SU545949A1 - Струнный гравиметр - Google Patents

Description

Изобретение 5ТНОСИТСЯ к приборам дл  измерени  силы т жести на иодвнжном основании и может быть использовано при морских геофизических съемках.

Известен гравиметр, датчик которого состоит из вибрирующей провод щей струны, груза, выполиенного в виде рычага, один конец которого крепитс  к корпусу с помощью перекрещивающихс  пружин, и возбуждающего магнита. Регистрирующа  аппаратура укомплектована специальной ЭВМ, котора  проводит вычисление мгновенных значений силы т жести и оередненне их на иекоторот интервале непосредственно во врем  измерений 1. К недостаткам прибора относитс  чрезвычайно высока  чувствительность к помехам , особенно вибрации, сложна  нелинейна  зависимость выходной частоты от ускорени , в результате чего точность прибора невысока  (иогрещность измерепий до 10 мГл).

Известен гравиметр, содержащий инерционную массу, подвешенную на проволоке или ленте из токопровод щего материала 2. В этом гравиметре инерционна  масса крепитс  к корпусу. Можно осуществл ть демпфироваиие массы за счет узких зазоров между ней и корпусом. Подобное демпфирование  вно недостаточно дл  з-лучщени  вибростойкости прибора. Главным недостатком  вл етс  то, что зависимость частоты колебаний

струны от действующих на прибор ускорений не  вл етс  пропорциоиальной, и эта нелинейность приводит к по влению систематических погрешностей.

Известен струнный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенный в поле демпфирующего магиита, возбуждающий магнит, пластины, соедин ющие груз с корпусом , электронное устройство дл  возбуждени : колеба1П й струны и регистрирующее устройство с измерителем частоты 3.

Иедоетатками этого гравиметра  вл етс51 нелинейна  св зь выход ой части с мгновенным значением силы т жести, что при действии больших ускорений может привести к существенным погрешност м результатов измерений.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Дл  этого в предлагаемом гравиметре рабочий груз выполнен в виде катущки, котора  последовательно соединена через измеритель частоты, цифровой фильтр высоких частот и преобразователь «код-аналог с электронным устройством и параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магнита.

Иа фнг. 1 изображен предлагаемый гравпметр; на фиг. 2 - блок-схема электрической части гравиметра.

Гравиметр содержит корпус /, струну 2 с

укрепленным на ней рабочнм грузом 3, выполненным в виде катушки. Дл  нредотвращени  горизонтальных смещений груз крепитс  к корпусу с помощью пластин 4. Струна номещена в зазоре возбуждающего посто нного магнита 5. Рабочий груз расположен в зазоре демпфирующего посто нного магпита 6 с обмоткой 7. Верхний копец струны св зан с корпусом или жестко, или через пружину.

Струна электрически соедин етс  с электронным устройством, составл   с ним струнный автогенератор 8 (фпг. 2). Выход струн}югого автогенератора соединен с измерителем частоты 9 и с частотным детектором. Частотным детектором называетс  устройство, дающее на выходе напр жение, величина которого зависит от частоты входного сигнала. Это устройство может быть выполнено но любой пзвестпой аналоговой схеме, однако дл  повышени  точности целесообразно использовать цифровую технику. В этом случае измеритель частоты соедин етс  с цифровым фильтром высоких частот JO и преобразователем «код- аналог //. Выход преобразовател  еоеднн етс  с катущкой 3 и с обмоткой 7.

Гравиметр работает следующим образом.

Под влн нием вертикальных ускорений происход т вар15ацпп частоты колебаний струны . Соответственно нзмен ютс  показани  измерител  частоты. Дл  того, чтобы изменени  частоты струны, св занные с сгЛой т жести , не комиеиеировались, показани  измернтел  частоты постунают на цифровой фильтр высокнх частот со срезом на частоте около 0,01 Гц. Выходной сигнал фильтра подаетс  на иреобразователь «код-аьшлог, на выходе которого получаетс  нанр же11не, иропорпиональное отфильтрованным отсчетам измернтел  чаетоты. Выходное напр жение преобразовател  «код-аналог поступает на катушку, через нее соответственно проходит ток, который, взаимодейству  с гп)лем иосто ииогс ) демпфпрующего магнпта, создает силу, компеисируюи1,ую вли ние возмун ающих ускорений. Благодар  действию описанной обратной св зи остаютс  лишь небольщне изменени  частоты, св занные е длиниоперподнымн нроцессамп. Систематические эффекты, св занные е нелинейностью характеристики гравиметра, при этом уменьшаютс  до пренебрежимо малых велпчпп. Так, прп

компенсацни возмущений с невысокой точностью нор дка одного гала систематическа  ногрешность около 0,1 мГл.

Так как ток, проход щий через катущку, оказывает размагничивающее действие па посто нный магнит, то дл  повышени  точности работы системы комненеапии на магните расиолагаетс  подмагничнвающа  обмотка, подключенна  к выходу преобразовател  «коданалог таким образом, чтобы поле, еоздаваемое ею, было равно и наиравлено в нротивоположпую сторону по отношени)о к полю катушки компенсации.

Положительный эффект данного иредложенн  заключаетс  в снижении уровн  помех на струне до уровн , ири котором нелинейность струнного гравиметра не вызывает долн ггельных снстематических погрешностей, в результате чего повышаете  точность измереннй . В то же врем  струнный гравиметр сохран ет все иоложительные качества цифрового прпбора. Небольшой уровень остаточных возмущений облегчает послед ющую фильтрацию показаннй.

Форм } л а изобретени 

Стр -нный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенные в иоле

демпфируюп.его магнита, возбуждаюишй магиит, пластппы, соедин ющие груз с корпусом , электрониое уетройетво дл  возбуждени  колебаний стрлны и регистрирующее устройство с измерителем частоты, о т л и ч аю H.I, и и с   тем, что, е целью повышен11Я точности 11змерений, рабочий груз выполнен в виде катупткп, котора  последовательно соеД1 иена через нзмерптель чаетоты, цпфровой фильтр выеоких частот и преобразователь «код-аналог с электронным устройством и

параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магпита.

Источникн ииформации, прин тые во внимание ирп экеиертизе:

1. Проспект фирмы Sokkisha Ltd. Proc. Ceod. Soe. Japan v. 9 1963 pp 571-576.

2.Патент Франции Л 1536427. кл G 01 V, 1968.

3.Струйный гравиметр дл  измерени  силы т жести иа море. Извести  АН СССР, сер. геофизическа , .Y 3, 1959.

ipuf i

иг 2