Способ измерения ускорения силы тяжести и гравиметр для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУББ 4523 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлен 22.01.74 (21) 1992920 2 с,присоединением заявкистеениыи коцита Министров СССРам изобретений открытии осудСавеоа(71) Заявитель авская гравиметрическая обсерватория Украинской ССРОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСИ ГРАВИМЕТР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(54 суммирования импульсов ри значительном уровне танов 7 ены реверсгсвные пути падения, шипы реючепы к выходу фазового Ооодпо подающего тела в я исключения тражателя,п ции в пем ус кн импульсов КотоРЫХ ПОДКЛ ора.7 ичипа пути св 25 путивибра счетч верса детек 30 Ве Изобретение относится к области гравиметрии.Известен способ определения силы тяжести,путем интерференционных измерений отрезков пути свободного падения за некоторые промежутки времени и гравимер для сго осуществления, в котором неподвихкный уголковый отражатель устанад;ивается,на рычаги сейсмографа, а,период, сейсмографа выбирается на много больше, чем частота смещения основания. В этом случае возможно снижение влияния вертикальных вибраций на точность измерений Ц.Известен способ определения измерений отрезков пути падения интерферепциопными методами за некоторые промежутки времени н гравиметр для его осуществления, содержащем вакуумированную камеру, монохроматический источник оптического излучения, интерферометр с основанием, падающий отражатель, фотоприемники с усилителями, блоки измерения пути падения отражателя и соответствующие интервалы времени, блок задержки им,пульсов, пути падения отражателя, генератор стабильной частоты, фазовь 1 й детектор 2,Однако при осуществлении известного способа не обеспечивается требуемая точность измерений при наличии вибрационных помех,С целью возвышения точности путем умень 2шсния влияния вертикалыых вибраций измерения пути свободного, падения тела и соответствующих им интервалсв времени проводят при одних и тех же величинах и фазах от клонений основания интерферометра от положения равновесия.Способ осуществления в гравиметре, в,котором устапавлеи сейсмоприемник на Общем основании с интерферометромпороговое уст ройство, вход последнего .подключен к сейсмоприемнику через усилитель, ключевое устройсво, подключенное к,выходу ключевого устройства, триггерный блок включения, управляющий ключевым устройством и управ ляемьш задатчиком участков измерений, блока обратной связи, подключенный своим входом к выходу ключевого устройства, а выходом к входу триггерного блока включения, и формирователь управтяющих импульсов, вход 20 которого подключен к выходу ключевогоуст 1 зойства и управляющей блоками измерения пути времени.(3) поле силы тяжести относительно неподвижного основания определяется из выраженияо",г5 = 11 ю+ (1)2 В случае возмущения основания интерферомегра вертикальными;вибрациями величины и смещения относительно такового равны5 ю -- ью + 1++ Ф (1) (2) где 1 - текущее время;,о - ускорение силы тяжести;ф (1) - величина вертикального смещенияоснования.Выполнив измерение по методу трех точек ,станЦий) в моменты ь 1 г, Гз, величинУ Ускзрепия силы тяжести можно определить пз вы- ражсппя,о = 2Л,АЬ (М, + Лг)И (1:)т ( ) 1 М - 1 Ч 11 г) - Ф Р ) ) И.ГЛ 1.0 г (М + .х 1 г) Как следует из выражения (3), если Е 1, Ег, 1 з выбирать в моментыкогда ср (з) -(гг) =-=0 Ф (1 г) - Ф (г 1): О, то,вклад вибрационных воздейспвий в неточность определения о значительно уменьнгится.11 а чертеже показана схема гравиметра, реализующего предлагаемый способ.Гравиметр содержит монохроматический источник излучения 1, вакуумпу 1 о камеру 2, падающий отражатель 3, интерферометр 4, основание 5, сейсмопрпемцик 6, усилитель 7 сейсмических сипналов, поворотное устройство 8, ключевое устроиство 9, триггерный блок 10 включения, задатчик 11 эриентиро. ванных учалков измерения, блок 12 обрат. пой связи, формирователь 13 управляющих пмпульссв, блок 14 фотоприемника, блок 15 формирования и задержек импульсов пути, измерители 16 и 17 отрезков пути падения, измерители 18 и 19 интервалов времени, генератор 20 стабильной частоты и фазовый детектор 21.Гравцметр работает следующим образом.Вертикальные смещения основания интерферометра, вызванные вибрационными,воздейсгвиями, приводят к появлению ца выходе сейсмоприемника б электрического сигнала, .которыц в блоке 7 усиливается и поступает ца вход порогового устройства 8, последний каждый раз, в моменты прохождения электричесоо эквивалеч 1 та перемещения через положения условного равновесия (или моменты равепства величины и фазы отклонения основания от положения равновесия), посылает пм.1 ульс ца вход ключевого устройства 9, его исходное состояние является закрытым.Ключевое устройст 1 во 9 открывается импульсами, поступающими с блока 11 задания участков измерения через триггерный блок 10 1 О 15 2 О 25 зо ао 1 ю 50 ,)5 бО б 5 4включения. 11 мпульспоступающий с,выхода порогового устройспва 8, появляется на выходе ключевого устройства 9, а затем поступает ца вход блока 12 обратной связи, который возвращает григгерный блок 10 и ключевое устройство 9 в исходное состояние, а также на вход формирователя 13 управляющих импульсовкоторый на соопветствующем его выходе формирует ими) льсы, управляющие работой систем одновременного измерения отрезков пути и интервалов времени,Одновремснное измерение отрезков 1 тути падения и интервалов,времени выполняется следующим образом.В заданный момент времени падающий отражатель 3 освобождается и начинает двигаться, что приводит к возникновению движущейся интерференционной картины на выходе иптерферометра 4, который с,помощью блока фотоприемников 14 преобразуется в импульсирующий электрический сигнал, усиливается и подается на вход блока 15, где из него формируются интерференционные импульсы пути, задерживающиеся на требуемое вовремя для исключения влияния фазового запаздьювания сейсмоприемника.С выхода блока 15 задерики и формирования импульсы пути,поступают на счетные входы измерителей 16 и 17 отрезков пути падения, которые представляют собой счетчики импульсов пути и блок измерения дробных долей интерференционных полос (не,показапы на чертеже). При наличии большого фона вибраций устанавливают, как это принято прн интерферецционных измерениях, реверсивпые счетчики им 11 ульсов пути, Реверсивный счсг этих счетчиков управляется фазовымдегектором 21. Запуск измерителя 16 осущестзляется первым импульсом, поступающим с блока 13, второй импульс с этого блока останавливает пзмеритель 6 и запускает измеритель 17, который астанавливается третим импульсом с блока 13.Измерение интервалов времени, выполняется следующим образом,Сигналы стабильной частоты с блока 20 поступают па,счеи 1 ые входы измерителей 18 и 19 шпервалов времени, каждый из которых включает,в себя счетчик импульсов и блок измерения дробных долей периодов (на чертеже пе показаны) в моменты подачи управляющих импульсов, Так как управляющие шины измерителей интервалов времени подключены,параллельно соответствующим шинам измерителей отрезков,пути падения, тои работают они синхронно: первый импульс с блока 17 запускает измеритель 18 времени, второй импульс его останавливает и запускает измеритель 19 который останавливается третьим импульсом,Реализация изобретения позволяет значительно повысить точность определения уакореция силы тяжести на фоне вибраций, так как умспьшается их влияние на несколько порядков, а вклад, вибраций в неточность измере554521 Заказ Зб 38 Изд.356 Тираж 722 Подписное Ц 1.1 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5МОТ, Загорский филиал 3ния о является наиболее существенным даже для стационарных установок.Применение умножителей оптической разности хода в измерительном, плече интерферометра, блоков измерения дробных долей интерференционных 1 полос и измерителей дробных частей периода стабильной частоты в совокупности с системой селекции положения углового равновесия, позволят создать гравиметр высокой точности. Формула изобретения 1, Способ измерения ускорения силы тяжести путем иптерференционных измерений отрезков .пути падения отражается, о тл ич аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния 1 вертикальных вибраций, измерения пути свободного падения тела и соответствующим им интервалов времени проводят при одних и тех же величинах и фазах отклонений основания интерферометра от положения равновесия.2. Гравиметр для осуществления способа по,п, 1, содержащий вакуумированную камеру, монохроматический источник оптического излучения, интерферометр с основанием, отражатель, фотоприемники с усилителями, блоки измерения,пути и времени, блок задержки импульсов пути, падения отражателя, генератор стабильной частоты, фазовый детек 4тор, отличающийся тем, что в нем установлены сейсмоприемник на общем основаниис интерферометром, пороговое устройство,вход которого подключен к сейсмоприемнику5 через усилитель, ключевое устройство, подключенное к выходу порогового устройства,триггерный блок включения, управляющийключевььм устройством и управляемый задатчиком участков измерения, блок обратной10 связи, подключенный своим входом к выходу ключевого устройства, а выходом к входутриггерного блока включения, и формирователь управляющих импульсов, вход которогоподключен к выходу ключевого устройства иГ 5 управляющей блоками измерения пути ивремени.3. Гравиметр поп.1 и 2,отл и ч и ю щи й с ятем, что, с целью исключения суммированияимпульсов пути отражателя при значительном20 уровне вибрации, в нем установлены реверсивные счетчики импульсов пути падения, шиныреверса которых подключены к выходу фазового детектора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Кук А. Н. Абсолютные определения ускорения силы тяжести, Метрология, т, 1,Ла 3, 1965 т,2. Авторское свидетельство Ма 436311,30 М. Кл. 6 01 Ч /74, 09.10.1972 г. (прототип).