Гравитационный вертикальный градиентометр

 

(19) RU (11) (51) 5 G 01 V 7 14

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " „ :

К ПАТЕНТУ (2O 4954813/25

{22) 27.06.91

{46) 15.11.93 Бюл. Ия 41-42 (76) Субботин Владимир Михайлович (54) ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ

ГРАДИЕНТОМЕТР (57) Использование: область измерительной техники, в частности для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести. Сущность: градиентометр содержит три груза, каждый из которых снабжен датчиком перемещений, усилителем и датчиком сипы, кроме того. предусмотрено два дополнительных датчика силы. которыми снабжены первый и второй грузы, при этом входы дополнительных датчиков силы первого и второго грузов соединены с входом датчика силы третьего груза, а датчики силы первого и второго грузов соединены со счетно-решающим блоком. 1 ил.

2003137 (2) П3 =сЕ

К 1

Кцсэ

Кцс2

П2 ——

Кцсэ (3) Изобретение относится к измерительной технике H предназначено для измерения вертикального градиента ускорения

СИЛЫ тяжЕСтИ IIIIzz, Известен вертикальный гравитационный градиентометр, содержащий вакуумированный корпус с размешенными в нем массами, усилитель, регистратор и подставку (1).

Недостатком его является то, что его чувствитель IOGTb к измеряемому градиенту практически равна нулю, так как относительное llepeIIeu!elise масс практически происходит по одному и тому >ке закону, !

Лзвест ен вертикальный градиентометр, cDде р жа в !ий lу вств ител ь н y ID систему из двух грузов, расположенных на разных высотах, и пружин (2j, Недостатком этого градиентометра является наличие значительных методических погрешностей от ускорения силы тяжести g и ускорения а"обьекта (в случае установки градиентометра на подвижный обьект), так как он содержит два груза, система реагируQT На g, а и VzZ И РаЗДЕЛИТЬ ЭТИ ВЛИЯНИЯ невозможно.

Цепь изобретения — повышение точности измерения и возможности измерения на подвижном основании.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого градиентометра; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1.

На разных высотах B трех корпусах 1, 2, 3 расположены грузы чувствительной системы в виде магнитов 4 и 5, 6» 7, 8 и 9, полюсныx наконечников 10 и 1 1, 12 и 13, 14 и 15, магнитопроводов 16 и 17, 18 и 19, 20 и

21, предусмотрены не два, а три груза.

В зазорах между полисными наконечниками и магнитопроводами установлены каркасы 22, 23, 24 катушек 25, 26 и 27, 28 и

29, Каркасы 22-24 с помощью стоек 30-32 прикреплены к корпусам 1-3.

Грузы снабжены электрическими пружинами в виде датчиков 33, 34, 35 перемещений, блоков усилителей 36, 37, 38 и датчиков сил в виде катушек?5, 27, 29, постоянных магнитов 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, полюсных наконечников 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15 и магнитопроводов !6 и 17, 18 и 19, 20 и 21.

Два груза снабжены дополнительными датчиками силы в виде обмоток, размещенных в зазорах между полюсными наконечниками 12 и 13, 14 и 15 и магнитопроводами

18» 19, 20 и 21, Входы обмоток соединены с входом обмотки датчика силы третьего груза, Входы обмоток электрических пружин двух грузов соединены с входом счетно-решающего блока 39, 5

Предусмотрено устройство для электромагнитного центрирования грузов, Для каждого из трех грузов оно состоит из статора

40 с четырьмя полюсами 41, между которыми находятся центрируемые алюминиевые трубки 42 и 43. Обмотки полюсов 41 питаются током повышенной частоты 1000 — 2000

Гц и включены последовательно одна с другой так, что полюсы статора чередуются.

Центрирование грузов может осуществляться и по-иному, например механическими исправляющими (или направляющей) с оживлением грузов подачей переменного напряжения в обмотки электрических пружин, направляющей в виде упругих элементов малой жесткости, В блоках усилителей 36-38 электрических пружин могут быть предусмотрены интегрирующие звенья, Корпуса 1 — 3 закреплены на основании 44, В нерабочем положении градиентометра предусматривается арретирование подвижных элементов (т.е. грузов) с помощью арретиров.

В рабочем положении ось чувствительности градиентометра расположена. по направлению силы тяжести.

Предлагаемый градиентометр работает следующим образом, .

Датчика силы электрической пружины (верхнего груза по чертежу) в установившемся режиме (или в полосе пропускания измерителя) уравновешивает силу от ускорения основания, на котором установлен градиентометр, и ускорения силы тяжести центра масс этого груза

Fa = гпэ (9 + а), (1) где Рэ — сила датчика силы; аэ — масса верхнего груза.

Датчики силы электрических пружин и дополнительных датчиков сил двух других грузов также уравновешивают силу от ускорения основания и ускорения силы тяжести центра масс этих грузов

Fq+ п1Еэ = m1(g+ а+ 4гН1)

F2+ П2РЗ = ITI2 (9+ а+ wzzH2) где F1 и F2 — сила датчика сил электрических пружин;

m< и m2 — массы двух других грузов;

2003137 (5) m1= п1гпЗ - 0 гп2 - п2глз 0

ГДЕ Kgc1 И Kgc2 — КРУтИЗНа СтатИЧЕСКОй ХаРаК- теристики дополнительных датчиков силы нижних па чертежу грузов соответственно;

Н1 и Н2 — расстояние между центрами масс верхнего и нижних двух грузов соответствен но.

Из (1) и (2) получаем:

F1= m1(g+ а+i zzН1) — n1тз(g+ а) . (4)

F2 = гп2 (g + 3 + wzzH2) - 112m3 (g + а) откуда получаем а) в случае обеспечения в приборе (при ега изготовлении и юстиравке) F1, F2

П11 «-«1 <2 «12 . б) в случае обеспечения

Формула изобретения

ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ГРАДИЕНТО«ЛЕТР, содер>кащий размещенну а в корпусе чувствительную систему из двух грузов, расположенных на разных высотах, преобразователь и регистрирующую систему, атлича ащийся тем, чта, с целью повышения точности измерений, градиента JiQTp содер>кит три груза, каждый из которых размещен и закреплен в отдельном корпусе, каждый из которых установлен на основании на разных высо(m1 A1m3) m2Í2 (m2 п2гпз) п11Н1 0 (7)

Ш1Н1 - m2H2 0

F1 Е2 п>1 Н1 гп2 Н2

5 в) в случае

Ь= (m1 -n«ma) m2H2 (п12- п2п13)п11Н1 Ф 0

wzz (9)

F1 m2 F«2 Р2 п11 Н1

10 По этим соотношениям в счетно-решающем блоке 39 определяется н . Эти вычисления может выполнить и оператор. г1роисходит разделение влияния g+ а и я и определяется а без методической погрешности ат g и от ускорения объекта

"а", т.е. повышается точность и обеспечивается возможность измерения на подвижном основании.

20 (56) Авторское свидетельство СССР

N. 21 « 807, кл. С 01 V 7! 14, 1966.

Юзефович АЯ, и Огородова Л.В. Гравиметрия, M. Недра, 1980, с. 256. тах, преобразователь выполнен в виде трех систем, каждой из которых снабжен груз, при этом каждая система включает

30 датчик перемещений, усилитель и датчик силы, преобразователь также содержит два дополнительных датчика силы, которыми снабжены первый и второй грузы, при этом входы дополнительных датчиков силы

35 первого и второго грузов соединены с входам датчика сипы третьего груза, а датчики силы первого и второго грузов соединены с регистрирующей системой, выполненной в виде счетно-решающего блока.. «0 ее

ФМАЮ Ф Л ФФ

/ГУФИ

ЛГХУ ФГЛГРФ 1

ГАУУХФУАРАГ

° °

° ° Ф ° ° е

Ф I I !

° °

Ф е ° ю . I

° °: ° ю

1 °

° ° I I

p s rxrwwr. e юкккюглеМ кю гккю мч.

Ф S

Ф

Ф

Ф, IH еф ф .

I лыыя кю юг «мч А

Ф у