Гравиметр

 

)630607

Союз Советсккх

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» э

3 т, ° (,51) М, 1,л. 6 01 V 7102 (61) Дополн 1тельное a авт. св 1д ву (22) Заявлено 29.03.76 () ) 2339503 18-25 с присоединением заявки )о— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.13.78. В сллетень № 40 (45) Дата опу1бликаза:-::ьч описания 31.10. 8

Государственный комитет ло делам нэобретеннй и открытий (53) УЛК 550.830 (088.8) (72) Авторы изобретения

Попов В. Ф., Хаврошкин О. Б. и Цыплаков В. В. (71) Заявитель (54) ГРАВИМЕТР

Изобретение относится к экспериментальной геофизике и может быть использовано в гравиметрии для измерения силы тяжести.

В известнык динамических способак регистрации g полезный сигнал определяется по измененшо частоты колебаний струны, растягиваемой грузиком. При маятниковых измерениях д используют штативы с несколькими маятниками с периодом колебаний Т и по его изменению Л.Т судят о величине изменения силы тяжести

Лд. В приборе статического типа — бифилярном гравиметре воздействие силы тяжести компенсируется постоянной силой упругого подвеса — спиральной пружины, укрепленной одним концом в корпусе, а другим в центре диска. Измерение угла поворота диска дает относительное значение Ьд.

Указанные приборы не всегда обеспечивают необходимую точность, часто имеется значительный временной дрейф нульпункта, и недостаточно помехозащищены.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что упругий подвес выполнен из радиальноориентирован-, нык пластин, закрепленных в дисковых коллекторах, один из которых жестко соединен с корпусом, а другой с грузом.

Иа фиг. 1 схематично изображен крутильный осциллятор, являющийся основой предлагаемого гравиметра; на фиг. 2 разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3— крутильный осциллятор с измерительной с омой; на фиг. 4 — вид по стрелке А на фиг. 3; на фиг. 5 — крутильный осциллятор с измерительной схемой и блоками обратной связи.

Основой гравиметра служит крутильный осциллятор (фиг. 1), содержащий массивный груз. например, диск 1 радиуса гo, закрепленныи -1ерез нижний дисковый коллектор 2 радиуса г,, тонкие пластины 3 !

5 длиной l и верхний дисковый коллектор 4 к неподвижной базе — корпусу. Пластины 3 радиально ориентированы так, что при закреплении их концов в коллекторах

2 и 1 образуют упругий подвес — барабан

20 с высокой изгибной и незначительной крутильной жесткостью. При передаче импульса вращения грузу 1 он повернется на угол q: (на фиг. 2 ср обозначен как угловое относительное смешение торцовык поверхностей одной пластины 3; Х вЂ” проекция смещенного торца). Одиночное смещение ц: возбудит в системе (фиг. 1) собственные крутильные колебания, которые из-за одновременно сопровождающего их подъема груза 1 оудут иметь и маятиикоазово вую компоненту. Пренебрегая изгпоной жесткостью пластин 8 при крутильных смещениях дисков 1, 2 и полагая si((Гр= () при (- - О, получаем уравнение колебаний такОГО крутильно-маятникоВОГО Осциллятора, которое приводится к уравнению математического маятника. Период колебаний T определяется выражением.. где (цР (1 ° 2 (и

Т = 2-,.1, — (t1+ — s(ll- —, - о., 42 — — Я(П

1 .,9

64 2

r Î ;l :Р ) 2 (10

Выражение для T получено без, чета

НЗГибной жесткости п 13cTIIH ), что допустимо при значительном моменте инерци" груза и тонких пластина.,, Подбор различных материалов для пластин 3, диc".os(!x коллекторов 2 и 4 и груза 1 (фиг. 1 спределяет температурную зависимость точности граи!метра как функции относительного удлинения пластин 8, то есть ЛИ. При стабилизации темперят ры (((t, — 10 "-- — 1( для кварцевыхпластин имеет Ы/l — 4 10 ", зп что делает возможным относительные измерения g с точностью Ло/g — 4 . 10 -" .

Тонкие пластинки плп ленты снижают напряжения растяжения от груза, несущественно изменяя изгпбну(о жесткость псдвеса при его деформации из-за углового поворота, и тем самым повышают стабильность нуль-пункта. Одновременно пластины образуют подвес на много порядков более жесткий относительно линейных горпзон- 4р тальных перемещений груза, что устраняет связь между различными степенями сзободы и повышает помехозащищенность.

Регистрацию колебаний осцилляторя (фиг. 1) можно осуществлять пьезоэлемеп- 45 том 5, что позволит измерять амплитуду угловых смещений порядка 10-6 — 1О (о,()ад, Крутильные смещения груза 1 под действием тепловых или микросейсмических возмущений создают потенциал на пьезо- 50 керамике 5, усиливаемый дифференциальным усилителем 6 (фиг. 3). Далее сигнал, определяемый собственной Гастотой осциллятора, поступает на частотомер-хронометр

7, который определяет период собственных колебаний системы Т и записывает на цифропечатающем устройстве или в блоке п»мяти ЭВМ 8. Для увеличения амплитуды колебаний возможно дополнительное возбу>кдение электростатическим или индукционным методом от импульсного источника или генератора импульсов 9 (фиг. 4).

Введя в измерительную схему блок обратной связи (фиг. 5), можем регулировать амплитуду крутильных колебаний. 8 это»l случае сигнал, определяемый поворотом груза, по каналу 10 через усилитель б поступает на блоки 7, 8 приборов регистрации, а также на емкостной I(ëè индуктивный блок обратной связи 11. При относительном измерении о полевым вариантом гравиметра его устанавлпва(ст в точке измерения ((Возоу ждают крути )ьномяятниковые колебания, например, по схеме фиг. 3, или приводят его в рабочее cocт0я((((е — реж(()! ЯВтоколеоанпЙ. ТО есть с Гене!)Ятора импульсОВ 9 на ем(гость Г!Одается на резонансной частоте цуг импульсов (ф((ã. 3) или же подключается обрати;(я сзязь (фиг. 5). Частота ссбственнь. х колебаний системы будет зарегистрирована как параметр переменного электрического сигнала от периодически деформируемой через пластину 3 пьезокерамики 5.

Сигнал предварительно усиливается в блоке 6, а затем анализируется частотомером

7 и окончательно записывается в бло;= 8, который может автоматически пересчитать величину периода в значение g.

ТЯ(;иъ(Об()азом, предложенныЙ Гравиметр позволяет проводить измерения на фоне значите IbHblx микросейсмических помех, имеет незначительный дрейф нульпункта, компактен и не требует специальной регистрирующей аппаратуры.

Формула изобретения

Гравиметр, содержащий укрепленный в корпусе упругий подвес с грузом, о т л и ч а10 шийся тем. что, с целью повышения точности измерений, упругий подвес выполнен из радиально ориентированных пластин, закрепленных в дисковых коллекторах, один из которых жестко соединен с корпусом, а другой с грузом.

Редактор Н. Коляда

Составитель О. Хаврвшкин

Текред А. Камыс иикова

Корректор И, Симкина

Заказ 765/1167 11зд. ¹ 71 2 Тираж 6:::5 Г1одппсное

HIiO Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

Москва K-35, Раушская наб., д. 4/5

Тпп. Харьк. фил. пред. «Патентэ