Измеритель вертикального градиента

Номер патента: 2002281

Автор: Субботин

ZIP архив

Текст

. (и) 200228 5 ЦЯ Комитет Российской Федерации о патентам и тонарным знакам ИЗОБРКТ ф"фщюрИМ - Гфутйиуц," МГЕи(71) Пермский политехнический институт(73) Пермский политехнический институт(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГРАЕНТА(57) Использование: измерительная техниканости, для измерения вертикального граЦепь изобретения - повышение точности иний Сущность: чувствительная система изме содержит только один груз, н стоянного магнита магнитопро конечника и опор, при этом гр и дополнительным датчиками которые подключены к источни указателем перемещения, из ство выполнено в виде измер чувствительной системы снаб ремены мест по высоте в виде ной цапфой и опорой на под ип. Ичдстиента. мере- ителя ОПИСАНК ПАТЕНТУ апример, в виде повода, полюсного ноуз снабжен основным силы в виде обмоток ку тока, груз снабжен мерительное устройителя тока, а корпус жен устройством пе - штанги, установлен- ставке. 1 з.п.ф-пы, 110 15 20 Л,У =10 1,30 35 40 45 50 Лзобретение относится к измерительной технике и поедназначено для измерения вертикального градиен 1 а ускорения силы тяжести.Известен вертикальный гравитационный градиентометр, содержащий вакуумированный корпус с размещенными в нем массами, усилитель, регистратор, подставку,Недостатком этого градиентометра является то, что его чувствительность к измеряемому градиенту практически равна нулю, так как их перемещение практически будет происходить по одному и тому же закону.Известен также вертикальный градиентомето, содержащий чувствительную систему из коромысла, двух грузов. расположенных на разных высотах и измерительного устройства (прототип).Этому градиентометру присущи значительные методические погрешности от ускорения ц силы тяжести, т,к, компенсация влияния а на выходной сигнал градиентометра осуществляется за счет жестких допусков на конструктивные параметры измерителя и точной его настройкой (юстировкой), Например, для измерения йгг с точностью до 1 Э требуется где гп - массы грузов;Лгп - разность масс грузоь, а это невозможно реализовать.Кроме того, недостатком градиентометра является также наличие методической и инструментальной погрешности из-за несбалансированности коромысла,Цель изобретения - повышение точности измерения Ягг,Для достижения указанной цели чувствительная система содержит только один груз, снабженный основным и дополнительным датчиками силы, обмотки которых подключены к источнику токагруз снабжен указателем перемещения, измерительное устройство выполнено в виде измерителя тока, включеннога в цепь питания обмотки дополнительного датчика силы, а корпус чувствительной системы снабжен устройством перемены мест по высоте,В результате в предлагаемом измерителе на разных высотах производится уравновешивание одного и того же груза с помощью указателя перемещения груза одними и теми ке датчиками силы, чем исключаются методические погрешности ат а,Так как вместо коромысла груз снабжен основными и дополнительным датчиками силы, то исчезает методическая и инструментальная погрешности г 1 о сравнению с прототипом от несбалансированности коромысла. Таким образом, предлагаемый измеритель по сравнению с прототипом имеет более высокую точность измерениявертикального градиента,Заявителю и автору не известны технические решения, признаки которых совпадают с отличительными признаками заявляемого технического решения, поэтому оно соответствует критерию "новизна".Указанные признаки в предложенном измерителе обеспечивают достижение новаго свойства, а именно повышение точности измерения вертикального градиента, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерио "существенные отличия".На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого измерителя вертикального градиента и ускорения силы тяжести. Чувствительная система содеркит один груз, например, в виде постоянного магнита 1, магнитопровода 2, полюсного наконечника 3 и опор 4. 5, подвешенных в корпусе блока 6, который цапфой 7 с помощью опоры 8 установлен в штангу 9 устройства перемены мест по высоте, Штанга 9 цапфой 10 и опорой 11 установлена на подставке 12 и имеет противовес 13, Груз снабжен датчиком 14 перемещения, например, индуктивным (или емкостным, или растровь 1 м фотоэлектрическим первичным преобразователем с разрешающей способностью вдесятые доли микрона). Выход датчика перемещения соединен с указателем 15 перемещения, например, в виде вольтметра в случае индуктивного датчика перемещения. Груз снабжен основным датчиком силы в виде постоянного магнита 1, магнитапровода 2, полюсного наконечника 3 и обмотки 16 и дополнительным датчикам силы в виде постоянного магнита 1, магнитопровода 2, полюсного наконечника 3 и обмотки 17, Обмотки 16, 17 подключены к источнику 18 постоянного тока через устройства изменения величины питающего тока (или напряжения), например, в виде переменных сопротивлений 19, 20 и контактные переключатели 21, 22.В цепь питания обмотки 17 включен измеритель 23, например, тока, со шкалой,атградуированной в величинах вертикального градиента Чйг, Груз подвешен в корпусе блока 6 на упругих пластинах 24, 25, снабженных задатчиком силы в продольном направлении пластин, например, в виде пружин 26 (или магнитоэлектрического дат 2002281чика силы и т.п.) для обеспечения малойжесткости. В направлении оси чувствительности прибора при достаточной (для обеспечения направления движения груза)жесткости в перпендикулярной плоскости(коси чувствительности).Поворотом штанги 9 корпус блока 6 может изменять свое положение по высоте,Предусмотрены арретиры для арретирования штанги 9 с корпусом блока 6 в верхнеми нижнем положениях и для арретированиякорпуса блока 6 на штанге 9.Датчик 14 перемещения при изготовлении (сборке) прибора устанавливается в нулевое положение (нулевое показаниеуказателя 15 перемещения) при горизонтальном (недеформированном) положенииупругих пластин 24, 25.В рабочем положении измерителя егоось чувствительности ,ось симметрии груза)располагается в направлении силы тяжести.Корпус блока 6 герметизируется и может вакуумироваться, Для затухания колебаний груза предусматриваетсядемпфирование (например, за счет зазоровмежду магнитопроводом 2, наконечником 3и каркасом 27 обмоток 16, 17 в случае невакуумированного корпуса 6).В рассматриваемом примере принципиальной схемы измерителя в качестве груза используется постоянный магнит смагнитопроводом, а можно магнитопроводс магнитом и наконечником закрепить накорпусе и в качестве груза подвесить каркас27 с обмотками 16, 17,Предлагаемый измеритель работаетследующим образом. (Определение измеряемой величины производится алгоритмическим методом (4), (5) о два такта измерения).Первый такт. Корпус блока 6 с чувствительной системой установлен в верхнее положение, контактный переключатель 21замкнут, переключатель 22 разомкнут, Изменение величины питающего напряженияобмотки 16 основного датчика силы сопротивлением 19 устанавливается нулевое показание указателя 15 перемещения.В результате сила тяжести груза уравновешивается силой основного датчика силы(обмотка 16) и силой упругих пластин 24, 25гп 9 = Гс 1+ ся, (1)где е - масса груза;9 - ускорение силы тяжести на уровнетяжести груза в верхнем положении;Гс 1. - сила основного датчика силы;с 1 - суммарная жесткость упругих пластин 23, 24;г - отклонение груза от расчетного нулевого положения груза (т.е, отклонение от"идеального нуля" по указателю 15), 25 п(9+ ПЛЕН) = Гдс 1+ Ецс 2+ с 1(е+ о) (3) где Ил - вертикальный градиент;Н - расстояние между центрами массгруза в верхнем и нижнем положениях;30 Л к - величина отклонения груза отнулевого положения первого такта,Так как за врсмя двух тактов измеренияВ, 11, 11 неизменны, то из выражения (1) - (3)имеем35(4) ОЯееН = Гдс 1+ с 1 Л.; с ЛгпййгН,40 Условие (5) легко выполняется, так какЬ определяется порогом чувствительностидатчика перемещения и равно порядка1 рК =10 м. (и возможно 0,1 ик), а малость с обеспечивается соответствующими45 конструктивными параметрами упругихпластин и продольной силой, прикладываемой к пластинам (6),Из выражения (4) с учетом условия (5)имеем50 Рцс 2 = а НО/27,(6) Ряс 2 является выходом МЫ, который наблюдается по шкале указателя 23.Из выражения (6) погрешность выходно го сигнала, т,е. относительная погрешностьизмерения равна(4) ЛГ а Лв ДНЕ 2 В Н(7) Гдс 1 = В 11, (2,где В - магнитная индукция в зазоре междуполюсным наконечником 3 и магнитопроводом 2,5 11 - длина проводника обмотки 16;11 - ток в обмотке 16.Второй такт, Контактные переключатели 21, 22 замкнуты, корпус блока 6 устанавливается в нижнее положение. Изменением10 величины питающего напряжения обмотки17 дополнительного датчика силы сопротивления 20 устанавливается нулевое положение указателя 15 перемещения. Можноустанавливать показание указателя переме 15 щения в обоих тактах измерения и не нануль, а какое-то определенное значение, соответствующее определенному ЧЧгг, например 2000 Э, а в дальнейшем зто учитывать.За счет этого можно повысить точность иэ 20 мерения, так как диапазоны измерения будут, например, не 0 - 4000 Э, а 2000-4000Э=2000 Э;В результате имеем2002281 Методическая погрешность от д и неуравновешенности коромысла отсутствует, отсутствуют по сравнению с прототипом и требования Ь в/гл = 10 1 и другие, т.е. точность измерения В/и повысилась, и прибор 5 в отличие от прототипа при точности не хуФормул а изобретенияИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕРТИКАЛЬКОГО 10 ГРАДИЕНТА, содержащий чувствительную систему, заключенную в корпус, и измерительное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительная система содержит 15 груз, снабженный указателем перемещения и основным и дополнительным датчиками силы, обмотки которых подключены к источнику тока, измерительное устройство же 1 Э вполне возможно создать при современном уровне техники,(56) А.ПЛОзефович и Л,В.Огородова, Гравитометрия. М.: Кедра, 1980, с, 257. выполнено в виде измерителя тока, включенного в цепь питания обмотки дополнительного датчика силы, а корпус чувствительной системы установлен с возможностью перемещения по вертикали.2, Измеритель по п,1, отличающийся тем, что груз чувствительной системы выполнен в виде постоянного магнита, магнитопровода и полюсного наконечника, подвешенных в корпусе на направляющих упругих пластинах,

Смотреть

Заявка

4828386, 24.05.1990

Пермский политехнический институт

Субботин Владимир Михайлович

МПК / Метки

МПК: G01V 7/04

Метки: вертикального, градиента, измеритель

Опубликовано: 30.10.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-2002281-izmeritel-vertikalnogo-gradienta.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Измеритель вертикального градиента</a>

Похожие патенты