Гравиметр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) С 0 Ч 7 00 ЕЛЬСТ 7И.Уткин арцевои трубки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ Св(71) Ордена Трудового КрасногоЗнамени институт геофизики Уральского научного центра АН СССР(54)(57) 1. ГРАВИМЕТР, содержащийвертикальную трубку, закрепленнуюна подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровняхдатчиками давления, соединеннымис входами измерительной электроннойсхемы, выход которой соединен с ре- .гистратором, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения его производительности и точности, вертикальная трубка выполнена из кварца,герметична, содержит ртутный пбршень, разделяющий ее внутри на верхний и нижний измерительный объемы,в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов,измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители,выходы которых соединены с входами,ЯО 141366 посредством управляемых обратных связей, генератор синхроимпульса, первый и второй детекторы, первый и второй двухуровневые компараторы, генератор счетнйх импульсов, первую и вторую схемы И, реверсивный счетчик, причем входы первого и второго усилителей соединены соответственно с верхним и нижним кварцевыми резонаторами, а выходы соответственно через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов которых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выходы первого опорного сигнапа компараторов соединены с входами первой схемы И, а второго опорного сигнала - с входами второй схемы И, третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы - соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистратора.2. Гравиметр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что содержит сифон, объем которогоизменяется с помощью микрометрического винта, соединенный посредством патрубка с измерительным объемом герметичной1 11413Изобретение относится к геофизике, а более конкретно - к устройствам для измерения ускорения силы тяжести, и может быть использовано в различных условиях измерений - в скважинах, на неподвижном основании, на движущейся платформе.Известны гравиметры, содержащие кварцевую пластину, закрепленную консольно на вертикальном основании, 10 деформирующуюся под воздействием силы тяжести на ее свободный конец, соединенную генератором, выход которого соединен с частотомером Г 1 1.Недостатком устройства является малая чувствительность и низкая производительность. Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является гравиметр, содержащий вертикальную труб-ку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в нейна разных уровнях датчиками давления,соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которойсоединен с регистратором 2 3.Недостатком известного устройстваявляются низкие производительностьи точность,Цель изобретения - повышение про 30изводительности и точности.Указанная цель достигается тем,что в гравиметре, содержащем вертикальную трубку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещен- З 5ными в ней на разных уровнях датчиками давления, соединенными с входамиизмерительной электронной схемы, выход которой соединен с регистратором,вертикальная трубка выполнена иэкварца, герметична, содержит ртутныйпоршень, разделяющий ее внутри наверхний и нижний измерительные объемы, в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов 45измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители,выходы которых соединены с входамипосредством управляемых обратныхсвязей, генератор синхроимпульса, Юпервый и второй детекторы, перый ивторой двухуровневые комнараторы,генератор счетных импульсов, первуюи вторую схему И, реверсивный счетчик, причем входы первого и второго 55усилителей соединены соответственнос верхним н нижним кварцевыми резонаторами, а выходы соответственно 66 2через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого1и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов которых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выходы первого опорного сигнала компараторов соединены с входамипервой схемы И, а второго опорногосигнала - с входами второй схемы И,третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов,а выходы - соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивногосчетчика, выход которого соединенс входом регистратора.При этом гравиметр содержит сифон, объем которого изменяетсяс помощью микрометрического винта,соединенный посредством патрубкас измерительным объемом герметичнойкварцевой трубки.На чертеже представлена блок-схема гравиметра.Гравиметр содержит герметичнуюкварцевую трубку 1, куда помещенртутный поршень 2, разделяющий объемкварцевой трубки 1 на верхний измерительный 3 и нижний измерительный 4объемы, где установлены верхний 5и нижний 6 кварцевые резонаторы.Сифон 7 соединен с верхней частьюгерметичной кварцевой трубки 1 посредством патрубка 8. Внутренний объем сифона 7 регулируется микрометрическим винтом 9. Подвес 10 служитдля вертикальной установки герметичной кварцевой трубки 1. Электроннаяизмерительная схема 11 содержит первый и второй усилители 12 и 13с управляемыми обратными связями 14и 15, генератор синхроимпульса 16,первый 17 и второй 18 детекторы,первый 19 и второй 20 компараторы,генератор 21 стабильной частоты,первую 22 и вторую 23 схемы И, реверсивный счетчик 24. Входы первого 12 и второго 13 усилителей соединены с верхним 5 и нижним 6 кварцевыми резонаторами, Выход реверсивного счетчика 24, являющийся выходомэлектронной измерительной схемы 11,соединен с входом регистратора 25.Гравиметр работает следующим образом,При вертикальном положении герметичной кварцевой трубки 1 ртутный поршень 2 смещается вниз, давление11413 66 3в верхнем измерительном объеме 3 уменьшается, а в нижнем измерительном объеме 4 - увеличивается. Генератор синхроимпульса 16 во время подачи синхроимпульса замыкает управляемые обратные связи 14 и 15 первого 12 и второго 13 усилителей, которые работают при этом как генераторы с кварцевыми резонаторами 5 и 6. В момент окончания синхроимпульса управ ляемые обратные связи 14 и 15 размыкаются, колебания на выходах первого 12 и второго 13 усилителей начинают затухать с коэффициентом затухания, обратно пропорциональным давлению, воздействующему на соответствующий кварцевый резонатор.Сигналы с выходов первого 12 и второго 13 усилителей детектируются первым 17 и вторым 18 детекторами, 2 О сравниваются с опорными напряжениями с помощью первого и второго компараторов 19 и 20, после чего поступают на входы первой 22 и второй 23 схем И 25Компараторы 19 и 20 сравнивают поступающее на их входы напряжение с двумя уровнями опорного напряжения каждый, выдавая сигнал совпадения с первым уровнем по первому выходу,. а сигнал совпадения со вторым уров.нем - по второму. На вход первой схемы 22 И поступают, таким образом, сигналы первого уровня. первого комнаратора 19 и первого уровня второго .компаратора 20. Серия импульсов,3 поступающая с выхода первой схе,мы 22 И на вход "минус" реверсивного счетчика 24, равна по длительности промежутку времени между моментами достижения выходными сигналами первого 12 и второго 13 усилителей верхнего опорного уровня, а серия импульсов, поступающая на вход "плюс" реверсивного счетчика 24 с выхода второй схемы И 23, пропорциональна по длительности и числу импульвов промежутку времени между моментами достижения указанными сигналами нижнего опорного уровня. Число импульсов в реверсивном счетчике 24 в результате вычитания и сложения по входам "минус" и "плюс", пропорциональное величине ускорения свободного падения, фиксируется регистратором 25. По окончании счета цикл повторяется.Испытания макета устройства показывают, что погрешность единичного отсчета не превышает величины 0,05 м Гл, ,а погрешность при измерении в режиме накапливания не превышает величины 0,01-0,005 мГл, Время измерений на точке порядка 1 мин. Изобретение позволяет повысить производительность и точность измерений благодаря использованию дифференциального метода измерений разности давлений в объемах герметичной трубки, разделенной посредством ртутного поршня, использованию кварцевых резонаторов для измерения давлений в объемах и электронной измерительной схемы, позволяющей осуществить автоматизацию процесса измерений в цифровом виде разности времен затуханий кварцевых резонаторов, пропорциональной величине ускорения силы тяжести.1141366 Составитель В.Попадькоактор П.Коссей Техред Л.Мартяшова Корректор Г,О г,ужгород, ул.Проектная,ал ППП "Па аказ 491/34 Тираж 748 ВНИИПИ Государственног по делам изобрет 113035, Москва, Ж, Рауш