Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК М 50 С 01 Ч 7/ ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУ ПОД ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСН м личева во ССС1968.о СССР76 о 2. Ав9 65128(54) (57АБСдЛЮТТЯЖЕСТИ ст ль РЕНИЯИЯ СИЗЫизлу(21) 34 (22) 05 (46) 23 (72) В. (53)550 (56)1. Р 25864 5106/18-2503,8207,83. Бюл. 9 27Н. Дударчик и И. Г.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНОГО ЗНАЧЕНИЯ УСКОРЕсодержащее источии ЯО 1 03 А чения, массивное тело, выполненно в виде уголкового отражателя и по щенное в вакуумную камеру, интерф рометр с измерительным и референт ным плечами и систему измерения п и времени свободного падения масс ного тела, о т л и ч а ю щ е е с тем, что, с целью увеличения точи сти измерений, в измерительном пл .че .интерферометра дополнительно у новлены второй уголковый отражате и оптическая оборачивающая афокал ная система.Изобретение относится к гравиметрии и предназначено для абсолютных 11 змерений ускорения силы тяжести методом свободного падения на под- вижном основания.Известно устройство для измерения с.бсо 1 ю. НОГО зс 1 ачетлия УскОРениЯ силы .гяжестя методом свободного падения массивного тела, содержащее катапульту, Вакуумированную камеру, падающее тело с отражателем, интерферометрическую систему, соединенную с фотоэлектронным преобразователем, систему регистрини пути и времени падения тела монохрсматический источ- Н 1 К 1;ЗЛУЕиия Е 1 15Недостатком этого устройства явля(.тся 11;1 личие обратной СВ 11 зи еле 1(цу И 11 ТЕНОЕРОМСТРОМ и ИСТОЧНИКОМ МОНО"- хромати еского излучения, которая ухудшает стабильность частоты злучеиЕл,т аэтЕтЗНО 1 О ИСТОЧ 11 икта И НЕ ПОЗ ВО" ЛЯСТ ОСУ 1.",ССТВ 11 ТЬ аВТОЕЛатИЧЕСКУЮ СТа 6 ИЛИЗВ 1 тя 10 ЛПЗЕРа т 1 ТО ОГРсЕИЧИВс 1 ЕТ точность измерений.Иаяболсе близким к предлагаемому ПО ЕХНИЧССКОЙ СУЩНОСТИ ЯВЛЯЕТСЯ устройство, содержа:.;ее Надао(ее тело,. В 1.1 О.тНенное в Виде уголкового светоотражателя и помещенное в Ва - куумную камеру, интерферометр, систему измерения пути и вреелени падения тела Г".Недостатком этого устройства является расхождение интерферирующих пучков В плоскости интерференции ,за счет поперечного сдвига рабочего ПУЧКа ОТЕтССИТЕЛЬНО РЕФЕРЕНтНОГО ) ПРИ относительных горизонтальных смещениях сгободно падающего тела или (эсногания, расхождение интерферируюцих пучкОВ приВодит к снижее 1 ию Глуби;,0 н световой модуляции, а следователь-, но, к утень 1;ене 11 с амплитуды выходного сигнала и ухудшению соотношения сигнал/шум. При расхождении интерфере 1 руюЦих пучков тта Величину Диаметра сВетО БОГО ПУЧКа МОДУЛ 5 ЕтЕЯ СВЕТОВОГО ПОТО ка прекращается полностью, и амплитуда электрического сигнала на выходе фотоэлектронной системы падает до нуля. В результате этого, Возрастает дисперсия результатов измерений, т.е. снижается точность измерений. При горизонтальетых смещениях большой амплитуды измерения становятся не- ВОЗМОжнЬтМИ, 55Целькт изобретения является увеличение точности измерений.указанная цель,цостигается тем, что в устройстве для измерения абсо" лютного значения ускорения силы тя- б 0 жести, содержащем источник излучения, массивное тело, Выполненное в виде уголкового отражателя и помещенное в Вакуумную камеру интерферометр с измерительным тл референтным плечами и систему измерения пути ивремени свободного падения массивного тела, в измерительном плече интерферометра дополнительно установленыуголковый отражатель и оптическаяоборачивающая афокальная система,Б качестве оборачивающей афокальнойсистемы может быть использована, например, система, состоящая из .двухпризм Дове, основания которых параллельны оптической оси и расположеныво взаимно перпендикулярных плоскостях, система из двух линз, расположенньтх так, что передний Фокус одной из них совпадает с задним фокусом другой или другая аналогичнаясистема.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит катапульту 1,систему 2 управления,. связанную скинематическими узлами, обеспечивающими свободное движение пробного тела, подвижный уголковый светоотражатель 3лассивное тело,т, помещенныйв вакуумной камере 4, лазерный источник 5 монохроматического света,коллиматор б, Фор 1 лирующий параллельный лазерный пучок, стабилизатор длины волны лазера не показан), светоделитель 7, размещенный на пути коллимированного лазерного пучка, оборачивающую систему, Выполненную издвух призм Дове 8, основания которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, уголковый отражатель 9, поворотное зеркало 10, направляющее опорный луч от светоделителя 7 на референтное плечо интерферометра, уголковый отражатель 11,размещенный на мргнитеОй антивибрационной системе 12, снижающей влияние вертикальной составляющей вибрационных помех, неподвижный уголковыйсветоотражатель 13 референтного глеча интерферометра, Фотоприемник сусилителем-Формирователеел 14 импульсов, размещенный на Выходе интерФЕРИРУЮЩИХ ПУЧКОВ И ПОДСОЕДИНЕННЫЙк системе 15 измерения пути, системы 16 и 17, измерения Времени к которым подключен генератор 18 эталоннойчастоть 1 и система 19 обработки информации, соединенная с системой 20 реги-.страции и вывода результатов изме-рений,устройство работает следующим образом.Катапульта 1 по сигналу из системы 2 управления освобождает подвижньтй уголковый светоотражатель 3, который начинает свободное движение в вакуумной камере 4, Пучок света от лазера 5 стабилизированного по длине Волны, пройдя кбллиматор б: разде" ляется светоделителем 7 на два луча. Первый луч 1 рабочий, направляется1030753 Составитель Ю. ЕвдокимовРедактор Н. Лазаренко Техред Т.Маточка Корректор й. Ильин Тираж 710 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 520 б/4 б Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на подвижный уголковый отражатель 3 и, отразившись от него, проходит через первую призму системы 8, отражается от отражателя 9, проходит вторую призму системы 8, вновь попадает на подвижный уголковый отражатель 3 и затем возвращается к светоделителю 7.Второй луч опорный),пройдя свето- делитель 7, попадает .на референтное плечо интерферометра, в котором он о вначале направляется поворотным зеркалом 10 на уголковый отражатель 11, размещенный на магнитной антивибрацйонной системе 12, служащей для снижения влияния вибраций и микро сеймс на референтное плечо интерферометра и, следовательно, на точность измерений. Затем второй луч отражается от граней уголкового отражателя 11 на неподвижный уголко вый светоотражатель 13 референтного плеча интерферометра, после этого снова попадает на уголковый отражатель 11, поворотное зеркало 10, которое возвращает его к светодеяи телю 7, где он интерферирует с первым лучом. Таким образом, референтное плечо интерферометра имеет такое же двухкратное оптическое умножение, что и измерительное плечо. Возникаемая при совмещении обоих световых лучей интерференционная картина проектируется на фотоприемник с усилителем-Формирователем .14 импульсов, где происходит преобразование модулированного светового потока в электрические сигналы с частотой, пропорциональной частоте прохождения интерФеренционных полос, и усиление этих электрических сигналов, которые затем подаются в блоки измерения пути 40 системы 15. Система 15 формирует заданные интервалы пути, пройденные свободно падающим отражателем 3, кото; рые измеряются системами 1 би 17, из.- мерения времени, синхронизированными .5 эталонным генератором 18 частоты ( времени). После этого в системе 19 происходит обработка информации, а в системе 20 - регистрация и вывод результатов измерений.При измерениях на подвижном основании возникают горизонтальные перемещения отражателя 3 относительно камеры 4. Вследствие таких перемещений первый луч, отразившись от отражателя 3, также смещается от своего исходного положения в ту же сторону куда .сместился и отражатель 3. После" дующее прохождение луча через оборачивающую систему приводит к его смещению в противоположном направлении на такую величину, что суммарное смещение первого луча после его повторного отражения .от отражателя 3 всегда равно нулю, вследствие чего первый луч интерферирует с вторым всегда в одной и той же точке поверхности Фотоприемника 14 независимо от относительных горизонтальных перемещений отражателя 3.Таким образом, оптическая оборачивающая афокальная система в измерительном плече интерферометра пред-. ставляет собой блок компенсации горизонтального (поперечного ) смещения свободно подаюшего отражателя 3. Наличие двух призм, основания кото" рых взаимно перпендикулярны, позволяет компенсировать горизонтальные по-. перечные смещения отражателя 3, происходящие в любом направлении.ф:Предлагаемое устройство может бй.Гь использовано при создании транспортабельных гравиметров для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести в стационарных условиях и на подвижном основании, а также оптических приборов, применяемых для измерения линейных перемещений интерференционными способами.