель изобретения - повышение быстродействия вариометра . Вариометр содержит источник монохроматического излучения, делительный оптический элемент, оптические системы ввода, связанные с волоконно-оптическим интерферометром, датчики гравитационного поля, связанные посредством жидкостей с интерферометром , фотозлектронный преобразог ватель, делитель и регистратор. Новым является использование волоконнооптического интерферометра в качестве чувствительного элемента, связанного посредством соответствующих объемов жидкости с датчиками гравитационного поля. 1 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН:

А1 (51) 5 С 01 V 7/00 7 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHQMY CBHQETEflbCTBV (54) ВАРИОМЕТР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23. 08. 90. Бюп. P.- 31 (21) 4014582/24-25 (22) 22. 01. 86. (72) В.А. Кащей (53) 528. 563 (088. 8) (56) Грушннский Н.И. Основы гравимет-. рии. М.: Наука, 1983, с. 278.

Акимов О.А., Манукин А.Б. Двухмаятниковый граднентометр. Иэв. AH СССР

Физика Земли, 1985, У 5, с. 94 ° (57) Изобретение относится к гравиметрии и может быть применено для регистрации и измерения быстрых вариаций градиента ускорения силы тяжести в заданном направлении исследуемой области пространства. Цель изобретения — повьипение быстродействия вариометра. Вариометр содержит .источник монохроматического излучения, делительный оптический элемент, оптические системы ввода, связанные с волоконно-оптическим интерферометром, датчики гравитационного поля, связанные посредством жидкостей с интерферометром, фотоэлектронный преобразо-, ватель, делитель и регистратор. Новым является использование волоконнооптического интерферометра в качестве чувствительного элемента, связанного посредством соответствующих объемов кидкости с датчиками гравитационного поля. ил.

1384040

Изобретение относится к. гравиметрни и может быть применено для измерения быстрых вариаций вторых производных потенциала силы тяжести во времени.

Цель изобретения - повьппение быстродействия вариометра при измерении переменных по времени горизонтальных или вертикальных градиентов ускорения силы тяжести.

Блок-схема предлагаемого вариометра показана на чертеже.

Вариометр содержит источник моно-, хроматического излучения 1, посредством делительного оптического эле- . мента 2. первой 3-1 и второй 3-2 оптических систем ввода связанный с интерферометром, измерительные каналы которого выполнены в виде первого

4-1 и второго 4-2 замкнутых сосудов с заключенными в них первым 5-1 ивторым 5-2 световодами, погруженными в первый 6-1 и второй -6-2 объемы жидкости, при этом первый световод 5-1 посредством первого объема жидкости

6-1 связан с первым 7-1 откалиброванныи по массе датчиком гравитационного поля, а второй световод 5-2 посредством второго объема жидкости

6 2 связан с вторым 7-2 откалиброванным по массе датчиком гравитацнон. ного поля, первый 4-1 и второй 4-2 замкнутые сосуды с заключенными в светаводамн 5-1 и 5-2 и жидкостямн

6-1 и 6-2 помещены s первую 8-1 и вторую 8-2 термостатированные камерь» соответственно. Выходы интерферометра через третью 9-1 и четвертую

9-2 оптические системы ввода излучения связаны с входом фотоэлектронного преобразователя 10, выход которого подключен к первому входу делителя 11 °

Вариометр содержит также лазерный дальномер 12„ установленный йа тер-. мостатированной камере 8-1 и связанный оптически со световозвращателем (уголковьм отражателем) 13, устанавливаемом на термостатированной камере 8-2. Информация о расстоянии между датчиками гравитационного поля поступает на второй вход делителя выход которого связан -с входом регистратора 14.

Предложенный вариометр работает следующим образом.

Излучение монохроматического источника делится делительиым оптн2 ческим элементом .2 на два равных потока, которые проходят через первый

5-1 и второй 5-2 световоды, поступают через третью 9-1 и четвертую

9-2 оптические системы ввода на вход фотоэлектронного преобразователя 10, а затем - на первый вход целителя

11, который осуществляет математичес-. кую операцию деления разности ускорений силы тяжести в точках расположения гравитационных датчиков 7"1 и

7-2 на расстояние между ними. Фото, электрический преобразователь 10 регистрирует разность оптических сигналов, прошедших первый 5-1 и второй

5-2 световоды (по изменению интерференционной картины). Эта разность фаэ обусловлена различием в оптических длинах первого 5- 1 и второго 5-2 световодов, порождаемом различием в, сжатии первого световода 5-1 под действием гидростатического давления первого объема жидкости 6-1 на кото25 рую в свою очередь оказывает механическое воздействие датчик 7-1, и в сжатии второго световода 5-2 под гидростатическим воздействием второго объема жидкости 6-2, на которую в свою. очередь оказывает механическое воздействие датчик 7-2. Делитель 11 осуществляет также операции калибровки поступивших на его входы сигналов.

Цель калибровки состоит в том, чтобы выразить измеренный градиент ускорения силы тяжести в этвешах (по-. казания снимают с регистратора 14).

Гравитационный сигнал н первой точке измерения принимается первым датчиком 7-1, затем этот сигнал пре40 образуется в упругие колебания первого объема жидкости 6-1, которые воздействуют на первый световод 5-1 и приводит к изменению его оптической длины.

Гравитационный сигнал вс» второй точке измерения принимается вторым . датчиком 7-2, затем этот сигнал преобразуется в упругие колебания Вто» рого объема жидкости 6-2, которым воздействуют на второй световад 5-2 и приводят к изменению его оптической длины, В случае пространственного -однородного гравитационного поля раэность

55. фаэ оптических сигналон на выходе первого 5-1 и второго 5-2 световодов равйа нулю, поскольку разность их оптических длин равна нулю.

1384040

В -пространственно неоднородном гравитационном поле оптические длины световодов 5-! и 5-2 уже не равны друг другyр,что приводит к иэменепию интерференционной картины. По изменению разности фаз оптических сигналов на выходе первого и второго световодов 5-! и 5-2 судят о величине равности ускорений силы тяжести в двух точках- измерения-. Искомый градиент ускорения силы тяжести в заданном направлении находят как результат деления полученной разности ускорений силы тяжести ag в двух точках на расстояние Ь8 между этими точками, измеренное дальномером. Эту опе-. рацию осуществляет делитель 11. для измерения горизонтальных градиентов ускорения силы тякести V „ или И „ необходимо расположить оба датчика гравитационных полей (вместе с соответствующими элементами устройства) в двух точках на одной за- . данной горизонтальной прямой х или у и измерить с необходимой точностью расстояние дх или hy между этими . точками. Соответствующие градиенты находятся как частное от деления 6g на д х или бу.

Для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести (W ) о6а датчика гравитационных полей (нместе с соответствующими элементами устройства) располагают на заданном расстоянии друг от друга вдоль одной вертикальной линии z. Величину грациента находят как частное от деления 4g íà b,z, где а г — расстояние между датчиками, измеренное дальномером. Операции нахождения градиентов И „, М „ и Ы осуществляются делителем 11 и регистратором 14.

Формула изобретения

Вариометр, содержащий два датчика гравитационного поля, разнесенных на заданное расстояние, чувствительный элемент, устройство для измерения расстояния между пробными массами, регистратор градиента ускорения силы тяжести, о т л и ч а ю щ.и Я с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, ои содержит источник моно" хроматического излучения, делительный. оптический элемент, первую, вторую, третью и четвертую оптические системы ввода, первую и вторую термоста- тированиые камеры, причем первый и второй датчики гравитационного поля выполнены в виде откалиброванных по массе .тел, а система регистрации вы полнейа по схеме интерферометра, включающего перный и второй световоды, помещенные в первый и второй замкнутые сосуды, заполненные заданным первым и вторым объемами жидкости, при этом перный датчик гранита"

А ционйого поля гидравлически связан . с первым световодом посредством первого объема жидкости и вместе с первым свет нодом помещен в пернун тер25 мостатиронанную камеру, а второй датчик гравитационного поля гидравлическн связан со вторым снетонодом посредством второго объема жидкости и вместе с вторым снетонодом помещен во вторую термостатированную камеру, при этом выход источника монохроматического излучения через оптический целительный элемент, первый оптичес- кий элемент ввода, первьп» снетонод

Iè третий оптический элемент ввода связан с перньм входом фотоэлектронного преобразователя и через оптиФ ческий делительный элемент, второй оптический элемент ввода, второй

40 снетовод и четвертый оптический элемент ннода связан с вторым входом фотоэлектронного преобразователя, выход которого связан с первыи входом делителя, вьмод делителя связан

45 с входом регистратора, а устройство для измерения расстояния выполнено в виде лазерного дальномера, оптически связанного со снетовозвращателем, причем выход лазерного дальномера связан с вторьм входом делителя.

1Э84О40

Составитель В.Ляховец

Техред Л. Олийнык Корректор О. Кундрик

Редактор Т.йагова

Тираж 411 Подписное

ВНК1ПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий .

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

Заказ 3088

Произвпдсттенйо-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4