Гравиметр д.г.таймазова

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111949604 (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 270200 (21) 2886552/18-25 с присоединением заявки No— (23) Приоритет—

Опубликовано 070882 Бюллетень Мо 29

Дата опубликования описания 0708.82

j313 М. Кл.з

G 01 V 7/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (331УДК 550,830 (088. 8) (72) Автор изобретения

Д. Г. Таймазов

Институт геологии, Дагестанский филиал АН СССР-. (71) Заявитель (54) ГРАВИИЕТР Д.Г.Таймазова

Изобретение относится к гравиметрии и может быть использовано для относительных измерений ускорения силы тяжести в геодезических и разведочных целях, а также для исследования регулярных и вековых вариаций силы тяжести.

Известны барометрические гравиметры, чувствительным элементом которых является столбик ртути, а упругим элементом — гаэ. Мерой при ащения ускорения силы тяжести Ьц в этих гравиметрах является изменение разности уровней ртути в двух сообщающихся сосудах. Изменение давления столбика ртути при изменении g компенсируется главным образом изменением разности уровней дН, которое после предварительного усиления регистрируется визуально (1) .

Недостатком барометрических гравиметров является сильная температур. ная зависимость показаний (1000 мгал на 1 С).

Наиболее близким к предлагаемому является струнный гравиметр, в вакуумированном корпусе которого жест» ко закреплен чувствительный элемент которым является струна с прикрепленным к ней груэсм, проходящая

« вертикально между полюсами постоянного магнита. Мерой измерения ускорения силы тяжести f в этих граВиметрах является изменение частоты собственных колебаний струны вследствие. натяжения струны за счет изменения ЬЯ . Колебания струны преобразуются в электрические колебания и регистрируются измерителем частоты собственных колебаний струны (2).

Недостатком известного гравиметра является то, что их точность ограничивается точностью измерения частоты, которая состаьляет в относительных единицах 1" 10 7, что соответствует ошибке определения hg a

0,2 мгал.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном гравиметре, содержащем вакуумированный корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде струны с прикрепленным к ней . 25 грузом, жестко укрепленной в корпусе, измеритель частоты собственных колебаний струны, в нижней части корпуса установлены с боковым зазором к нему два наложенных друг ка

30 друга перевернутых стакана, каждый иэ которых через свою нижнюю кромку сообщается с боковым зазором, причем нижний стакан и часть бокового зазора ниже кромки верхнего стакана заполнены газом, остальная часть зазора,.пространство над днищем верхнего стакана до уровня выше нижней кромки груза, и нижняя часть полости верхнего стакана заполнены ртутью, а остальная часть полости верхнего стакана заполнена нктро- ";8 бензолом.

На чертеже изобра) ен гравиметр„

Груз выполнен в виде цилиндрической чашки 1, загруженной ртутью, соединен со струной 2, натянутой вертикально между полюсами постоянного магнита 3, с усеченным конусом иэ электропроводящего материала 4, Последний при помощи предохранительной пружины 5 жестко фиксируется в гнезде, выполненном в колпаке .6 из электроизоляционного материала.

Цилиндрическая чашка 1 частично пог ружена в вертикальный столб ртути

7, поддерживаемый снизу давлением

26 газа в полости, ограниченной сверху емкостью в виле пеоевер5«утого стакана 8. КО дну груза снизу прикреплен вольфрамовый диск 9, обеспечивающий устойчивость груза к «l;кло«Г) нам. Второй цилиндрический стакан

10 заполнен жидкостью, с большим коэффициентом теплового расширени--.„ например нктробензолом.

Зазор ме))<ду стенками CT;=:ê«:àíà- 8

, с и 10 частично занят рTóTH;î ". -.00c))l.-ется со столбом ртути, Заполня)сше) боковые зазорь) между стаканами корпусом чере=. отверстис 11. В р находящуюс-. a a«)«e, полностью по:".," жеиа катушка " 2 с Г?риводом эл<п<тромотора, расположенногo Вне коp) уса пРибоРа (не по.<азан ) г =. кс тс:.:3". расположе?- а вторая кату?))-.а 14 БЬЯщение На эту катушку подается ва и ком 15 От электромотор;-, располож -::т ного Вне корпуса (не показа;l,- Н » обе катушки t!àìîòàнга од "„.: цельна= проволока 1Б, проходящая " реэ шки:..

17, СВяэаННЫй с?ЕрЕ3 ЛВЛИК 18 С 0-.—

/ четным устройсTBcil" Вне приб.=;ра . HFПоказан ) . Вращение =ерез =.p)«c кожух 19 передается ) ри помо?;;1 фонных механизмов 20, I?ppGткр.-о: — сг ройство 21 фиксирует чашку 1ри тра)«с портировке к хранении. Вес тэбъе)т) над ртутью откачивается через правый патрубок 22, Откачка и .-.аполве-. ние га ом резервуара 8 осуществл-.-ся через Второй патрублк 2.8. Послfa выполн:-нкя этих о) ераций атрубк:-i 3-,. пан в?«ю 1 ся. Корпус 24 и Вне?)))«Кй кожух 19 Образуют сосуд Дьюара. Ко.— пус Опирается на кольцо 26 из теaëoñoИЗОЛЯЦИОННОГО Ма .г рИаЛа. ВСЕ ЭЛЕКТрс-. вводы выведены -:; ea <.теклянн<ю

ВСт;«ВКу 27 а КОжСгХЕ, а Вти:;::= ? 3 ра ботаЕТ . ЛЕдсг)ЗЩИМ О?3-)астотный pex

))ЕРЕ)таЮЩИЕ ВращЕН )Е Катутт«ха)И На 0T—

cчетное устройство компенсационнсй

С.-;СТЕМгЬг-), жЕСтКО заСТОПОРЕНЫ. ИЗМЕ-. ение ускорения си«ты тяжести .б( приводит к изменению веса ртутного стОлба )г бл=гОДа; че))У пОследН И и ?I C P e i i i «3 8 T C 5) I i 0 В Е Р Т И К а - H Д О тех Iop пока Вызванное этим перемещснием к 3ме И<3)«. -Iе дазленкя ci3 а В ПО—

8 д а» л е i«гт«Г) р т сг т и Г: а 0 стОлба, 1 p H 3 .? с M

ИЗ)?ЕНИЕ ТСЯ ВЫТЯЛКИВ.=т:a) аЯ СИЛ». Дв йствующ=-я со с-.ороны -,тутно го с "ог-ба н ча -)ку 1:

В эток же мере изменяется и нвТЯЖЕ)? ИЕ Cт)ОУНЫ (ВЛИЯНИЕ И 3 МгЕH ЕНИ5 вес.—. самой чаГ))ки с ртуть") ) 3pt«aaztте))5 но малО) . ?)3Mc??ение натвэк==HH5

СТт)У НЫ ЬЬI.«ЫВ а<«T 3)? ?«Е fl ИЕ = Cтсгтвт

СОбСТ aP H E«)i)1< КО:IЕ С а? Ий С )«с ))Ьт . КГ Î рое Hзмеpapтся изME pиTелfaм час:с собстВенне)х кОле Ьв нии E«.: ?)Ок .3 al! )

i)a! т"„)? i3 i aò;)«я a P ?-H)< I ?«О .0

ДИЕ:)Та СИЛЫ Тяжс гати, В Г)ОЛ Унт:-Н:)ОЕ

3?«гЗЧЕ Н КЕ Л С;1 ДУЭТ ВН .=.. <:T И IQ FPгавKy Е«1«Г)or.о:т<тэ ff ) C )1 i= ) ра Т) )« .Э СТИ .. у . же?) HB це)) Tp i: 1 яж» сти p %. 1 ? i; f ." c

МОС.: И От. Г)ОКг. - E! HИ). ."" СЧР . т г °

---, -гс-С г ТОЧ)- 35г 1 Е г«С гэт),- . -,,)Е г) f«H .= г

Е» Liот - i-.- «ватт т

).- . т )" тт г

949604

1,5 мм

3 л

Компенсация влияния температуры в предлагаемом гравимете осуществляется следующим образом.

При повышении температузы за счет расширения жидкости часть ртути из резерзуара вытесняется в кольцевой ртутный столб, увеличивая его высоты (при понижении температуры— наоборот). Объем жидкости в резервуаре и сечение кольцевого зазора с ртутным столбом подбирается так, .-..тобы изменение высоты столба ртув точности скомпенсировало температурное изменение давления газа, притом таким образом, чтобы верхний мениск ртутного столба оставался неподвижным. Несложные выкладки показывают, что для этого должно соблюдаться условие „, ч Чж

yq=P (+ ж где о1ж — коэффициент объемного расширения жидкости; объем жидкости;

Ь5 — площадь сечения столба ртути;, p — плотность ртути;, ускорение силы тяжести; р — давление газа в резервуаре;

d. — температурный коэффициент давления газа;

1/ — о= :ем газа.

При бо;"-- точных расчетах должно быть учтено H температурное расширение =:àìoé ртути. Таким образом, положение верхнего мениска столба ртути, а, следовательно, и выталкивающая сила, действующая на груз, меняются только при изменении ускорения силы тяжести (у.

Для обеспечения измерений в широком диапазоне проводят перематывание проволоки между катушками 12 и

14, что приводит к изменению объема погруженной в рабочую жидкость части проволоки и, следовательно, к изменению высоты столба рабочей жид- кости в чашке, в результате чего меняется гидростатическое давление на дно чашки и, как следствие, нагрузка на струну.

Для оценки основных характеристик предлагаемого гравиметра даны

его примерные параметры.

Высота трутного столба 400 мм

Площадь дна чашки с ртутью 100 см

Толщина кольцевого ртутного столба

Объем полости с газом

Объем термокомпенсирующей жидкости 0,7 л

Натяжение струны 10 r

Площадь поверхности

Z ртути в чашке 4 см

Толщина проволоки компенсационной системы 0,1 мм о

Термостатирование при 40 C .

При этих параметрах пороговая чувствительность гравиметра в частотном режиме составляет 2 ° 10 мгал. Э компенсационном режиме диапазон измере ний составляет 6000 мгал. Зависимость показаний отсчетного устройства от лg строго линейная при масштаб10 ном.факторе 300 мм/мгал во всем диапазоне. Стабильность нуль-пункта при выбранных параметрах в предлагаемом гравиметре выше, чем в существующих струнных гравиметрах.

Почти полная идентичность зависимостей давления газа и объема жидкости от температуры позволяет осуществить компенсацию температуры о в широком диапазоне до 10 С а затем, уменьшая при гомощи термостата интервал колебаний температуры до практически достилямюх пределов (10 -10 С), фактически устранить влияние температуры ии измерения.

Формула изобретения

Гравиметр, содержащий вакууми30 рованный корпус, чувствительный элемент, выполненный в видЕ струны с прикрепленным к ней грузом, жестко укрепленной в корпусе, измеритель частоты собственных колебаний стру35 ны, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности и точности измерений в нижней части корпуса установлены с боковым зазором относительно него два наложенных друг на друга перевернутых

40 стакана, каждый из которых через свою нижнюю кромку сообщается с боковым зазором, причем нижний стакан и часть бокового зазора ниже кромки верхнего стакана заполнены газом, осталь45 ная часть зазора, пространство над днищем верхнего стакана до уровня, выше нижней кромки груза и нижняя часть полости верхнего стакана заполнены ртутью, а остальная часть по50 лости верхнего стакана заполнена нитробензолом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мельхиор П., Физика и динамика планет", ч.1, М., "Мир", 1975, с.383-385.

2. Огородова Л.В. и др. "ГРавиметрия". N. "Недра", 1978, с.173175 (прототип) °

949604

Составитель А.Чупрунова

Техред Т. Маточка Корректор У.Пономаренко

Редактор А Власенко

Заказ 5745/37 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Уосква, 3 -35, Раушская наб., д.Ф/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãaðîä, ул.Проектная,4