Гравиметр д. г. таймазова

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111949604(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 270200 (21) 2886552/18-25с присоединением заявки Мо -(313 М Кл з С 01 Ч 7/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения13 " Д. Г. Таймазов Институт геологии, Дагестанский филиал АН СССР( 54 ) ГРАВИИЕТР П. Г. Таймазона Изобретение относится к гравиметрии и может быть использовано для относительных измерений ускорения силы тяжести в геодезических и разведочных целях, а также для исследования регулярных и вековых вариаций силы тяжести.Известны барометрические гравиметры, чувствительным элементом которых является столбик ртути, а упругим элементом - гаэ. Мерой приРащения ускорения силы тяжести Ьц в этих гравиметрах является изменение разности уровней ртути в двух сообщающихся сосудах. Изменение давления столбика отути при изменениикомпенсируется главным образом изменением разности уровней ЬН, которое после предварительного усиления регистрируется визуально 11 .Недостатком барометрических гравиметров является сильная температур ная зависимость показаний (1000 мгал на 1 С).Наиболее близким к предлагаемому является струнный гравиметр, в вакуумированном корпусе которого жест ко закреплен чувствительный элемент которым является струна с прикрепленным к ней груэсм, проходящаявертикально между полюсами постоянного магнита. Мерой измерения ускорения силы тяжести Ц в этих граВиметрах является изменение частотысобственных колебаний струны вследствие. натяжения струны за счет изменения ДЯ . Колебания струны преобразуются в электрические колебанияи регистрируются измерителем частотысобственных колебаний струны 12.Недостатком известного гравиметра является то, что их точность ограничивается точностью измерениячастоты, которая состаьляет в относи тельных единицах 1" 10 7, что соответствует ошибке определения ЬДвгф 0,2 мгалЦель изобретения - увеличение чувствительности и точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном гравиметре, содержащем вакуумированный корпус,чувствительный элемент, выполненныйв виде струны с прикрепленным к ней . 25 грузом, жестко укрепленной в корпусе, измеритель частоты собственныхколебаний струны, в нижней частикорпуса установлены с боковым зазором к нему два наложенных друг ка 30 друга перевернутых стакана, каждыйиэ которых через свою нижнюю кромкусообщается с боковым зазором, причемнижний стакан и часть боковогозазора ниже кромки верхнего стаканазаполнены газом, остальная частьзазорапространство над днищемверхнего стакана до уровня выше нижней кромки груза, и нижняя частьполости верхнего стакана заполненыртутью, а остальная часть полостиверхнего стакана заполнена нитро- ",0бензолом.На чертеже изображен гравиметрГруз выполнен в виде цилиндрической чашки 1, загруженной ртутью, сое"динен со струной 2, натянутой вертикально между полюсами постоянного магнита 3, с усеченным конусомиэ электропроводящего материала 4,Последний при помощи предохранительной пружины 5 жестко Фиксируетсяв гнезде, выполненном в колпаке .биз электроизоляционного материала,Цилиндрическая чашка 1 частично погружена в вертикальный столб ртути7, поддерживаемый снизу давлением25газа в полости, ограниченной сверхуемкостью в виле пеоевернутого стакана 8, КО дну груза снизу прикреплен вольфрамовый диск 9, обеспечивающий устойчивость груза к накло 80нам. Второй цилиндрический стакан10 заполнен жидкостью, с большимкоэффициентом теплового расширения,например нитробензолом.Зазор между стенками стакана",си 10 частично занят ртутгю и саобЯается со столбом ртути, заполняющейбоковь.е зазорь 1 между стаканаякорпусом через отверстие 11, В рнаходящуюся з чашке, полностью по:".,"жеНа катушка " 2 с гризодом электромотора, расгЕоложенного вне корпуса прибора (не показан),. в котсс;,расположе 1 са вторая кату 3 ка 14, Вращение на зту катушку подается ва:гком 15 От электромотора, располож :- ного вне корпуса (не показ п): Наобе катушки 11 амотана одн; цельнаяпроволока 1 Б, проходящая -; рез шки:.17, связанный Еерез зелик 18 с От/четным устройс:твс вне прибора, неПоказан), Вращение через 3 ерм:кожух 19 передается при помЕОЕ.:фонных механизмов 20, 11 рретире:о - сройство 21 Фиксируе чашку ри траспортировке и хранении. Вес Объе 11над ртутью Откачивается через правый патрубок 22, Откачка и запояение гаом резервуара 8 осуществл; ся через второй патрубок ,3, Послевыполнения этих ОЕераций патрубки з:,паиваются. Корпус 24 и внешний кожух 19 Образуют сосуд Дьюара, Корпус Опирается на кольцо 28 из теплоизоляционногэ матриала. Все электрсовводы внведенн :"эрез с:текляннуювставку 27 в кожухе,.Звиад;,.-з О,:.,ботве-с следуЕзщи 1 и ОфчастОтный режим;В частотном режиме работы валики, тередающие Вращение катушкам нс 1 стсчетное устройство компенсационнсй система, жестко застопорены. Измеение ускорения силн тяжести Ь О приводит к изменени 1; веса ртутного столбаблгодар =ему последний переме 1 ается по вертика,.и до тех пор, пока вызванное этим перемещснием изменен.Ее давления .аэа в по- ЛОСТИ Я НЕ СКОМПЕНСИРЧЕ СЯ ИЗМГЗНЕНИЕ давлени 11 ртуте 1 с,г с с ,О 31 ба, 1 ри з Ом измеЕяе тол выталкивающая сил. де иствующая со стс роны Зтутного стол-. баа чаЗку 1В этой же мере изменяется и н.: - тяже:ие с:труны ,влияние изменения веса самой чашки с "туть"3 сравни- ТЕ 31 Г .О МалО) . 1 ЗМЕЕЕНЕЕЕ на тяжания ст эуны век 1 ывас 1 т из 11 Пение частоть. собст вененх ко:1 сзсапий стРу 11 нКсто рое измеряется 1.змерител 3 ем частсть собственне 3 к коле ба 11 ии 1, . = показ а 1 )33 ви 1 - а;1 ичЕЕИ ветэтиЕЕ .Еьно "О диента силн тяжести, в гсог 3 учееПое значение Л сследузт внес:ти погео:вку е 1 а положопе с: пен 3 ра т 11;1:эсстЕ -,: ут жее 1:е Це 11 трс 1 яжес" ти ртут 131 с с " -Н . - : ЕОДИТ С 11 О:М,С И О ГЕОК4 с 2 Р 31 ЕКомпенсация влияния температурыв предлагаемом гравимете осуществляется следующим образом.При повышении температузы за счетрасширения жидкости часть ртути изрезерзуара вытесняется в кольцевойртутный столб, увеличивая его высоты (при понижении температуры -наоборот). Объем жидкости в резервуаре и сечение кольцевого зазорас ртутным столбом подбирается так,"тобы изменение высоты столба ртув точности скомпенсировало температурное изменение давления газа,притом таким образом, чтобы верхниймениск ртутного столба оставалсянеподвижным. Несложные выкладки показывают, что для этого должно соблюдаться условие=Р (с+сж - )где ож - коэффициент объемного расширения жидкости;Ч - объем жидкости;Ь 8 - площадь сечения столба ртути;9 - плотность ртути;,ускорение силы тяжести;р - давление газа в резервуаре;К - температурный коэФфициентдавления газа;У - об.ем газа.При бо;" точных расчетах должнобыть учтено и температурное расширение самой ртути, Таким образом,положение верхнего мениска столбартути, а, следовательно, и выталкивающая сила, действующая на груз,меняются только при изменении ускорения силы тяжести Ь(у.Для обеспечения измерений в широком диапазоне проводят перематывание проволоки между катушками 12 и14, что приводит к изменению объемапогруженной в рабочую жидкость части проволоки и, следовательно, к изменению высоты столба рабочей жид-кости в чашке, в результате чегоменяется гидростатическое давлениена дно чашки и, как следствие, нагрузка на струну,Для оценки основных характеристик предлагаемого гравиметра даныего примерные параметры,Высота трутного столба 400 ммПлощадь дна чашки сртутью 100 смТолщина кольцевогортутного столбаОбъем полости с газомОбъем термокомпенсирующей жидкости 0,7 лНатяжение струны 10 гПлощадь поверхностиХртути в чашке 4 см Толщина проволоки компенсационной системы 0,1 ммоТермостатирование при 40 С.При этих параметрах пороговая чувствительность гравиметрр в частотном 5 режиме составляет 210 мгал. В компенсационном режиме диапазон измерений составляет . 6000 мгал, Зависимость показаний отсчетного устройства отдстрого линейная при масштабном .Факторе 300 мм/мгал во всем диапазоне. Стабильность нуль-пункта привыбранных параметрах в предлагаемомгравиметре выше, чем в существующихструнных гравиметрах.15 Почти полная идентичность зависимостей давления газа и объема жидкости от температуры позволяет осуществить компенсацию температурыов широком диапазоне до 10 Са затем, уменьшая при помощи термостата интервал колебаний температуры до практически достияямюх пределов (10 -10 С), фактически устранить влияние температуры ии измеФормула изобретенияГравиметр, содержащий вакууми рованный корпус, чувствительныйэлемент, выполненный в видЕ струны с прикрепленным к ней грузом, жестко укрепленной в корпусе, измеритель частоты собственных колебаний стру ны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения его чувствительности и точности измерений в нижней части корпуса установлены с боковым зазором относительно него два наложенных друг на друга перевернутых 40 стакана, каждый из которых через своюнижнюю кромку сообщается с боковым зазором, причем нижний стакан и часть бокового зазора ниже кромки верхнего стакана заполнены газом, осталь ная часть зазора, пространство надднищем верхнего стакана до уровня,выше нижней кромки груза и нижняя часть полости верхнего стакана заполнены ртутью, а остальная часть по лости верхнего стакана заполненанитробензолом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе551. Мельхиор П., физика и динамика планетф, ч.1, М., "Мир", 1975,с. 38 3- 38 5.2. Огородова Л.В. и др. "ГРавиметрия". М., "Недра", 1978, с.173- 175 (прототип),ПИ Госуделам 5, Моск Подписомитета СССРоткрытиская наб., д.Ф/5