Гравиметр

630607 Союз Советсккх Сециаписткческих Республнк(23) Приорптет -Государственнын комите по делам нэобретеннй и открытий(43) Опубликовано 30.10.78, Всллетень М 4 (45) Дата олу 1 бликазанця описания 31.10.78 2) Авторы изобретени Попов В. Ф., Хаврошкин О. Б. и Цыплако(71) Заявитель 4) ГРАВИ,ЧЕТР Изобретение относится к экспериментальной геофизике и может быть использовано в гравиметриц для измерения силы тяжести.В известных динамических способак регистрации д полезный сигнал определяется по измененшо частоты колебаний струны, растягцваемой грузиком. При маятниковых измерениях д используют штативы с несколькими маятниками с перно дом 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 упруго го 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 обеспе чивают необходимую точность, часто имеется зна штельный временной дрейф нуль- пункта, 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. з Иа фцг. 1 схематично изображен крутильный осциллятор, являющийся основой предлагаемого гравиметра; на фиг, 2 разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - крутцльный осциллятор с измерительной сомой; на фцг. 4 - вцд по стрелке А на фцг. 3; на фиг. 5 - крутильный осциллятор с измерительной схемой и блоками обратной связи.Основой гравцметра служит крутильный осццллятор (фцг. 1), содержащий массивный груз, например, лцск 1 радиуса го, закрепленный через нижний дисковый коллектор 2 радиуса г тонкие пластины 3 длиной 1 ц верхний дисковый коллектор 4 к неполвижной базе - корпусу, Пластины 3 радиально ориентированы так, что прц закреплении их концов в коллекторах 2 ц 1 образуют упругий подвес - барабан с высокой цзгибной и незначительной крутцльцой жесткостью. При передаче импульса вращения грузу 1 он повернется на угол(на фцг. 2 ср обозначен как угловое относительное смешение торцовык поверхностей одной пластины 3; 3 - проекция смещенного торца). Одиночное смещение и: возбудит в системе (фиг. 1) собственные крутильные колебания, которые цз-за одновременно сопровождающего их подъема груза 1 оудут иметь и маятциковую компоненту. Пренебрегая нзгцоной жесткостью пластин 8 при крутильных смещениях дисков 1, 2 и полагая Ми (р= (р при-. О, получаем уравнение колебаний такого срутильно-маятникового осциллятора, которое приводится к уравнению математического маятника. Период колебаний Т определяется выражением. где гТ =- 2-.- 1+ - эи- - , 4 иР1 1 Рпо, 4 2;-г2 О Выражение для Т получено без,чета 20 изГибной жесткости пластпн .з, что доп;- стимо при значительном моменте инерции груза ц тонких пластина.,. Подбор различных материалов для пластин , дисковы( коллекторов 2 и 4 и груза 1 (фцг, 1) спределяет температурную зависимость точности граиметра как функции относительного удлинения пластин 3, то есть ЛИ. При стабилизации темиерат ры 1 Х 1 - 10 ".- - 1 - з для кварцевыхпластин имеет Ы 11 - 4 10 о, з 0 что делает возможным относительные измерения Р с точностью Лд/д - 4 10 -". Тонкие пластинки или ленты сника 10 т напрякения растяжения От Груза, нес 1 щест- ВиннО изме 1 я 5 изГИОну 1 О жесткость подве са прц его деформации из-за углового поворота, и тем самым повышают стабильность нуль-пункта. Одновременно пластины образуют подвес на много порядков более жесткий относительно линейных горизон тальных перемещений груза, что устраняет связь между различными степенями сзободы и повышает помехозащищенность,Регистрацию колебаний осццллятора (фиг. 1) можно осуществлять пьезоэлемеи том 5, что позволит измерять амплитуду угловых смещений порядка 10-6 - 1 О ирад,Крутильные смещения груза 1 под действием тепловых нли микросейсмических возмущений создают потенциал на пьезо керамике 5, усиливаемый дифференциальным усилителем 6 (фиг. 3). Далее сигнал, определяемый собственной частотой осциллятора, поступает на частотомер-хронометр 7, который определяет период собственных колебаний системы Т и записывает на цифропечатающем устройстве или в блоке п- мяти ЭВЛ 8. Для увеличения амплитуды колебаний возможно дополнительное возбукдение 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 крутцльных колебаний. В этом случае сигнал, определяемый поворотом груза, по каналу 10 через усилитель б поступает на блоки 7, 8 приборов регистрации, а также на емкостной цли индуктивный блок обратной связи 11. При относительном измерении о полевым вариантом гравцметра его устанавгпваст в оке изерения ц Возоуждают 1(рутльномаятниковые колебания, напрцмер, по схеме фиг. 3, или приводят его в рабочее состояние - режим автоколебаний. То есть с генератора импульсов 9 на емкость подается на резонансной частоте цуг импульсов 1 фг. 3) или же подключается Обратная связь (фцг. 5). Частота ссбствен 5 ь.х колебаний системы будет зарегистрирована как параметр переменного электрического сигнала от периодически деформируемой через пластину 8 пьезокерамцкц 6. Сигнал предварительно усиливается В блоке 6, а затем анализируется частотомером 7 и окончательно записывается в блоке 8, который может автоматически пересчитать величину периода в значение д.Таким образом, предложенный Гравиметр позволяет проводить измерения на фоне значительных микросейсмических помех, имеет незначительный дрейф нуль- пункта, компактен ц не требует специальной регистрирующей аппаратуры.Формула изобретенияГравиметр, содержащий укрепленный в корпусе упругий подвес с грузом, о т л н ч аю щ ий с я 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.Составитель О. Хавроезкнноляда Текред А. Камысннкова 1;е.лр И Симкин кто Тпп. Харьк. фнл, пред. Патент каз 765/1167 11 зд. М 712 НПО Государственного комитета СССР Москва, Ж, Раушс