Гравитационный вертикальный градиентометр

Гравитационный вертикальный градиентометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: измерительная техника , в частности, для измерения вертикального градиента ускорения тяжести. Сущность: грузы размещены в отдельных блоках корпусов , предусмотрено устройство перемены мест блоков по высоте в виде штанги, установленной цапфой и опорой в подставке, датчик перемещения одного из грузов через усилитель соединен с предусмотренным дополнительным датчиком силы другого груза, снабженного датчиком перемещения , усилителем и датчиком силы. Оба груза снабжены консолями, свободный конец которых подвешен на упругом элементе . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е СКИХ

РЕСПУ.БЛИК (5!)5 6 01 V 7/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) тку ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ с .к,ь I к (21) 4916083! 25

\ (22) 05.03,91 (46} 30.08.93, Бюл. ¹ 32 (71) Пермский политехнический институт (72) В,M.Ñóááîòèí (73) Пермский политехнический институт (56) Авторское свидетельство СССР ¹

211804, кл. G 01 V 7/14, 1966, Юзефович А. П., Огородова Л,В, Гравиметрия, M,: Недра, 1980, с.257. (54) ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ

ГРАДИЕНТОМЕТР (57) Использование: измерительная техника, в частности, для измерения вертикальноИзобретение относится к измерительной технике предназначено для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести.

Целью изобретения является повышение точности измерения вертикального градиента.

На чертеже представлена принципиальная схема гравитационного вертикального градиентометра.

Его чувствительная система содержит два блока с грузами, корпусы 1, 2 которых имеют устройство перемены мест блоков по высоте, в котором корпусы 1, 2 первого и второго блока цапфами 3, 4 с опорами в виде подшипников 5, 6 (опоры могут быть и скользящими) установлены в вертикальной штанге 7, связанной с помощью цапфы 8 и опоры

9 с подставкой 10. Блоки и штанга 7 арретируются в вертикальном положении с помощью арретиров, не показанных на чертеже, Поворотом штанги 7 на 180 осу„„5U,, 1838804 АЗ го градиента ускорения тяжести. Сущность: грузы размещены в отдельных блоках корпусов, предусмотрено устройство перемены мест блоков по высоте в виде штанги, установленной цапфой и опорой в подставке, датчик перемещения одного из грузов через усилитель соединен с предусмотренным дополнительным датчиком силы другого груза, снабженного датчиком перемещения, усилителем и датчиком силы, Оба груза снабжены консолями, свободный конец которых подвешен на упругом элементе. 1 ил. ществляется перемена мест блоков по высоте.

В корпусах 1. 2 первого и второго блока размещены грузы в виде постоянных магни- ( тов 11, 12 и 13, 14, мэгнитопроводов 15, 16 и 17, 18 и полюсных наконечников 19, 20 и

21, 22. Груз первого блока (в корпусе) снабжен электрической пружиной в виде датчика ® перемещения 23, усилителя 24 и датчика р силы в виде магнитоэлектрического преобразователя, состоящего из постоянных магнитов 11, 12, магнитопроводов 15, 16, полюсных наконечников 19, 20 и катушки 25 0© в каркасе 26, закрепленном в корпусе 1 на 0 стойках 27, 28. Ф

Датчик перемещения 23 через усилитель 24 соединен с кетушкои 29 дополни- ) Е тельного датчика силы груза второго блока, состоящего из постоянных магнитов 13, 14, магнитопроводов 17, 18, полюсных наконечников 21, 22 и катушки 29 в каркасе 30, закрепленном в корпусе 2 на стойках 31, 32.

Катушки 25 и 29 подключены в данном слу ьмооч чае параллельно, а именно и последовательно.

Груз второго блока (в корпусе 2) снабжен дополнительной электрической пружиной в виде датчика перемещения 33, усилителя 34 и датчика силы в виде катушки

35 в каркасе 30, постоянных магнитов 13, 14, магнитопроводов 17, 18 L1 полюсных наконечников 21, 22. Выход с усилителя 34, т.е, вход катушки 35 соединен со счетно-решающим (блоком 36, выходом с которого является Wzz.

Грузы обоих блоков снабжены горизонтальными консолями 37, 38 "свободные" . концы которых подвешены на упругих элементах в виде упругих пластин 39, 40.

Электрические пружины (т.е. компенса-. ционные обратные связи) могут содержать интегрирующие звенья.

Устройство перемены мест блоков по высоте может иметь и другое конструктивное оформление, например, оеренос блоков вручную одной площадки одной высоты на другую площадку и т,п, В рабочем положении ось чувствительности градиентометра расположена по направлению силы тяжести.

Предлагаемый градиентометр определяет измеряемую величину в два такта измерения и работает следующим образом. . Первый такт.

Блок в корпусе 1 расположен вверху, блок в корпусе 2 расположен внизу.

Сила тяжести верхнего груза уравновешивается датчиком силы электрической пружины и силой упругого элемента 39 . т19 = Fgc»+ С1х», (1) где-m1 — масса верхнего груза, д — ускорение силы тяжести на уровне центра тяжести верхнего груза, Fgс» — сила датчика силы электрической пружины при первом такте измерения, Fgc» = Kgm Кц1Кцс1х» (2)

Кц 1 — коэффиЦиент кРУтизны статической характеристики датчика перемещения 23.

Кц1 — коэффициент передачи блока усилителя 24, Кцс1 — коэффиЦиент кРУтизны статической характеристики датчика силы (катушка

25 с магнитной системой). . с1 — жесткость упругого элемента 39, приведенная к оси чувствительности градиентометра, x» — перемещение массы е1 при первом такте измерения.

Сила тяжести нижнего груза уравновешивается дополнительным датчиком силы (катушка 29 с магнитной системой), датчиком силы дополнительной электрической пружины (катушка 35 с магнитной системой) и упругим элементов 40;

m2(9 + WzzH) = Fgc21 + Рцс21 + С2х21 (3)

10 где в2 — масса нижнего груза, Wzz — вертикальный градиент, Н вЂ” расстояние между центрами масс грузов, t

Fgc21 сила Дополнительного Датчика

15 силы (катушка 29 с магнитной системой) при первом такте измерения, Fgc21 = Кцп1Кц1Кцс2Х» = AFgc», (4) 2О и = Кцс2/Кцс1 (5) ГцсЗ1 — СИЛа ДатЧИКа СИЛЫ ДОПОЛНИтЕЛЬной электрической пружины (катушка 35 с магнитной системой) при первом такте из25 мерения, с2 — жесткость упругого элемента 40, приведенная к оси чувствительности градиентометра, х21 — перемещение массы т2 при первом такте измерения.

Из (1), (3) с учетом (2), (4), (5) имеем: . Fgc31 = (m2 Am1)g + m2WzzH пс1х» с2х21

35 (6)

Значение Ецсз поступает в виде входного тока катушки 35 в счетно-решающий блок

36, т.к. величина Fgcg равна

Fgca = ВзЫ, (10) где Вз — магнитная индукция в зазоре между полюсным наконечником 21, 22 и магнитопроводом 17, 18, 1з = длина провода катушки 35, i — ток, протекающий в катушке 35, Второй такт.

Блоки по высоте меняются местами;

Имеем;

m1(g + WzzH) = Fgcn + с1х12, (7)

m2g = A(Fgc12 + Ецс32 + с2х22), (8)

Fgc32=(ГП2- ПП11)9 — llm1WzzH+ ПС1Х12-С2Х22, (9) гДе Fgc12 — сила Датчика силы электРической пружины при втором такте измерения, 1838804 х12 — перемещение массы m1 при втором такте измерения, Fgca2 — СИЛа датЧИКа СИЛЫ дОПОЛНИтЕЛЬной электрической пружины (катушка 35 с магнитной системой) при втором такте измерения, x22 — перемещение массы m2 при втором такте измерения.

Значение Fga2 поступает в виде входнаго тока катушки 35 в счетно-решающий блоК 36.

Из (6) и (9) имеем:

Fgc31 Fgc32 = (m2 + A m2)(VgzH - nC1(X11 +

+ Х12) - С2(Х21 - Х22) (12) Nf»â€”

Из (6), (9) видим, что Рцсэ1, Рдсзг и цсз1

- Fga2 соизмеримы и по (5) относительная погрешность измерения определится по формуле

" =п1+ 2+ р, (13)

Лw»

1 1 = I 1, (14)

Fgc31 Fgc32 (15) (16) где 1 — относительная погрешность измерения Wzz, Видим, что методическая погрешность от g в отличие от прототипа отсутствует.

При наличии интегрирующих звеньев в цепи электрических пружин х11, х12, хг1, х22 стремятся к нулю и второе и третье слагае- мые справа в (11) будут отсутствовать и из (11) определится W«.

q 1 — относительная погрешность измерения осг, 1 2, 1)3 — относительная погрешность выдерживания аг+ пв1 и H.

5 Тридиапазоне измерения&zz 4000 Э и rj1 > g2, t ç порядка 10 имеем д того же порядка и, следовательно, ЬWzz"- 0,4 Э.

Для прототипа при точности измерения в 5 3 необходимо b m!m. Ь1/! и др. параметры выдерживать с относительной погрешностью 10, т.е. требования к

15 конструктивным параметрам предлагаемого прибора, определяющих точность его измерения на много порядков меньше, чем к конструктивным параметрам прототипа.

Таким образом, в сравнении с прототи20 пом достижимая точность измерения пред лагаемого гравитационного вертикального градиентометра на несколько порядков выше.

Формула изобретения

25 Гравитационный вертикальный градиентометр, содержащий размещенную в корпусе чувствительную систему из двух грузов, расположенных на разных высотах, преобразователь и регистрирующую систе30 му, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, каждый груз снабжен горизонтальными консолями, свободный конец каждого иэ которых подвешен на упругом элементе, при этом каж35 дый груз размещен в отдельном корпусе, которые посредством цапф с опорами установлены на вертикальной штанге, преобразователь выполнен в виде двух систем, каждой из которых снабжен груз, при этом

40 каждая система включает датчик перемещения, усилитель и датчик. силы, причем датчик перемещения первого груза через усилитель йервого груза соединен с датчикомсилы второго груза, выход усилителя второго

45 груза соединен с регистрирующей системой, выполненной в виде счетно-решающего блока.

1838804

Составитель B.Ñóááîòèí

Техред М,Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 2925 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5