Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести

Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

описание

ИЗОЬЕЕтен ия

Со!оз Советских

Социелистическим

Распуйлки

Зависимое от авт. свидетельства М—

Заявлено 02.VI1.1970 (№ 1456683/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 21. I I 1.1972. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 23Х.1972

М. Кл, G Olv 7/14 коххитет оо аелем изобретений и открытий ори Совете Мииистрое

СССР

УДК 550.831(088.8) Авторы изобретения

В. А. Роман!ок, М. А. Зайончковский и Б, H. Науменко.

Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта

Заявитель СТ1 ОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕ1 ЕНИЯ АВСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ

УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

Изобретение относится,к ооласти гравиметрни.

Известны уст!ройства для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести методом свободного падения, содержащие подвижное зеркало, катапульту, источник монохроматического света, интерферометр, фотоприехгник с усилителем-формирователем импульсов и схемы измерения пути и времени дв!ижения подвижного зеркала.

Недостатком известных устройств является низкая точность из!!е!рений, так как в них погрешность измерения пути, проходимого подвижным зеркалом, может достигать половины длины волны х!от!охрох!ат!ического света. Указанная погрешность возникает всякий раз, когда расстояние между вершиной траектории и уров!нем, соответствующим ближайшему к вершине интерференционному максимуму, меньше половины длины волны.

Цель изобретения — увеличение точности измерений. Для этого .в,предлагаемом устройстве дополнитель!но установлены буферный фо!рм!ирователь, соеди!не!!!ный с .у!силителемфо рми рователех! импульсов, счетчик ихгпульсов, схема совпадений, триггер, генератор импульсов, коммутато!р и два измерителя временных интервалов, причем счетчик импульсов связан с буферным формирователем, с тригге!ром и с генератором импульсов, а коммутатор связан с измерителями временных интервалов и посредством схемы совпадений с триггером и буферным формирователем.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Оно содержит катапульт\ 1, подв!! ж!!Ое зеркало 2, неподвижное зеркало 1, полупропрозрачное зеркало 4, источник 6 х!онохрох!атического света, фотоприемник 6, усилительформирователь 7 импульсов, фотопреобразователь 8 командных импульсов начала и конца измерений, формирователь 9 командных импульсов, эталонный генератор 10, а также схемы измерения пути и времени движения подвижного зеркала и блок для измерения длины участка траектории, расположенного между ее вершиной и уровнем, соответствующим ближайшему интерфе!ренционному макспх!ух!у. Этот блок содержит буфе!рны!! формирователь 11, счетчик 12 импульсов, схему 18 совпадения, триггер 14, генератор 16 их!пульсов, коммутатор 16 и два измерителя 17 и 18 сменных интервалов.

Схема измерения пути, проходимого подвижным зеркалов! 2, содержит ключевое устройство 19 и счегчик 20, а схема измерения времени — ключевое устройство 21 и счетчик 22. зо Измерения ускорения силы тяжести

3 33520

3 устройства производят следующим образом.

При помощи катапульты 1 подбрасывают подвижное зеркало 2. При движении этого зеркала вследствие интерференции лучей, отражен|ных от зеркал 3, 4 и 5, на чувствительной поверхности фотоприемника 6 возникает переменная освещенность, преобразуемая с помощью фотоприемника и усилителя-форм;|рователя 7 в стандартные импульсы.

При прохождении зеркалом уровня, на котором расположен фотоп|реобразователь 8, в последнем возникает сигнал, по,которому в форм, трователе 9 создаемся командный импульс, открывающий ключевые устройства 19 и 21. В результате этого на счетчик 20 начи/на|от поступать ста|н|да|ртные импульсы с усилителя-формирователя, а на счетчи|к 22— мпульсы с эталонного генератора 10.

Пр/и приближении подвижного зеркала к вершине траектории включается блок для измере|ния длины участка траектории, расположен|ного между ее вершиной и уров|нем, соответствующим ближайшему ltíòåðôåðåíционному максимуму.

Этот блок, работает следующим ооразом.

Стандартные импульсы,с усилителя-формирователя 7 через буферный формирователь 11 поступают на счетчик 12 и на вход схемы совпадений 18, которая в |исходном состоянии за|крыта, так как на нее подается запирающий потенциал с триггера 14. На счетч|ик 12 посту|пают так/ке импульсы с генератора 15. Время заполнения счетчика 12 импульсами с генератора 15 устанавливают таиим, чтобы оно было не больше интервала времени между возникновением первого и второго стандартных импульсов, считая от вершины траектор|ии. Пока време|иной и|нтервал между ста|нда|ртны|ми,и/м|пульсами меньше времени заполнен|ия счетчика 12, на его выходе импульса не возникает, так как происходит сброс триггеров счетчика 12 в исходное состоя н|не стандартными импульсами буферного формирователя 11. Как только и|нтервал в|ремен|и между. соседними стандартными импульсами превысит время заполнения счетчика 12, он выдаст |сигнал,,который переведет триггер 14 во вто|рое устойчивое положение и тем самым откроет схему совпадений 18 для пропуска ста|ндарт/ных импульсов с буферного формирователя 11 на вход коммутатора 16, который на|правляет первый |из этих стандартных импульсов на вход «пуск» измерителя 17 временных интервалов, второй стандартный импульс — на вход «стоп» измерителя 17 и на вход «пуск» измер|ителя 18, третий — на вход «стоп» измерителя 18 и т. д.

В дальнейшем при своем возв|ратном дв|ижении зеркало 2 вновь пе|ресечет уровень, на котором расположен фотопреобразова4 тель 8, в результате чего в нем возникает сигнал, по которому ключевые устройства 19 и 21 будут закрыты, и процесс измерения прекращен.

5 При обработке результатов измерений вначале определяют длину dL участка траектори/и, расположенного между ее вершинойи уровнем, соответствующим ближайшему инте|рфере|нционному майся|муму. Для этото ре-!

О шают систему уравнении:

t 2

Л1. + (n — 1) — - = g—

2 2

). (t - ; /и,)

AL+ (и+ 1) = ю(Ь -Ь6)

У где t, — дл|ина .волны монохромаъического света;

g — у|ско|рение силы тяжести (,пр|иближенное значение);

А!ь Л4 — последовательные .интс)р|валы врелени, изморе|н|ные с помощью измерителей 17 и 18: а, i — неизвестные параметры.

Абсолютное значение ускорения силы тяжести g определяют по формуле

25

/. f/

g =- (4n — -+ Л1.) ° —

/ где л — число стандартных импульсов, за.регистрированных счетчиком 20;

35 f — частота эталонного генератора;

1t — число импульсов, зарегистрированных счетчиком 22.

Предмет изоб|ретени я

Устройство для измерения абсолювного значен|ня ускорения силы тяжести методом свободного падения,:содержащее подви|жное зеркало, катапульту, .источни|к монохромати45 ческого света, |интерферомет|р, фотоприемнок с усилителем-ф рм/ирователем,импульсов |н схемы измерения пути и времени дч|ижепия подвижного зер|кала, or tè÷à/oè4eåñÿ тем, что, с целью увеличения точности измерений, в

50 Hcì до|полнительно у становлены буферный формирователь, соед|иненный с усилителемформирователем имлу IbcoB, счетчик импульсов, схема совпаде|нмй, т|риггер, генератор импульсов, коммутатор и два измерителя

55 временных интервалов, причем счетчик импульсов связан с буферным формирователем, с триггером и с генератором |импульсов, а коммутатор связан с изме|рителями временных инте|рвалов и |посредством схемы совпа00 денни — с триггером и буферным формирователем.

Составитель Ю. Евдокимов

Редактор И. Бродская Техред 3. Тарапеико Корректор С. Сатагулова

Заказ 1960 Изд. № 442 Тираж 448 Подписное

ЦНИИГ3И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете .Чпнпстров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография