Гравитационный вариометр

союз сонетснихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИК 9) О ЯО,15 ПС О Госуд ПО ДЕ СКОМУ СЕИД и регистых изм т та в п магнитоцунта приер 54)(57) ГРА одержащий гкотором ра эл емент, выпного коромыслзакрепленногратной связивом, первоеройство, состителя и пер я о щее из первого ого дифференциаль связанное с перв твительного элемео т л и ч а ю щ то, с целью расши с юг ым оэлемен калом ч ста., и й регистра я тем,еенный комитет сссРизОБРетений и отнРытий ПИСАНИЕ И(46) 23.09,84, Бюл. Р 35 (72) Д.Г.Гриднев, В.А,Куэиванов, И,И.Науменко в Бондарен,В,М.Новоселицкий, 10.П.Петров, 10.Н,Смирнов, Л.Г.фунтиков и М,С.Чадаев (71) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 332408, кл. С 01 Ч 7/10, 1970.2. Авторское свидетельство СССР Ф 557341, кл, С 01 Ч 7/10, 1976 (прототип). ИТАЦИОННЫЙ ВАРИОМЕТР, метизированный корпус, оложен чувствительный ненный в виде рычажс первым зеркалом, на подвесе, узел обсогласующим устройсттоэлектрическое устЕТЕНИЯ : ния функциональных возможнос вариометра путем одновременн рации первой, вторых произво гравитационного потенциала и нений наклона земной поверхн подвес чувствительного элеме полнен в виде вертикально ра женного стержня с закрепленн его верхнем конце шариком из мягкого железа, к нижнему ко зеркала чувствительного элем креплен вертикальный экран с стием в центре, на одной пря тром экрана с однои его стороны установлен второи осветитель, а сдругой - второй дифференциальныйФотоэлемент, через согласующее устройство связанный с регистратороми узлом обратной связи, который выполнен в виде магнитной катушки, вцентре которой расположен шарик измагнитомягкого железа, в нижней части чувствительного элемента установлено двухкоординатное Фотоэлектри-.ческое устройство, состоящее изгоризонтального экрана с отверстиемпо центру, с одной стороны которогона вертикальном стержне закреплентретий осветитель, а с другой - двухкоординатный дифференциальный фотоэлемент, связанный с регистратором.002 1 1115Изобретейие относится к геофизи- ческому приборостроению и предназначено для высокоточных измерений первой и вторых производных гравитационного потенциала. 5Известен гравитационный вариометр, содержащий упругую кварцевую систему, состоящую из двух чувстви" тельных элементов, кащцый из которых выполнен в виде равноплечего ры чага, подвешенного на вертикальном торсионе, устройство компенсации и поворота чувствительного элемента, выполненное в виде горизонтальных,через микровинт и упругие нити на дополнительной рамке с равноплечим рычагом, устройство регистрации 1.Применение нижних нитей подвеса равноплечего рычага в данном при боре приводит к уменьшению чувстви. тельности вариометра, а наличие упругого астазирования - к нелинейности показаний вариометра, Кроме того, прибор позволяет измерять производ ные только в статическом режиме, что в ряде случаев является недостаточным.Наиболее близким к изобретению является гравитационный вариометр, со- З 0 держащий герметизированный корпус, в котором расположен чувствительный элемент, выполненный в виде рычажного коромысла с первым зеркалом, закрепленного. на подвесе, узел об 35 ратной связи с согласующим устройством, первое фотоэлектрическое устройство, состоящее из первого осветителя и первого дифференциального фотоэлемента, связанное с первым зеркалом чувствительного элемента и регистратор. 121.Недостатком известного вариометра является нестабильность пьезоэлементов, приводящих к дрейфу нуль- пункта прибора.3Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей вариометра путем одновременной р егистрации первой, вторых производ ных гравитационного потенциала и изменений наклона . земной поверхностиПоставленная цель достигается тем, что в гравитационном вариомет ре, содержащем герметизированный кор. пус, в котором расположен чувствительный элемент, выполненный в виде рычажного коромысла с первым зеркалом, закрепленного на подвесе, узел 1обратной связи с согласующим устройством, первое фотоэлектрическоеустройство, состоящее из .первогоосветителя и первого дифференциального фотоэлемента, связанное с первым зеркалом чувствительного элемента, и регистратор, подвес чувствительного элемента выполнен в видевертикально расположенного стержня с закрепленным на его верхнемконце шариком из магнитомягкогожелеза, к йижнему концу зеркала чув=ствительного элемента прикреплен вертикальный экран с отверстием в центре, на одной прямой с центром экрана с одной его стороны установленвторой осветитель, а .с другой - второй дифференциальный фотоэлемент,через согласующее устройство связанный с регистратором и узлом обрат.ной связи, который выполнен в видемагнитной катушки, в центре которойрасположен шарик из магнитомягкогожелеза, в нижней части чувствительного элемента установлено двухкоординатное фотоэлектрическое устройство, состоящее из горизонтальногоэкрана с отверстием по центру, содной стороны которого на вертикальном стержне закреплен третий осветительа с другой - двухкоординатный дифференциальный фотоэлемент,связанный с регистратором.4 рНа чертеже. показан гравитационныйвариометр, общий вид,Вариометр включает герметическийкорпус (не показан), узел обратнойсвязи в виде магнитной катушки 1,чувствительный элемент, выполненныйв виде вертикально расположенногостержня 2, на верхнем конце которого симметрично его оси закрепленшарик 3, изготовленный из магнитомягкого материала, а на нижнем егоконце также симметрично оси прикреп.лено зеркало 4 фотоэлектрическогоузла регистрации положения чувствительного элемента. На стержне 2закреплено симметрично относительноего оси коромысло 5 с грузами наего концахФотоэлектрический .узел регистрации паложения чувствительного элемента, кроме зеркала 4, состоит излампы осветителя б, дифференциальныхфотодатчиков 7 регистратора 8, атакже жестко скрепленного с зеркалом 4 вертикального экрана 9 с отверстием. 10 по центру с одной стороны экрана 9 расположен осветитель 11, а с другой - дифференциальный фотодатчик 12. Кроме того, Фотоэлектрический узел включает горизонтальный экран 13 с круглым отверстием 14, который с помощью стоек 15 жестко скреплен с экраном 9. симметрично оси 1 О стержня 2. С одной стороны экрана 13 расположен осветитель 16, а с другой - координатно-чувствительный фотодатчик 17. Для обеспечения стабилизации положения чувствительного 15 элемента по вертикали предусмотрен узел обратной связи с согласующим устройством 18. Выходы фотодатчиков 12 и 17 как и выход фотодатчика 7, подключены к регистратору 8. 20Гравитационный вариометр работает следующим образом.На пункте наблюдения прибор выставляется по уровням в вертикальное положение, затем включается элек.25 трическое питание ламп осветителей б, 11 и 1 б, регистратора 8 и магнитной катушки 1В результате взаимодействия шарика 3 с электромагнитным полем катушки 1 чувствительный элемент зависает в некотором положении. Изменением электрического питания в цепи электромагнитной системы катушки 1 добиваются такого положения чувствительного элемента,35 при котором фототок фотодатчика 12 равен нулю. После этого прибор выставляется таким образом, чтобы Фототок фотодатчика 17 также бып равен нулю. Выполнив перечисленные операции, прибор является подготовленным к непрерывной регистрации первой и вторых производных гравитационного потен - циала, а также изменений угла между отвесной линией и земной поверхностью.При изменении ускореиия силы тяжести чувствительный элемент прибора и экран 9 совмещаются относительно осветителя 11 и фотодатчика 12, что приводит к появлению разностного фототока. Подключенное к Фотодатчику12 согласующее устройство 18 обеспечивает подачу в магнитную катушку 1 компенсирующего электрического сигнала, величина которого регистрируется регистратором 8 и одновременно является мерой изменения ускорения силы тяжести.При изменении вторых производных гравитационного потенциала происходит угловое смещение чувствительного элемента. Зеркало 4 чувствительного элемента разворачивается на некоторый угол, что приводит к перераспределению светового потока на фотодатчике 7 и изменению электрического сигнала в его цепи. Величина изменения сигнала пропорциональна изменению поля вторых производных гравитационного потенциала.При наклоне земной поверхности .нижний конец чувствительного элемента смещается относительно корпуса прибора, всегда занимая положение отвеса. При этом смещается экран 13, происходит перераспределение светового потока и появление в цепи фо;тодатчиков 17 разностного электрического сигнала по двум взаимноперпендикулярным осям.Таким образом, обеспечивая регистрацию положения чувствительного элемента, предлагаемый прибор позволяет одновременно производить измерение первой и вторых производных гравитационного потенциала, а также наклонов земной поверхности, следовательно, является прибором многоцелевого назначения, что выгодно отличает его от известных гравитаци- онных вариометров.Эталонирование предлагаемого при 1 бора производится известным способом эталонирования гравитационного вариометра, гравиметра и наклономера,Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения обусловлен одновременным измерением первой и вторых производных гравитационного потенциала, а также изменений наклона земной поверхности одним датчиком.1115002 Составитель В,ФедоровТехр ед А.Ач Редактор И.Булла орректор Г,Огар сное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ б 765/33 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушска