Гравиметр

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 748324(22) Заявлено 070678 (2 ) 2625445/18-25 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 15,0780(54) ГРАВИМЕТРИзобретЕние относится к геофизическому приборостроению, а именно к устройству гравиметров для измерений . с борта движущегося судна.Иззастны морские набортные грави.мЕтры 1 и 2. Эти гравиметры делятся а два типа гравиметры прямого преобразования и гравиметры ком-. пенсационного типа.Гравиметры прямого преобразования . состоят из чувствительной систеьы (крутильных весов), демпферного устройстэа, Параметрического ПрЕобразователя, фильтра низких частот и регистрирующего устройства,В гравиМетРах компЕиоациоиногО типа имеется, кроме того, автоматйчес-" кая система силовой компенсации воз действия на чувствительную системудлиннопериодных ускорений, Эта система включает корректирующие иуси-" лительные звенья н обратный электромеханический преобразователь, обра". 25 зующие цепь обратной связи .Преимущества гравиметра компенса- ционного типа перед гравиметрами прямого преобразования проявляются при измерениях на профилях большой,про тяженности с большим перепадом значений гравитационного ускорения.И те И другие набортные гравиметры являются приборами с очень больпаой постоянной времени, т.е. с очень велым быстродействием, что приводит к большим динамическим погрешностям измерений и препятствует их использованию. для детальных гравиметриЧес- ких сьемок.Пель изобретения - уменьшение динамических погрешностей и, следовательно, повышение деятельносТи измерений набортными гравиметрами.Это достигается за счет того, что в устройство введены звено последо" вательной электрической коррекции, подключенное к выходу параметрического преобразователя, два элемента с двухсторонней характеристикой, вход первого из которых соединен с выходом звена последовательной электрической коррекциинепосредственно, а вход второго - через сумматор, ко второму входу которого подключен источник постоянного напряжения, два блока измерения разнрсти длительностей положителйвых и отрицательных участков биполярных импульсов телеграфного кода, входы которых подключ)ейы к выходам соответственно первого и второго элементов срелейной характеристикой, а выходы - к выходам вычислительного устройства.Если во всех известных гравиметрах низкочастотная фильтрация осуществляется в процессе измерений и йредшествует регистрации результатов)то в предлагаемом устройстве такая фильтрация (сглаживание) осуществляется на стадии обработки результатов измерений .Иэ этого следует, что предметомизобретения является электрическое измерительное устройство, которое может использоваться в комПлекте с чувствительными системами известных гравйметров. Более того, предлагаемое устройство может подключаться параллельно с электрическими измерительными устройствами известных гравиметров, т.е. функционировать одновременно с ними.Входным сигналом чувствительнойсистемы гравиметра является суммагравитационного ускорения и превышающих его в тысячи и десятки тысяч раз инерционных ускорений, обуслов" ленных качкой судна. Для подавлениякороткопериодных инерционных ускорений используют низкочастотную фильтрацию, осуществляемую самой измерительной аппаратурой. Так, соотнбше-ние между помехой и полезным сигналом в выходном сигнале чувствительной системы с большой постоянной времени в сотни раэ меньше, чем на входе системы. Однако и полезный сиг"-йалпрйпрохождейиичерез" йэмерительную систему с большой постоянной времени сильно искажается. С другой,стороны,известно, что подавлять короткопериодные помехи можно ценой гораздо "мейьшего искажения полезного сигнала, если низкочастотную фильтрациюосуществЛять на стадии обработки ре Зультатов измерений. Объясняется этотем, что при такой фильтрации учитываются показания аппаратуры и послетого момента времени, для которогоопредЕляется значение полезного сигнала, а при фильтрации в реальномвремени, когда анализ сигнала осуществляется одновременно с его измерением, такой возможности нет. - :)эмерительной аппаратурой с малойпостоянной времени регистрируется последовательность амплитуд положительных (А+) и отрицательных (А;) выбросов (полуволн) суммарного сигнала,"Определяется последовательность величин60А., - Ь;о,= - 1=4 2 301 2, ) ) ) )")кОТОрая сглаживается цифровымнизко частотным фильтром в соответствии салгоритмомк=ИЯ = )Яо к)5где 8 1) - весовйе коэФфициентыфильтра, 2 йр - ширина фильтра, Однако резкое уменьшение постоянной времени аппаратуй требует соответствующе го расширения диа паз она измерений при сохранении требуемой точности. Исключительно высокой точностью отличаются измерения интервалов,Поэтому основой изобретения является переход от амплитудного анализа15 сигнала к временному.Помехи, обусловленные качкой судна, представляют собой узкополосныйслучайный процесс с симметричным относительно нуля распределением.и ре-20 гистрируется в виде непрерывной последовательности импульсов различнойполярности, амплитуды и длительности. Из симметрии распределения следует, что среДние значения длительности положительных и отрицательныхимпульсов Е+ и ч: ) определенные наийтервале достаточно большой продолжительности, равны друг другут+ СЕсли же на этот узкополосный процесснакладываются длиннопериодные гармоники (полезный сигнал), то симметрия распределения нарушается, приэтом х"ФЕ- и величина КЕ может служить характеристикой полезного сигнала.Если сигнал х(1 ) представляетсобой сумму постоянного полезногосигнала д( и гармонической помехихИ=ьу и-ЛГЪ40то при)дфсА ) как легко убедиться,а-- ьа . - дт;45 1 "ъ- А /Отсюда следует, что при А -"2500 мгли Т = б, 28 сек для определения дс точностью 0,5 мгл временные интервалы нужно измерять с точнбстью 50 0,8 мсек. Измерение интервалов времени порядка нескольких секунд сточностью до десятых долей миллисекунд можно выполнить с помсщью выпускаемых.пр)оьыаленностью электрон но-счетных частотомероВ,Когда помеха Я () представляетслучайный сигнал иразность между средними на интервале. Осреднения длительностями положительных и отрицательных импульсов 65 можно определить через значение фунВыходной сигнал звена последовательной электрической коррекции поступает на входы релейных элементов 5 и 6, причем на вход 6 поступает еще градуировочный сигнал аОот источника постоянного напряжения. 5 Значение градуировочного сигнала, приведенное к входу системы, равно:д 1)д )ад-г .к=к к1 ККК-К (3 (8) 10Релейные элементы преобразуют поступающие на их вход сигналы в телеграфный код, т.е, в непрерывную последовательность биполярных импульсовстандартной амплитуды со случайнораспределенными моментами изменениязнака, совпадающими с моментами изменения знака сигнала на входе, Ины - ми словами входным сигналом релейногоэлемента является знаковая функция , 20в 1 цоас+х(ЪЦ,а релейного элемента 6мдкр 2 Мфд 9 гПо определению1 при х ) О 25О при х : О-1 нри ( ОТаким образом, при рассматриваемомподходе измеряется не сам сигнал, атолько значение его знаковой функции, 30что существенно облегчает задачу измерений.Указанные выше биполярные прямоугольные импульсы поступают на блокиИИВ, которые определяют разность меж- З 5ду длительностями положительного иотрицательного участкакаждого биполярного импульса, Известны различныесхемы подобных блоков. В качествепримера сошлемся на схему, согласнокоторой прямоугольные импульсы заполняются высокочастотными импульсами соответствующей полярностис выходовгенератора счетных импульсов, а разность между числом положительных и отрицательныхсчетных импульсов определяется двусторонним реверсивнымсчетчиком, имеющим схему сброса показаний после йрохождения каждогб биполярного импульса. Определенные блоками измерения интервалов времени в 50цифровой Форме величины д,; и д с,поступают на вычислительное устройс- .тво, определяющее значения а 9 поФормулам (7 и 8), а затем на регистраор. Последовательность значений 55АЯ 1, .сглаживается по формуле (2). Итак, мы рассмотрели работу устройства по методу прямого преобразова; ния. Однако такое устройство может работать и в комплексе с гравиметром компенсационного типа (его следует подключить к выходу параметрического преобразователя параллельно собственной электрической системе гравиметра) . В этом случае на чувствительную систему помимо полезного сигнала и помех воздействует еще и компенсирующее усилие д 9 к, которое Регистрируется стандартной аппаратурой, Очевидно, что при этом величины Гс 1 , полученные по Формуле (2), будут определять не искомые значения А,а разность до - АЯк, т. е.д:д-дрОтСюда следует, что Ао:дкЬ 9 ., т,е. предложенное устройство будет определять динамическую поправку к показаниям гравимеара компенсационного типа,Формула йэобретенияГравиметр, содержащий чувствительную систему, например, типа крутиль" ных весов с параМетрическим преобразователем и регистрирующим устройством, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения динамических погрешностей, в устройство введены звено последовательной электри ческой коррекции, подключенное к выходу параметрического преобразователя, два элемента двухсторонней характеристикой, вход Первого мз кото" рых соединен с выходом звена последовательной электрпческой коррекции непосредственно, а вход второго - через-сумматор, ко второму входу которого подключен источник постоянного напряжения, два блока йзмерения Разности длительностей положительных и отрицательных участков биполярных импульсов телеграфйого кода, входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго элементов с релейной характеристикой, а выходы " квходам вычислительного устройства.Источникй ивформации,принятые во внимание при экспертизе1. Справочник геофизика, т,5,И., "Недра", 1968 135-137. 2, Морская геология и геофизика,93, Мингео СССР, 1976 (прототип),43 4/виватФилиал ППППатентф, г. ужгород Проектна 4 1 Тираж 649 ИПИ Государственного кпо делам изобретени 3035, Москва, Ж, Ра Подпис итета СССР и открытий сная наб д