Гравитационный вариометр

 

О П И С А Н И Е, ö 572737

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 12,09.74 (21) 2059596/25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 04.10.77 (51) М. Кл. - G 01V 7/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.830(088.я) бэ (72) Авторы изобретения

Ь д ту1 Я

Г. О. Крылов и И. И. Науменко-Бондаренко (71) Заявитель

Ордена Ленина институт физики Земли им. О. 1О. Шмидта (54) ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВАРИОМЕТР

Изобретение относится к областями точного приборостроения, а точнее к гравиметрии, и может использоваться для измерения вторых производных, потенциала силы гяжести в стационарных условиях и в движении.

Известен вариометр содержащий коромысло чувствительного элемента, вращающееся вокруг вертикальной оси, поворотный механизм и отсчетное устройство; коромысло имеет вид гантели с массами, сосредоточенными на ее концах и тонкой вертикальной пластинчатой перемычкой между массами.

Коромысло статически и динамически сбалансировано. Мерой измерения вторых производных является деформация, определяемая с помощью тензодатчиков. Прибор измеряет производные W„„, W (1).

Применение указанного вида коромысла затрудняет проведение балансировки из-за сложности его конфигурации и деформации перемычки.

Известны гравитационные вариометры для измерения вторых производных потенциала силы тяжести, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде коромысла и подвеса в виде вертикальной кварцевой нити, поворотный механизм и регистрирующее устройство. В этом приборе коромысло имеет одну степень свободы вокруг вертикальной оси вращения (2).

Недостатком вариометра является подверженность его изгибным колебаниям, что снижает точность измерений.

Для повышения точности измерений в предлагаемом гравитационном вариометре коромысло выполнено в виде тела, ограниченного поверхностью второго порядка, например поверхностью эллипсоида, а подвес имеет форму трубки, длина которой не бо10 лее чем в 10 раз больше ее внешнего диаметра.

На чертеже представлена принципиальная схема вариометра, состоящего из коромысла

1 чувствительного элемента, трубчатых упру15 гих нитей подвеса 2, поворотного механизма

3, корпуса 4 прибора, пластин 5, укрепленных на корпусе прибора, и регистратора 6.

Так как коромысло изготовлено из монолитного однородного диамагнитного материа20 ла, а,поверхность его описывается уравнением второго порядка, то динамическая балансировка его будет значительно упрощена.

Технология балансировки такого коромысла во многом напоминает технологию уравнове25 шивания ротора гироскопа и заключается в следующем; вначале добиваются статического равновесия поворотами коромысла вокруг горизонтальной оси, а затем, вращая его с разной скоростью вокруг этой же оси, но направленной вертикально и внося небольшие

572737

Формула изобретения

Составитель А. Чупрунова

Техред М. Семенов Корректор Е. Хмелева

Редактор И. Шубина

Заказ 2208/14 Изд. Ке 777 Тираж 725

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 изменения в распределения масс каждого полутела (плеча), добиваются его минимального биения.

Коромысло 1 крепят к корпусу трубчатыми подвесами 2. Кроме увеличения помехоустойчивости трубчатые подвесы облегчают подводку электроцепи к коромыслу, что может быть н еобходимо при выборе преобразователя угловых перемещений в электрический сигнал. Трубчатый подвес представляет собой тонкостенную трубку, например, из кварца. Такой подвес обладает мягкостью нити на кручение и жесткостью стержня на изгиб.

Если ось подвеса коромысла не будет совпадать с главными центральными осями инерции, то прибор будет регистрировать производные н „W И „, 5 >, если ось подвеса будет совпадать с одной из главных осей инерции, то будут регистрироваться только производные W„„, WZл .

Принцип действия вариометра при стационарных измеренцях ничем не отличается от известных. Вначале по общепринятой методике определяют постоянные прибора, потом регистрируют смещение чувствительного элемента в разных фиксированных азимутах и затем, используя стандартные формулы, вычисляют производные.

При измерении в движении чувствительный элемент вместе с корпусом непрерывно вращается с фиксированной частотой вокруг вертикальной оси подвеса, В моменты прохождения коромыслом определенных азимутов снимаются показания прибора. На чертеже в качестве примера показана емкостная схема регистрации показаний, поэтому мерой изменения гравитационного поля будет служить изменение емкости. Зная заранее определенные коэффициенты для каждого из азимутов, можно опредслить значения производных потенциала силы тяжести. Процесс BbI5 числения может быть автоматизирован.

Поворотный механизм должен быть малошумящим и иметь стабилизированную частоту вращения. В промышленности такие механ из м ы из вести ы.

10 Использование трубчатых торсионов и коромысла, выполненного из однородного диамагнитного материала, позволяют повысить точность и помехоустойчивость гравитационных вариометров, предназначенных для из15 мерения вторых производных потенциала силы тяжести в движении.

20 Гравитационный вариометр, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде коромысла из плавленного кварца и подвеса в виде кварцевой нити, поворотный механизм, регистрирующее устройство, отли25 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, коромысло выполнено в виде тела, ограниченного поверхностью второго порядка, например поверхностью эллипсоида, а подвес имеет форму трубки, длина которой

30 не более, чем в 10 раз, больше ее внешнего диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Уо 3,273397 кл. 181 — 05, 35 опубл. 1969.

2, Авторское свидетельство Мо 269513, кл

G 01V 7/10, 18.03.68.