Гравиметр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУЬЛИН 639 09) (И) 11 6 01 Ч 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТ АВТОРСНОМУ С 456674/24-25206.820.10.84. Бюл.(прототип)свидетельство СС 01 Ч 7/12, 1976 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) (57) ГРАВИМЕТР, содержащий демпФированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторов,каждый из которых образован паройнеподвижных и одной подвижной пластиной, укрепленной на коромысле чувствительной системы, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит ВЧ-генератор с катушкой индуктивности натороидальном сердечнике в колеба-.тельном контуре, коммутатор, дифференциальный преобразователь частотакод, регистр, сумматор, блок управления, й - 5 -триггер, реверсивный счетчик, преобразователь код-число импульсов, при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неподвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генера тора соединен с входом дифференциального преобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока управления соединен с уп-равляющим входом коммутатора, а выход выборки соединен со счетным вхо- фф дом реверсивного счетчика, прямые выходы разрядов реверсивного счетчи- С ка соединены с входами преобразователя код-число импульсов, выход ко- р торого соединен с входом опроса регистра, инверсный выход последнего разряда реверсивного счетчика соединен с 5 -входом Р - 5 -триггера, рива Р -вход которого соединен с входом установки нуля, И -выход соединен с входом сложения, а й -выход - с евай входом вычитания реверсивного счет: чика.СФИзобретение относится к геофизике, а более конкретно к гравиметри-, ческим измерениям, и может быть использовано для относительных измерений ускорения силы тяжести. Известны гравистабилизированные равиметры для измерения силы тяжести в движении, содержащие двойную демпфированную чувствительную кварцевую систему, термостат и корпус, выполненный в виде двухгироскопного силового стабилизатора Г 13.Недостатком известного гравиметра является низкая точность измерений из-за наличия оптического преобразо вателя.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гравиметр, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную 2 О систему, дифференциальный емкостной преобразователь перемещений чувствительной системы в виде двух конденсаторов, каждый иэ которых образован парой неподвижных и одной подвижной 5 .пластиной, жестко соединенной с коромыслом чувствительной системы 23.Недостатком известного гравиметра является низкая точность иэ-за, дрейфа нуля емкостного преобразователя и наличия инерциальной помехи.Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что гравиметр, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторов, каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной пластиной, укрепленной на коромысле чув О ствительной системы, включает в себя ВЧ-генератор с катушкой индуктивности на тороидальном сердечнике в колебательном контуре, коммутатор, дифФеренциальный преобразователь часто та-код, регистр, сумматор, блок управления, Р - 5 -триггер, реверсивный счетчик, преобразователь кодчисло импульсов, при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неповдвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генератора сое" динен с входом дифференциального преобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока 6 О управления соединен с управляющим входом коммутатора, а выход выборки соединен со счетным входом реверсивного счетчика, прямые выходы разрядов реверсивного счетчика соединены, 5 с входами преобразователя код-числоимпульсов, выход которого соединенс входом опроса регистра, инверсныйвыход последнего разряда реверсивного счетчика соединен с 5 -входомЙ - 5 -триггера, Й -вход которогосоединен с входом установки нуля,Я -выход соединен с входом сложения, а О -выход - с входом вычитания реверсивного счетчика.1На чертеже представлена схемапредлагаемого гравиметра.Гравиметр состоит из демифированной в жидкости кварцевой чувствительной системы 1, емкостного преобразователя, состоящего иэ двух пар неподвижных 2 и одной пары подвижных3 вертикальных пластин, коммутатора 4,катушки 5 индуктивности, выполненнойна тороидальном .сердечнике, ВЧ-генератора б, дифференциального преобразователя 7 частота-код, регистра 8,сумматора 9, преобразователя 10 кодчисло импульсов, реверсивного счет;.чика 11, Р - Б -триггера 12 и блока13 управления,Гравиметр работает следующимобразом, //Изменение силы тяжести и вертикальные инерционные ускорения вызывают отклонение кварцевой чувствительной системы 1 и изменение положения подвижных пластин 3 относительно неподвижных пластин 2, Емкостнойпреобразователь, состоящий из неподвижных 2 и подвижных 3 пластин, имеет большую крутизну преобразованияперемещений. В качестве кварцевойчувствительной системы 1 использована жесткая кварцевая система,которая имеет меньшие габариты иуглы закручивания торсионного подвеса малую чувствительность к горизонтальным ускорениям,Для уменьшения дрейфа нуля емкостного преобразователя при одновременном увеличении диапазона линейности, колебательный контур ВЧгенератора б содержит катушки 5 индуктивности и попеременно подключаемые с помощью коммутатора 4 конденсаторы. На выходе ВЧ-генератора бподключению каждого иэ конденсаторов соответствуют сигналы с частотами 1, и Е . Измерение сводится квычислению разности частот аЕ:Е-,которая определяется в дифференциальном преобразователе 7 частота-код.Время одного измерения мало по сравнению с временем дрейфа параметров,поэтому, вычисляя разницу частот а 1одновременно уменьшают погрешность,связанную с изменением параметровэлементов. Фильтрация помех выполняется путем демпфирования в жидкостикварцевой чувствительной системы 1,Для улучшения фильтрации инерциальной помехи используется цепь: преобразователь 7 частота-код, регистр 8,1 сумматор 9, выполняющая операцию интегрирования первого, второго и более высокого порядка для числа измерений, кратного системе счисления, в которой происходит суммирование в . 5 сумматоре 9 (например, для двойного сумматора это число кратно 2 ).Если, например, выполняется операция интегрирования второго порядка, то весовые коэффициенты е, каждого 10 разряда счетчика 11 изменяются по закону с;: О 1; при Ос 1 сТ,/2 и где т щ время интегрирования; 1 - номер измерения. 15До начала цикла содержимое узлов обнуляется, Р - 5 -триггер 12 переводит в состояние суммирования ревер" сивный счетчик 11, выполненный по схеме двоичного счетчика, реализую О щего линейный закон нарастания величины весовых коэффициентов. Сигнал выборки поступает в реверсивный счетчик 11. Операции умножения на весовой коэффициент и суммирования выпол няются до прихода следующего сигнала выборки. Информация о величине весового коэффициента преобразуется преобразователем 10 код-число импульсов, выходные импульсы которого опрашивают регистр 8, период между импульсами опроса превышает время, необходимое для суммирования числа, поступающего из преобразователя 7 частотакод, с содержимым сумматора 9, Поистечении времени, равного 0,5 ,реверсивный счетчик 11 заполняется,и Р - Ф -триггер 12 устанавливаетсяпо 5 -входу в противофазное состояние. Реверсивный счетчик 11.становится вычитающим, причем операция вы- .читания выполняется до момента установления его в ноль, после чего состарших разрядов сумматора 9 в параллельном коде снимается результатинтегрирования, и описанные операцииповторяются,Для реализации закона изменениявесовых коэффициентов другого видаследует изменить структуру реверсивного счетчика 11, предусмотреть переход от операции интегрирования одного порядка к операции интегрированиядругого порядка, для чего достаточнокоммутировать входы преобразователя10 код-число импульсов на выходы реверсивного счетчика 11 с соответствующей структурой.Изобретение позволяет повыситьточность благодаря уменьшению дрейфа нуля, увеличению диапазона линейности, улучшению Фильтрации инерциальной помехи.1121639 Составитель едактор ЛАлексеенко . Техред М.Куопадьк Корректор В.Бутяг Заказ 79 одпнс Патент, г.ужгород, ул.Проектная,Филиал П 36 Тираж 710 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушакая наб., д.4/5