Гравиметр
Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано при проведении высокоточных относительных измерений ускорения силы тяжести. Цель изобретения повышение точности измерений. Гравиметр, включающий чувствительную систему, содержит дополнительную чувствительную систему, имеющую меньший диапазон измерений чем у основной чувствительной системы и снабженную задающей системой. Дополнительная чувствительная система обладает повышенной механической чувствительностью по сравнению с основной системой и позволяет измерять малые разности ускорения силы тяжести с более высокой точностью. Задающая система точно задает силу, адекватную величине разности ускорения силы тяжести между пунктами, измеренной основной чувствительной системой. Она компенсирует соответствующие отклонения чувствительного элемента дополнительной чувствительной системы и выводит его в рабочий диапазон. Дополнительной чувствительной системой измеряется отклонение реальной разности ускорения силы тяжести между пунктами от заданной. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть применено при проведении высокоточных относительных измерений ускорения силы тяжести. Цель изобретения повышение точности измерений. На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого гравиметpа; на фиг.2 схема задающего устройства. Предлагаемый гравиметр включает в себя основную 1 и дополнительную 2 чувствительные системы. Последняя, кроме того, снабжена задающей системой 3. Чувствительные системы содержат чувствительные элементы 4 и 5, индикаторы 6 и 7 малых перемещений, регистрирующие устройства 8 и 9, диапазонные устройства 10 и 11, устройства 12 и 13 для компенсации и измерения силы тяжести, устройства 14 и 15 для компенсации действия температуры, устройства 16 и 17 для нивелирования чувствительных элементов, устройства 18 и 19 для компенсации влияния атмосферного давления. Задающая система 3 содержит устройство 20 ввода информации, микропроцессорное устройство 21 управления и обработки данных, устройство 22 отображения, цифро-аналоговый преобразователь 23 и задающее устройство 24. Чувствительный элемент 5, с которым связано задающее устройство 24, состоит из рычага 25 с грузом 26, имеющего ось 27 вращения, и прикрепленной к нему пружины 28. Задающее устройство 24 выполнено в виде конденсатора, состоящего из двух неподвижных пластин 29, и подвижной пластины 30, жестко связанной с рычагом 25 чувствительного элемента 5. Диапазон измерений основной чувствительной системы 1 достигает 5000 мГал при погрешности измерений 0,01-0,03 мГал. Для регистрации изменения положения груза в ней применяется индикатор 6 малых перемещений. Мерой разности ускорения силы тяжести является значение тока. На одно измерение основной чувствительной системой 1 требуется около 5 мин. Дополнительная чувствительная система 2 подобна основной. Диапазон измерений дополнительной чувствительной системы составляет 5 мГал при точности измерений 0,001-0,003 мГал. Рейсы ведутся общеизвестными способами. Перед наблюдениями для поддержания постоянного температурного режима на все время измерения включаются устройства 14 и 15. После установки гравиметра на репер и приведения чувствительных элементов 4 и 5 в горизонтальное положение с помощью устройства 16 и 17 для нивелирования прибору дают отстояться несколько минут, а микропроцессорное устройство 21 управления и обработки данных переводят в рабочий режим. Компенсация измерения силы тяжести, действующей на чувствительный элемент 4, выполняется устройствами 8 и 12. Компенсация и измерение остаточной величины силы тяжести, действующей на чувствительный элемент 5, выполняется устройствами 11 и 13. Индикаторами 6 и 7 служат фотоэлектрические устройства, на выходе которых расположены регистрирующие устройства 8 и 9. Для исключения влияния атмосферного давления на чувствительные элементы 4 и 5 используются барокомпенсаторы. Измеренное на опорном пункте с помощью устройства 10 и 12 отсечное значение ускорения силы тяжести через устройство 20 ввода информации заносится в память микропроцессора 21 и хранится там в течение всего рейса. Одновременно с изменением силы тяжести на опорном пункте задающая система 3 на основе заложенных в микропроцессорное устройство 21 программ и поступающих с индикатора малых перемещений данных производит автоматическую настройку чувствительного элемента 5 в нулевое положение, т.е. выводит рычаг 25 элемента 5 в середину диапазона. Величина силы, которую создает при этом задающее устройство 24, также заносится в память микропроцессорного устройства 21. При измерениях на исследуемых пунктах она служит отсечной величиной при компенсации разности ускорения силы тяжести. По окончании измерения микропроцессорное устройство 21 переключается на режим хранения данных, а гравиметр приводится в транспортабельное состояние и перевозится на новый пункт. На исследуемом пункте аналогично предыдущему с помощью устройства 10 и 12 снимается новое значение отсчета с чувствительного элемента 4, которое заносится в память микропроцессорного устройства 21 через устройство 20. По окончании ввода информации рассчитанное микропроцессорным устройством 21 по разности отсчетов основной чувствительной системы 1 на опорном и исследуемом пунктах значение разности ускорения силы тяжести отображается на соответствующем устройстве 22 и передается в цифро-аналоговый преобразователь 23. Последний переводит цифровой код в постоянный по своему значению ток. Ток подается на задающее устройство 24, где с помощью неподвижных пластин 29 конденсаторов создается электростатическое поле, действующее на подвижную пластину 30, жестко прикрепленную к рычагу 25 чувствительного элемента 5. Задающее устройство 24 создает силу, равную сумме измеренной величины разности ускорения силы тяжести между пунктами и начальной величины компенсирующей силы, выводящей чувствительный элемент 5 в нулевое положение. Таким образом, с высокой точностью задается разность ускорения силы тяжести, причем рычаг 25 чувствительного элемента 5 оказывается в рабочем диапазоне. С помощью устройств 11 и 13 измеряется отклонение заданной разности от реальной, при которой элемент 5 должен оказаться в нулевом положении. Вычитание заданной разности ускорения силы тяжести с измеренной дополнительной чувствительной системой 2 величины позволяет определить разность ускорения силы тяжести с погрешностью 0,001-0,003 мГал. Это вычисленное в микропроцессоре 21 точное значение отображается на устройстве 22. По окончании измерения гравиметр приводится в транспортабельное состояние и перевозится на новый пункт.
Формула изобретения
1. ГРАВИМЕТР, содержащий чувствительную систему, включающую чувствительный элемент, индикатор малых перемещений, диапазонное устройство и устройство для компенсации и измерения силы тяжести, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен дополнительной чувствительной системой, включающий чувствительный элемент, индикатор малых перемещений, диапазонное устройство и устройство для компенсации и измерения силы тяжести, при этом дополнительная чувствительная система имеет меньший, чем у основной чувствительной системы, диапазон измерений, и связанной с ней задающей системой, состоящей из устройства ввода информации, подключенного к микропроцессорному устройству управления и обработки данных, выход которого соединен с входом устройства отображения и входом цифроаналогового преобразователя, подключенного к задающему устройству, связанному с чувствительным элементом дополнительной чувствительной системы. 2. Гравиметр по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости работ за счет автоматической настройки чувствительного элемента дополнительной чувствительной системы в нулевое положение и автоматической компенсации разностей ускорения силы тяжести, к микропроцессорному устройству управления и обработки данных дополнительно подключен индикатор малых перемещений дополнительной чувствительной системы, а задающая система связана с основной чувствительной системой посредством устройства ввода информации, один из входом которого соединен с диапазонным устройством основной чувствительной системы, а другой с устройством для компенсации и измерения силы тяжести основной чувствительной системы. 3. Гравиметр по п.1, отличающийся тем, что задающее устройство выполнено в виде конденсатора, состоящего из двух неподвижных пластин, подключенных к цифроаналоговому преобразователю и подвижной пластины, жестко связанной с чувствительным элементом дополнительной чувствительной системы. 4. Гравиметр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он содержит не менее двух дополнительных чувствительных систем с последовательно уменьшающимися диапазонами измерений и снабженных задающими системами, каждая из которых подключена к предыдущей дополнительной чувствительной системе.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
