Гравитационный вариометр

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М, Кл,"- 601 Ч 7/1 неннем заявкис прис Государстеенный комитет Сонета Миннстроа СССР оо делам изооретенйй н открытий(72) АвторыВ. И, Аникии, О Г. Гриднев, Б, Г. Зеленский, Г, О, Крылов,изобретения В. А. Кузиванов, И. И. Науменко-Бондаренко, В, М, Попови С. П. фомин дена Ленина институт физики Земли им. О, Ю, Шмидт 71) Заявитель 54) ГРАВИТАЦИОННЫ Й ВАРИОМЕТР Изобретение относится к области грави- метрического приборостроения и может найти применение в точном приборостроении.Известен гравитационный вариометр для измерения производных силы тяжести, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде коромысла, подвешенного на упругой нити, причем ось нити;щюходит; . через центр масс коромысла; поворотный азимутальный механизм, фоторегистрирующее устройство 1.Недостатком этого прибора является отсутствие компенсационного устройства, атакже ав томатической системы регистрации результатов измерений.Известен гравитационный вариометр, содержащий механическое компенсацибнное устройство, управляемое микрометричвским винтом, связанным с отсчетным узлом и системой рычагов и пружин с чувствительной системой вариометра 2,Недостатком его являетсянеобходимость использования двух крутильных нитей (что делает вариометр весьма чувствительным даже к малым наклонам основания), а также точных механических элементов мик рометрического Зцщта, механйческих звеньев передачи угла поворота на отсчетный узел).Известен также гравитационный вариометр, содержащий чувствительную систему, выполняемую в виде, рычажных коромысел и подвешенную на упругом подвесе, блок компенсации угла поворота коромы О сел, управляемыйэлектроййой системойи осуществляющий компенсацию угла поворота приложением электрического потвнциала к чувствительному элементу 3, По своей конструкции это устройство наиболее 15 близко к предложенному.Недостатками вариометра являются применение сложной электронной системы, преобразующей угол поворота чувствительной системы в частоту, комленсация угла поворота посредством приложения серии им- пульсов электрического напряжения к чувствительному элементу; что соыровождавтся рассеянием электромагнитной энергии и приводит к индукционному нагреву эле ментов чувствительной системы, В рвзуль 557341тате ограничивается точность измерений,уменьшается надежность устройств, увеличиваются их габариты и предъявляютсявысокие требования к точности изготовления самих чувствительных систем. 5Недостатком известных вариантов являются высокиэ требования к нивелированиюприборов, так как даже при незначительныхнаклонах корпуса на показания прибора оказывают влияние вертикальный градиент силытяжести и смещение центра тяжести чувствительной системы относительно компенсационного устройства. Наличие второй крутильной нити приводит к увеличению нульпункта прибора. Эти факторы не позволяютиспользовать известные вариометры в рядеисследований (например, при измеренияхгравитационной постоянной). Кроме того,известные компенсационные устройства вариометров практически непригодны для вариометров с одной крутильной нитью, так какпри использовании их будет изменяться ценаделения прибора при его даже незначительных наклонах, например при периодическихнаклонах, обусловленных лунно-солнечнымивариациями силы тяжести,11 ель изобретения - повышение чувствительности вариометра и точности измерений.Укзанная цель достигается тем, что вгравитационный вариометр в блок компен- ЗОсац:п 1 введен жестко соединенный с верхнимконцом упругого подвеса поворотный рычагс закрепленными на его концах симметричноотносительно оси подвеса пьезоэлементами,жестко связанными с корпусом прибора и под- З 5ключенными к выходу усилителя постоянного тока,На чертеже показана схема предложенного гравитационного вариометра,Вариометр содержит маятник 1, упругий 40подвес 2, осветитель 3, зеркало 4, оптическую систему 5, дифференциальный фотоприемник 6, усилитель постоянного тока 7,ьезоэлектрические элементы 8, рычаг 9,В исходном положении (при отсутствии 45сил притяжения) маятник 1 крутильных весов находится в равновесии; при этом фотоэлементы дифференциального фотоприемника6 освещаются одинаково и электрический сигнал ого, а значит, и усилителя 7 равен нулю.50ьезоэлектрические элементы 8, электрически связанные с выходом усилителя 7, неоказывают воздействия на упругий подвес.При изменении силы притяжения коромысло крутильных весов отклоняется от положения равновесия, что приводит к появлениюна выходе фотоприемника 6 сигнала рассогласования. Усиленный усилителем 7 сигналподается на пьезоэлектрические элементы 8,Под действием сигнала рассогласования пье зоэлектрические элементы, в зависимости ознака этого сигнала, будут сокращаться илиудлиняться. При этом рычаг Э,связанный спьезоэлектрическими элементами 8 и упругим подвесом 2, будет поворачивать центркрепления подвеса до тех пор, пока сигналрассогласования не уменьшится до нуля,т.е.пока коромысло не возвратится в исходноеположение (фиг, 1). Следовательно, вэтом случае сила притяжения коромыслабудет уравновешена упругой силой подвеса,а электрическое напряжение на пьезоэлектрических элементах явится мерой изменения силы притяжения коромысла,Величина удлинения пьезоэлектрическойкерамики типа ЦТСсоставляет (длястолбиков) до одного миллиметра на киловольт приложенного напряжения, т.е. устройство позволяет измерять углы отклонениякоромысла с точностью до долевой угловойсекунды и может обеспечить чувствительность вариометра до единиц вольт на этвеш,Применение гравитационного вариометра с автокомпенсационным устройствомпозволит не только автоматизировать процесс стационарных вариометрических наблюдений, но и повысить чувствительность измерений,формула изобретенияГравитационный вариометр, содержащий чувствительную систему, подвешенную на упругом подвесе и выполненную, например в виде рычажного коромысла, блок компенсации угла поворота коромысла, счетно-решающий блок, регистратор, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, в блок компенсации введен жестко соединенный с верхним концом упругого подвеса поворотный рычаг с закрепленными на его концах симметрично относительно оси подвеса пьезоэлементами, жестко связанными с корпусом прибора и подключенными к выходу усилителя постоянного тока.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Веселов К. Е., Салитов М. Х.Гравиметрическая разведка, "Недра",М 1968, стр 213,2, Авторское свидетельство СССР332408, кл, 4 01 Ч 7/16; 1970,3, Авторское свидетельство СССР315145, кл ( 01 У 7/16, 1969Составитель А. Чупрунова Р едактоР Т. ОРловскаЯ ТехРед И. Асталощ орректоР Л. ВеселовскаЯ Заказ 843/58 Тираж 71 7 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4