Гравиметр
Патент 548820
Авторы
Классы МПК
Гравиметр
Иллюстрации
Реферат
{ 0 548820
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Савв Советских
Социалистических
Республик
1
1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.11.74 (21) 2073952/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 28.02.77. Бюллетень ¹ 8
Дата опубликования описания 26.04.77 (51) M. Кч е G 01Ч 7/02
Государственный комитет
Севета Министров СССР
as делам иаебретеиий и открытий (53) УДК 550.830(088.8) (72) Авторы изобретения
В. Б. Брагинский и В. П. Матюнин
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) ГРАВИМЕТР
Изобретение относится к области гравитационных измерений, в частности к конструкциям гравиметрических устройств.
Известен гравиметр с горизонтальным подвесом, содержащий горизонтальный подвес в 5 виде струны с грузом в виде узла, направленного по радиусу от подвеса, а тактике пружину натяжения, один конец которой соединен с грузом, а другой с корпусом (1).
Известен также гравиметр кварцевый, со- 10 держащий чувствительную систему, выполненную в виде вертикального сейсмографа Голицина с металлическим термокомпенсатором, связанным с верхним концом главной пружины (2). 15
Прототипом изобретения можно считать известный гравиметр, содержащий упругий элемент в виде многовитковой спиральной пружины, один конец которой закреплен неподвижно в корпусе, а к другому концу прикреп- 20 лен измерительный рычаг с уровневым отсчетным устройством (3).
Наиболее существенными недостатками известных гравиметров являются малая падеж- 25 ность, сложность конструкции, низкая стабильность нуль-пункта из-за старения материала, из которого изготовляется упругий элемент.
Целью изобретения является повышение ста- 30 бильности, надежности, точности измерений, а также упрощение конструкции.
Эта цель достигается тем, что в гравиметре упругий элемент и подвижная масса выполнены в виде единого элемента из монокристалла, преимущественно сапфира. Этот элемент имеет форму многогранной призмы с двумя сквозными боковыми отверстиями. Боковые поверхности этих отверстий, образованные внешними поверхностями призмы, служат упругим элементом. Средняя часть призмы разрезана по горизонтальной плоскости, причем верхняя ее часть служит подвижной массой. Зазор между верхней и нижней частями средней части многогранника образует электрическую емкость, включенную в колебательный контур, которая подсоединяется к регистраторуу.
На чертеже представлена схематически конструкция гравиметра. Гравиметр содержит подвижную массу 1, которую удерживают в положении равновесия две плоские пружины 2, представляющие собой вместе с подвижной массой единый элемент, выполненный из монокристалла, например, сапфира. Зазор 3 образует электрическую емкость, которая подключена к регистрирующему устройству представляющему собой радиочастотный генератор, частота которого соответствует величине зазора.
548820
Составитель А. Чупрунова
Техред A. Камышникова Корректор Т. Добровольская
Редактор Н. Коляда
Заказ 532/13 Изд. Мз 230 Тираж 729 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Гравиметр работает следующим образом.
Измерение величины силы тяжести вызывает смещение подвижной массы 1 в результате чего меняется величина зазора 3, а следовательно и частота радиочастотного генератора, по изменению которой можно судить о величине изменения силы тяжести.
Чувствительность гравиметра определяется двумя основными элементами: чувствительностью системы регистрации малых смещений и дрейфом нуль-пункта.
Современные емкостные датчики позволяют измерять квазистатические смещения—
-10 2см. Поэтому чувствительность гравиметра определяется в основном процессами старения и зависимостью упругих свойств пружины в гравиметре от температуры.
Таким образом, для повышения чувствительности пружинного гравиметра целесообразно использовать для изготовления его основных элементов материал, обладающий высокой временной и температурной стабильностью. Одним из таких материалов является монокристалл сапфира. Монокристалл сапфира обладает следующими свойствами: высокой механической твердостью (9 по шкале Моса), высокой температурой Дебая (On=
=1040 К), высоким барьером Пайерлса.
Экспериментально установлено, что скорость движения дислокаций в монокристалле сапфира много меньше, чем у кварца и металлов, причем особенно резко уменьшается скорость движения дислокаций при низких температурах, вследствие высокой физико-химической стойкости сапфира. Из-за наличия у сапфира высокой температуры Дебая коэффициент линейного расширения и термический коэффициент модуля Юнга убывают с понижением
5 температуры значительно быстрее, чем удругих материалов.
Формула изобретения
Гравиметр, содержащий плоский упругий
10 элемент, подвижную массу и регистратор смещений массы, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности, надежности, точности измерений, а также упрощения конструкции, в нем упругий элемент и подвижная
15 масса выполнены в виде единого элемента из монкристалла, преимущественно сапфира, при этом вышеуказанный элемент имеет форму многогранной призмы с двумя сквозными отверстиями, боковые поверхности которых об20 разованы внешними боковыми поверхностями призмы, служащими упругим элементом и средней частью призмы, разрезанной по горизонтальной плоскости, причем верхняя часть средней части призмы служит подвижной мас25 сой, а зазор между обеими частями образует электрическую емкость, включенную в колебательный контур, подсоединенный к регистратору.
Источники информации, принятые во внима30 ние при экспертизе:
1. Патент CILIA № 3315526, кл. 73 — 383, 1967.
2. Авт. св. М 240284, кл. G 01V, 7/00, 1969.
3. Лвт. св. № 88547, кл. G 01V, 7/02, 1950 (прототип).