Наклономер

ОЮЭ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУБЛИК 9) З.бй01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт физики Земли им:.О,Ю. Шмидта(54)(57) НАКЛОНОМЕР, содержащий корпус, чувствительную систему, состоя" щую из горизонтального маятника с зеркалом, подвешенного на целльнеровском подвесе в монтажной рамке, фотоэлектрический преобразователь, систему электромагнитного эталонирования с блоком управления и регистратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет повышения точностиэталонирования, на конце маятйикаперпендикулярно к его оси жесткозакреплены в горизонтальных плоскостях два стержневых идентичных пос"тоянных магнита системы электромагнитного эталонирования, магнитныеоси которых направлены в противоположные стороны, один из магниточрасположен в центре колечной системы, состоящей из двух горизонтально расположенных соленоидов системыэлектромагнитного эталонирования,жестко закрепленных на монтажнойрамке чувствительной системы, причемконцы каждого магнита при разомкну-.той цепи соленоидов должны совпадатс центрами соленоидов, а ось каждогмагнита должна совпадать с осью солноидов, причем магниты расположеныв одной вертикальной плоскости ирасстояние между ними должно бытьне более 10 мм.30 Изобретение относится,к геофизическому приборостроению и предназначено для регистрации приливных итектонических наклонов земной поверх"ности с целью изучения внутреннего 5строения Земли и поиска предвестниковземлетрясений, может применяться так"же при изыскательных работах с цельювыбора места для строительства крупных гидросооружений, при эксплуатации крупных тоннелей,Известны наклономер, содержащийчувствительную систему, фотоэлектрический преобразователь, устройство,стабилизирующее период собственныхколебаний маятника н регистратор,Наклономер обеспечивает высокую ста"билизацию периода собственных колебаний маятника и поэтому можетприменяться также в качестве длиннопериодного сейсмографа 11.Однако данный наклономер не имеетустройства для его эталонирования.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является 25наклономер, содержащий корпус, чувствительную систему, состоящую иэ,горизонтального маятника с зеркалом,подвешенного на целльнеровском подвесе в монтажной рамке, фотоэлектрический преобразователь, регистратор и систему электромагнитного эталонирования с блоком управления,Система эталонирования наклономеравключает электромагнитный блок, состоящий из катушки с меднымпроводом,жестко закрепленной на свободномконце маятника наклономера и размещенной в магнитном поле постоянногомагнита, жестко связанного с корпусом. Катушка при помощи токоподво"дов соединена с блоком управления 123Применение токоподводов оказываетотрицательное влияние на упругийподвес маятника, снижает точностьизмерения, Это является существенным недостатком наклономера.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышенияточности эталонирования.Поставленная цель достигаетсятем, что в наклономере, содержащемкорпус, чувствительную систему,состоящую из горизонтального маятника с зеркалом, подвешенного нацелльнеровском подвесе в монтажнойрамке, фотоэлектрический преобразователь, систему электромагнитно-,го эталонирования с блоком управления н регистратор, на конце маятника перпендикулярно к его осижестко закреплены в горизонтальныхплоскостях два стержневых,идентичных постоянных магнита системы элект"ромагнитного эталонирования, магнитные оси которых направлены в противоположные стороны, один из магнитов расположен в центре колечнойсистемы, состоящей из двух горизонтально расположенных соленоидов системы электромагнитного эталонирования, жестко закрепленных на монтажной рамке чувствительной системы,причем концы каждого магнита при разомкнутой цепи соленоидов должнысовпадать с центрами соленоидов,а ось каждого магнита должна совпадать с осью соленоидов,причеммагниты расположены в одной вертикальной плоскости и расстояние междуними должно быть не более 10 мм.На чертеже приведена схема предложенного наклономера.Прибор содержит корпус (не пока"зан), чувствительную систему, состоящую из монтажной рамки 1, в которой на упругих нитях 2 и 3 подвешенгоризонтально маятник 4 с зеркалом5 и двумя идентичными стержневымиантипараллельными постоянными магнитами 6 и 7, жестко закрепленнымигоризонтально на конце маятника 4перпендикулярно его оси в однойвертикальной плоскости на расстоянии не более 10 мм друг от друга.Концы магнита 6 размещены в соленоидах 8 и 9, жестко скрепленных с мон"тажной рамкой 1 таким образом, чтопри разомкнутой цепи срленоидов онисовпадают с центрами соленоидов иось магнита совпадает с осью соленоидов, Наклономер содержит, кроме того, фотоэлектрический преобразователь, состоящий из осветителя10, зеркала 5 и дифференциальногофотоэлемента 11, подключенного крегистратору 12. Соленоиды 8 и 9подключены к блоку управления, состоящему из источника питания 13, переключателя полярности 14,.магазинасопротивлений 15 и зеркального микроамперметра 16,Порядок эталонирования наклономера следующий.Наклономер в лабораторных условиях устанавливается на высокоточную наклономерную плиту таким обра2 о(, с дугид,Затем изменяется ток в цепи соленои" дов 8 и 9 на 33 при помощи изменения сопротивления магазина 15. При 25 этом изменится магнитное поле соле / ноидов 8 и 9, что приведет к отклонению маятника 4 на угол 3 и смеще 2 нию записи на регистраторе 12 на АК 3 мм. Для исключения влияния накло нов земной поверхности на показания наклономера ток в,цепи соленоидов изменяют на - ДЭ, при этом маятник отклонится на угол - В, и запись на регистраторе 12 сместится на -35 ЛУ 1,. Отсюда получается коэффициент ф чувствительности наклономера К 2: 261 мкА1 Аз+ бТ 1 мм 2 40 Величины коэффициентов К 1 и К, определяют величину калибровочного коэффициента К, (электродинамической постоянной наклономера):45.к . 2 тймК, 2 дЭХ ЬТмкА1 Величину К, определяют многократно.и К, среднее является коэффициентомдля эталонирования наклономера в поле"3 10879 зом, чтобы маятник 4 был параллелен оси вращения плиты, фотоэлемент 11 подключается к регистратору 12, подается питание на лампу осветителя 10 и наклономер выводится в рабочее положение. Плит задается наклон на известный угол ф, при этом маятник 4 отклонится на угол й, световой поток осветителя 10, отраженный от зеркала 5, сместится по фотоэлементу 1 О 11, что приведет к смещению записи на регистраторе 12 на ЬУмм. Для исключения влияния наклонов земной поверхности на показания наклономера плите задается наклон на угол -с., при этом маятник отклонится на угол и запись на регистраторе сместит-. ся на - йУ , Отсюда определяется коэффициент чувствительности Кз. вых условиях при помощи изменения тока в цепи соленоидов 8 и 9.При эталонировании наклономера с целью определения коэффициентов К, и К, в лабораторных условиях смещения записи на регистраторе 12 производится на одном и том же участке шкалы. Это позволяет исключить влияние возможной нелинейности шкалы регистратора на точность эталонирования.При регистрации наклонов земной поверхности, периодически изменяя величину тока в соленоидах 8 и 9 на известную величину, определяют чувст" вительность наклономера в с дуги на мм шкалы регистратора 12. Например, пусть К, = 0,01 с дуги/мкА, тогда изменение тока в цепи соленоидов на и мкА будет соответствовать наклону земной поверхности (наклону основания маятника)на О, 01 и с дуги, Пусть при этом запись на регистраторе 12 сместится на 100 мм, тогда чувствительность наклономера.К будет: К := 0,0001100 ммИсследования предложенного накло" номера в широком диапазоне начальных наклонов плиты (до 100 с дуги) показали в этом диапазоне неизменность коэфФициента КПредложенный наклономер не содержит токоподводов кчувствительной системе, поэтому исключается возможность дрейфа нульпункта за счет токо" подводов и обеспечивается линейность показаний прибора. Расстояние между. антипараллельными идентичными магнитами не превьппает 1 О мм и это позволяет исключить не только влияние изменений внешнего магнитного поля, но и влияние изменений градиентов внешнего магнитного поля, Размещение концов магнита в средней части соленоидов обеспечивает линейную связь между величиной отклонения маятника и величиной тока в цепи соленоидов. Это позволяет повысить точность этапони- .рования наклономера, а следовательно, и точность измерений.. Проектная, 4 тент", г. Ужгород ППП 667/43 Тираж 711 ВНИИПИ Государственног но делам изобретений 113035, Москва, В"35, Ракомитоткр ская Подписноеа СССРийб.д. 4/5