Гравиметр

(54)(57) . ГРАВсуд с цилиндричес лостью, куда поме твердое тело, ист ного поля и датчи л и ч а ю щ и й с целью уменьшения решности, он соде ИМЕТР, содержащий со кой герметичной пощено ферромагнитчое очник электромагнит к положения, о т я тем, что, сдинамической погржит датчик элек т оо я 1 1441 Ч Я + 64ветствен е ность,средненная Ферромагнит тела, и пло ого твердо ность жидсти; ое значение- максималь горизонта ог скореи 2, Гра чающи положения ного излует ия сосуда;оэффициент кинематичеой вязкости жидкости; ло, триобъек ОСУДЮ СтжННЫЙ НОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР(56) 1. Авторское свидетельство ССВ 748322, кл. С 01 Ч 7/02, 1977.2, Авторское свидетельство СССРУ 505979, кл.С 01 Ч 7/00, 1973(прототип). 8 - соответственно радиуси высота цилиндрической герметичной полости сосуда;соответственно радиус и высота ферромагнитного тверцого тела;- радиальйый зазор междуферромагнитным твердым телом и полостью сосуда Ы - угловая скорость вращемагнитного поля, соединенный с выходным усилителем, привод, кинематически связанный с сосудом, цилиндрическая герметичная полость сосуда име"ет форму тора и заполнена жидкостьюна величину заданного объема, одиниз торцов сосуда выполнен прозрачным, ферромагнитное тело выполненов виде цилиндра с продольным отверстием, охватывающим внутреннюю стенку тора, и имеет зеркальные торпа,выход датчика положения соединен через усилитель с обмоткой источникаэлектромагнитного поля, выполненнойв виде соленоида и охватывающей сосуд, при этом плотность жидкости3выше усрецненной плотности ферромагнитного твердого тела, а объем жидкости . задан соотношением- ,- (н-е 18 Рс Офгмаксу И 4184 им р по п.1, о т л и -с я тем, что датчик одержит источник когере1125580 ческой погрешности. измерения, обусловленной малым значением коэффициента демпфирования электромагнитного подвеса твердого тела, а также конеч ньпч временем измерения ускорения силы тяжести. Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности.Указанная цель достигается тем, что гравиметр, содержащий сосуд с цилиндрической герметичной полостью, куда помещено ферромагнитное твердое тело, источник электромагнитного поля и датчик положения, содержит датчик электромагнитного поля, соединенный с выходным усилителемпривод, кинематически связанный с сосудом, цилиндрическая герметичная полость сосуда имеет форму тора.и заполнена жидкостью на величину заданного объема, один из торцов сосуда выполнен прозрачным, ферромагнитное тело выполнено в виде цидиндра с продольным отверстием, охватывающим внутреннюю стенку тора, и имеет зер" кальные торцы, выход датчика положения соединен через усилитель с обмоткой источника электромагнитного поля, выполненной в виде соленоида и охватывающей сосуд, при этом плот" ность жидкости выше усредненной плотности ферромагнитного твердого тела, а объем жидкости задан соотно" шением" Е 4 3 г а )ц ки связанные между собой и с зеркаль"ным торцом ферромагнитного тела, приэтом зеркала установлены в вершинахпрямоугольника, а фотоприемник установлен напротив ребра собиракщей призмы таким образом, что прямой лучпроходит полупрозрачное зеркало, отражается от первого зеркала, второгозеркала и собирающей призмы и через Изобретение относится к геофизике,конкретнее к гравиметрии, и мажет быть использовано для определения ускорения силы тяжести на подвижном основании при проведении 5гравиразведочных работ.Известны гравиметры, содержащиесосуд, заполненный жидкостью с зер"кальной свободной поверхностью, двигатель, эталонное зеркало с парабо" 1 Олической зеркальной поверхностью,установленное над сосудом и обращен"ное зеркальной поверхностью в егосторону, источник когерентнога излучения, полупрозрачное зеркало, ус" 15тановленное под углом 43 по отношениюк оси симметрии сосуда и эталонногозеркала, отражающая поверхность кото"рого направлена в вторану эталонногозеркала, а . также регистратор излучения 11,Недостатком таких гравиметров является низкая точность измерения вусловиях подвижного основания. Наиболее близким к изобретению па технической сущности является грави" метр, содержащий сосуд с цилиндричес" кой герметичной полостью, куда помещено ферромагнитное твердое тело, ЗО источник электромагнитного поля и датчик положения Я .Недостатком известного гравиметра является высокое значение динами 35 объектив попадает на вход фотоприемника, а отраженный от полупрозрачного зеркала изеркального торца ферромагнитного тела луч попадает навход фотоприемника через объектив,проходя через полупрозрачное зер"кало и отражаясь от третьегозеркала и собиракщей приз -мыет 1- 1(- -ф гмаксае 3 1125где к и Н - соответственно радиуси высота цилиндрическойгерметичной полости сосуда;а и 3 - соответственно радиус5и высота ферромагнитного твердого теда;О - радиальный зазор междуферромагнитным твердымтелом и полостью сосу- бда;И - угловая скорость вращения сосуда,- коэффициент кинематической Вязкости жидкостиу 51 И- соответственно плотность,усредненная по объемуферромагнитного твердоготела, и плотность жидкости; 20Ф гцос- максимальное значение горизонтального ускорения.Кроме того, датчик положения содержит источник когерентного излучения, полупрозрачное зеркало, тризеркала, собирающую приэму, объектив и фотоприемник, оптически свя. занные между собой и с зеркальнымторцом ферромагнитного тела, при этомзеркала установлены в вершинах прямоугольника, а фотоприемник установлен напротив ребра собирающей призмытаким образом, что прямой луч проходит полупрозрачное зеркало, отражается от первого зеркала, второго зеркала и собирающей призмы через объектив попадает на вход Фотоприемника,а отраженный от полупрозрачного зеркала и зеркального торца Ферромагнитного тела луч попадает на вход фотоОприемника через объектив, проходячерез полупрозрачное зеркало и отражаясь от третьего зеркала и собирающей призмы. 45На чертеже изображена схема гравиметра.Гравиметр содержит сосуд 1 с цилиндрической герметичной полостью, заполненной жидкостью 2, установлен ный в опорах 3. Сосуд 1 содержит ферромагнитное твердое тело 4, выполненное в виде цилидра с продольным отверстием, торцы Ферромагнитного твердого тела 4 выполнены зеркальны ми. Сосудсоединен кинематически с приводом 5, сообщающим сосуду 1 постоянную скорость Вращения в опо 580 4рах 3. Сосудимеет прозрачныйторец 6. Источник 1 когерентного излучения оптически связан с полупрозрачным зеркалом 8, зеркалами 9"11,собирающей призмой 12, объективом 3 и фотоприемником 14, Последний через усилитель 15 соединен собмоткой источника 16 электромагнитного поля. Датчик 17 электромагнитного поля, например датчик Холла,установлен внутри сосуда 1 и соединен с выходным усилителем 18.. Гравиметр работает следующим образом,Сосуд 1 с жидкостью 2 и ферромагнитным твердым телом 4 приводитсяв равномерное движение с угловойскоростью И с помощью привода 5.При заданном объеме жидкости 2 в полости сосуда 1 и оределенных параметрах ферромагнитного твердого тела 4 последнее в установившемся режиме вращается с угловой скоростью 41как взвешенное.Объем жидкости 7 определяется иэусловия обеспечения минимума площади контакта ферромагнитного твердоготела 4 с жидкостью 2 при сохраненииэтого контакта в условиях воздействия внешнего возмущения в радиальной плоскости при наличии максимального горизонтального ускорения Ы ,где г - радиус свободной поверхносОти жидкости 2;а - радиус ферромагнитного твердого тела 4;1 - смещение ферромагнитного твердого тела под действием радиальной возмущающей силы,которое равно (3);О - радиальный зазор между Ферромагнитным твердым телом 4 иполостью сосуда- коэффициент кинематическойвязкости жидкости 2; те- соответственно плотность,усредненная по объему ферромагнитного твердого тела 4,и плотность жидкости 2.,.Чаф- фн-) вю- И, где В и Н - соответственно радиуси высота полости сосу"да 11Й - высота Ферромагнитноготела 4.Учитывая, (2) и (Э) получают вы" ражение (1).Наличие силы тяжести вызывает смещение Ферромагнитного твердого тела 4 вдоль осн вращения сосуда 1, которое определяется следующим образом. Оптический луч от источника 7 когеренткого излучения поступает на полупрозрачное зеркало 8, которое делит оптический луч на два. Один иэ лучей после отражения от зеркал 1 О и 11 и одной иэ граней собирающей призмы 12 поступает через объектив 13 на Фотопрнемник 14. Второй луч после полупрозрачного зеркала 8 проходит прозрачный торец б, отражается от зер" кального торца Ферромагнитного твердого тела 4, снова проходит через проэрачньй торец б сосуда 1, а затеи вновь полупрозрачное зеркало 8 и после отражения от зеркала 9 н второй грани собирающей призмы 12 через объектив 13 попадает на Фотоприемник .14.Наличие разности хода оптических лучей приводит к появлению интерференционной картины, Выводной сигнал Фотоприемника 14 несет информацию о смещении ферромагнитноготвердого тела 4., который после усиления подается на обмотку источникаэлектромагнитного поля 16, котораяпри протекании через нее тока созда"ет электромагнитную силу, препятствующую дальнейшему перемещению ферромагнитного твердого тела 4, т.е.осуществляется компенсация силы тя"жести электромагнитной силой,Датчик 17 электромагнитногополя совместно с выходнымусилителем 18 является выходным ка"налом сигнала гравиметра.Выполнение обоих торцов Ферромаг-,нитного твердого тела 4 зеркальныминеобходимо для устранения неопределенности при его взвешивании в жидкости и последующего определения егоположения вдоль оси вращения сосуда 1. Продольное отверстие в Ферромагнитном твердом теле 4 необходимодля выравнивания давления в газовыхполостях возле его торцов.Изобретение позволяет уменьшитьдинамическую погрешность гравиметра по крайней иере в 2,5 раза,благодаря использованию гидродинамического подвеса ферромагнитноготвердого тела, позволяющему прн равных постоянных времени увеличитькоэффициент демпфирования динамической системы гравиметра,1125580 оставитель В.Поп ехред А.Бабииец И,Иуска Кор цик едакто и з 8535/35 ВНИИПИ по де 113035, Подписномитета СССРоткрытийушская наб д,4/5 Тираж 710 ударственного изобретений и сква, Ж, Ра тент", г.ужгород, ул.Проектная, 4