Способ выставки в вертикаль лазерного луча баллистического гравиметра и гравиметр для его осуществления



Способ выставки в вертикаль лазерного луча баллистического гравиметра и гравиметр для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2522116:

Попов Анатолий Борисович (RU)

Изобретение относится к области гравиметрии и касается способа выставки в вертикаль лазерного луча баллистического гравиметра. Способ заключается в том, что проводят серию бросков пробного тела при различных наклонах платформы гравиметра, в каждом броске определяют ускорение свободного падения, находят минимальное значение ускорения в серии бросков и соответствующий ему наклон платформы, при этом наклоне фиксируют платформу. Для реализации способа предлагается лазерный баллистический гравиметр, содержащий платформу, акселерометры и двигатели. В гравиметр введена система управления выставкой в вертикаль лазерного луча, содержащая блок соответствия, имеющий структуру матрицы, построчные ячейки которой представляют собой величины измеренных ускорений свободного падения, углы наклона платформы, сигналы управления и выключатели, а столбцы представляют собой ячейки сопоставления. Система управления также содержит общую шину, блок поиска, блок стратегий и сумматор. Технический результат заключается в повышении точности абсолютного измерения ускорения свободного падения, упрощении обслуживания гравиметра и сокращении времени полевых измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Существуют способы выставки точных приборов с помощью уровней [1]. На подвижном основании для этих целей используют гиростабилизатор [2]. Недостатком этих способов является привязка к вертикали только посадочных поверхностей приборов. Из-за тепловых или механических воздействий, старения и текучести материала геометрия внутренних частей гравиметра меняется относительно посадочных мест. Появляются ошибки, которые могут быть обнаружены и устранены только на пунктах с хорошо известным ускорением силы тяжести. Такие пункты могут находиться достаточно далеко от места наблюдений.

Для баллистических гравиметров известен способ непосредственной выставки лазерного луча по невозмущенной поверхности ртути или масла [3]. Однако такой способ не применим на движущемся объекте.

Изобретение направлено на обеспечение выставки в вертикаль лазерного луча баллистического гравиметра в районе съемок.

Цель достигается тем, что проводят серию бросков пробного тела при различных наклонах платформы, в каждом броске определяют ускорение свободного падения, находят минимальное значение ускорения в серии бросков и соответствующий ему наклон платформы, при этом наклоне фиксируют платформу.

Для реализации способа предложен гравиметр, содержащий платформу, акселерометры и двигатели, отличающийся тем, что в него введена система управления выставкой в вертикаль лазерного луча, содержащая блок соответствия, имеющий структуру матрицы, построчные ячейки которой - величины измеренных ускорений свободного падения, углы наклона платформы, сигналы управления и выключатели, а столбцы - ячейки сопоставления, система управления также содержит: общую шину, блок поиска, блок стратегий и сумматор, причем вход ячейки измеренных ускорений соединен с гравиметром, а выход - с блоком поиска, выход блока поиска так же как и его второй вход подключены к блоку стратегий, второй выход которого соединен с ячейкой выключателей, каждый выключатель подключен к общей шине, соединенной с входом сумматора, второй вход сумматора подключен к акселерометру, а выход - к двигателю.

На чертеже приведена схема гравиметра для реализации способа. На схеме изображены:

1 - гравиметр, 2 - платформа, 3 - акселерометр, 4 - двигатель, 5 - система управления, 6 - блок соответствия, 7 - ячейка ускорений, 8 - ячейка углов наклона, 9 - ячейка управляющих сигналов, 10 - ячейка выключателей, 11 - ячейки сопоставления, 12 - блок поиска, 13 - блок стратегий, 14 - общая шина, 15 - сумматор.

Гравиметр 1 соединен с ячейкой ускорений 7, которая подключена к блоку поиска 12. Блок поиска 12 соединен прямой и обратной связью с блоком стратегий 13. Блок стратегий подает сигнал на ячейку выключателей 10. Все выключатели связаны с общей шиной 14, сигнал с которой поступает на сумматор 15. Второе слагаемое на сумматор поступает с акселерометра 3, а сумма подается на двигатель 4. Сигнал с акселерометра 3 поступает на ячейку углов наклона 8.

Известно [3], что при отклонении лазерного луча от вертикали на угол α возникает погрешность . При допустимой погрешности Ag=0,5 мкГал угол не должен превышать α=7угл.с. Известны акселерометры [4], чувствительность которых находится на уровне α=7угл.с. Следовательно, посадочные места гравиметров можно выставить в вертикаль с требуемой точностью. В заводских условиях можно отъюстировать гравиметр так, чтобы вертикальность луча соответствовала вертикальности или горизонтальности посадочных поверхностей. Но в течение исследовательского рейса, длящегося несколько месяцев, положение луча будет изменяться, появятся систематические погрешности, вызванные наклоном луча, погрешности будут неконтролируемо увеличиваться, и появится необходимость в проверке гравиметра. Желательно эту проверку делать, не прерывая рейса.

Погрешность, зависящая от угла наклона, изменяется по квадратичному закону и равна нулю при вертикальном положении луча. Следовательно, можно предложить процедуру поиска минимума ускорения свободного падения (УСП), при изменении углов наклона основания. Стратегию поиска и количество необходимых испытаний оператор может выбрать, исходя из конкретной обстановки. В схему стабилизации платформы, содержащей акселерометр и двигатель, вводят сигналы, вызывающие наклоны платформы на углы в несколько угл.с. Величину и направление наклонов измеряют акселерометрами. При каждом наклоне проводят бросок пробного тела, измеряют УСП в броске и сопоставляют УСП с углом наклона. Просканировав телесный угол, гарантирующий попадание в него положения вертикальности луча, ищут минимальное значение УСП, определяют величину сигнала, обеспечивающее это значение, и фиксируют платформу, введя найденный сигнал.

Для реализации предложенного способа собирают схему, изображенную на фиг.1. В исходном положении все выключатели отключены, сигналы не поступают на шину 14, и стабилизация осуществляется только по сигналу акселерометра. В соответствии с выбранной стратегией из блока 13 подают сигнал i, по которому включается выключатель Bi. В результате на шину 14 и далее на сумматор 15 поступает сигнал Ui, который наклонит платформу на угол αi. Производят бросок пробного тела, вычисляют величину УСП и заносят ее в ячейку gi. Последовательно делают наклоны, броски и вычисления до тех пор пока блок поиска 12 не даст сигнал уверенного минимума gmin и не укажет № ячейки, например k, которой этот минимум соответствует. Блок стратегий по этому номеру дает сигнал на включение выключателя Bk и блокировку других выключателей. При этом схема приобретает новое устойчивое положение. Последующие юстировки начинаются из этого положения.

Источники информации

1. Лазерный нивелир. Пат. РФ 2237825 С1, 2004.12.08.

2. Гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей. Пат. РФ 2056624 С1, 1996.03.20.

3. А.П.Юзефович, Л.В.Огородова. Гравиметрия. М., Недра. 1980.

4. Ривкин С.С., Берман З.И., Окон И.М. «Определение параметров ориентации объекта бесплатформенной инерциальной системой», С-Пб, ЦНИИ «Электроприбор», 1996 г.

1. Способ выставки в вертикаль лазерного луча баллистического гравиметра, заключающийся в наклоне платформы гравиметра, отличающийся тем, что проводят серию бросков пробного тела при различных наклонах платформы, в каждом броске определяют ускорение свободного падения, находят минимальное значение ускорения в серии бросков и соответствующий ему наклон платформы, при этом наклоне фиксируют платформу.

2. Лазерный баллистический гравиметр, содержащий платформу, акселерометры и двигатели, отличающийся тем, что в него введена система управления выставкой в вертикаль лазерного луча, содержащая блок соответствия, имеющий структуру матрицы, построчные ячейки которой - величины измеренных ускорений свободного падения, углы наклона платформы, сигналы управления и выключатели, а столбцы - ячейки сопоставления, система управления также содержит: общую шину, блок поиска, блок стратегий и сумматор, причем вход ячейки измеренных ускорений соединен с гравиметром, а выход - с блоком поиска, выход блока поиска так же как и его второй вход подключены к блоку стратегий, второй выход которого соединен с ячейкой выключателей, каждый выключатель подключен к общей шине, соединенной с входом сумматора, второй вход сумматора подключен к акселерометру, а выход - к двигателю.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, а именно к области гравиметрии, и предназначено для выставления вертикали лазерного луча в баллистическом гравиметре при проведении высокоточных абсолютных измерений силы тяжести или ее приращений.

Изобретение относится к гравиметрии и может быть использовано для измерений абсолютных значений ускорения свободного падения. .

Изобретение относится к области гравиметрии, а именно к средствам абсолютных измерений ускорения свободного падения (ускорения силы тяжести). .

Изобретение относится к области гравиметрии и может быть использовано в баллистических лазерных гравиметрах для измерения абсолютных значений ускорения свободного падения (g).

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести WZZ. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести Wzz и двух составляющих градиента кривизны уровенной поверхности потенциала силы тяжести Wxx, Wyy.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести Wzz и ускорения силы тяжести g. .

Настоящее изобретение относится к устройству для прямого измерения компонент тензора гравитационного градиента, в частности недиагональных компонент тензора, и к способу измерения упомянутых компонент тензора, и относится к областям навигации и разведки (например, обнаружения пустот), к геологоразведочным работам, к подводной навигации и разведке, к наземной и морской археологии, к медицине и исследованию космоса (например, для получения карт плотности астероидов и других орбитальных тел Солнечной системы).

Предложены способ и устройство измерения ускорения свободного падения. В способе измерение ускорения свободного падения осуществляют посредством измерения деформации первичного электромеханического преобразователя гравиметрического датчика, пропорциональной силе тяжести пробной массы.

Предложены способ и устройство измерения ускорения силы тяжести g. В способе определяют угловую скорость вращения волчка и угловую скорость прецессии волчка в прямом и обратном положениях волчка.

Изобретение относится к лазерно-интерферометрическим гравитационно-волновым (ГВ) детекторам и может быть использовано для обнаружения низкочастотных периодических ГВ-сигналов от двойных релятивистских астрофизических объектов.

Изобретение относится к гравиметрической разведке и может быть применено для определения пластового давления в межскважинном пространстве для газовых и нефтяных скважин по вариациям силы тяжести.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поисков месторождений и залежей нефти и газа. .

Изобретение относится к лазерно-интерферометрическим гравитационно-волновым (ГВ) детекторам и может быть использовано для обнаружения низкочастотных периодических ГВ-сигналов от двойных релятивистских астрофизических объектов.

Изобретение относится к лазерно-интерферометрическим гравитационно-волновым (ГВ) детекторам и может быть использовано для обнаружения низкочастотных ГВ-сигналов от двойных релятивистских астрофизических объектов.

Изобретение относится к области геофизических исследований, а именно к статическим гравиметрам, и может быть использовано для производства морской гравиметрической съемки с повышенной точностью на отдаленных акваториях Мирового океана.

Изобретение относится к гравиметрии. Согласно способу при размещении рабочего тела с капиллярами в смачивающей жидкости между обкладками плоского конденсатора достигают возможность преобразования в электрический сигнал зависимости ускорения свободного падения тел на поверхности Земли. Таким образом, зависимость ускорения свободного падения тел определяют по зависимости величины емкости конденсатора. Технический результат - повышение точности и автоматизация измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх