СТАТИЧЕСКИЙ ГРАВИМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относится к приборам для пpогнозирования землетрясений, геологоразведки, научных исследований в условиях вибраций.

Идея статического жидкостного гравиметра принадлежит М.В.Ломоносову. Его гравиметр состоял из двух стеклянных резервуаров, помещенных в таящий снег, один из которых, имевший больший диаметр и заполненный ртутью, соединялся с заполненным воздухом малым резервуаром капиллярной трубкой, в которой при изменении силы гравитации изменялся уровень ртути.

Температурная зависимость показаний прибора Ломоносова была учтена Х. Хаальком. Его прибор содержал гидравлически соединенные два больших резервуара (чаши), наполненных ртутью на разных уровнях по высоте, соединенных капиллярными трубками с двумя наполненными газом резервуарами. Это позволяет иметь температурную компенсацию показаний прибора.

Известен принцип статического пружинного гравиметра, в котором длина растянутой грузом пружины изменяется при вариациях силы гравитации таким образом, что относительное изменение гравитации равно относительному изменению длины растянутой грузом пружины.

Чувствительность статических гравиметров была невысока вследствие невозможности практически иметь очень длинные пружины у пружинных гравиметров или необходимости иметь длинные капиллярные трубки у гравиметров с жидкостной индикацией.

Изобретение использует положительные качества обоих типов статических гравиметров, что позволяет добиться большей чувствительности при оптимальных габаритах.

Сущность изобретения состоит в том, что в термозащитном корпусе, закрытом герметичной крышкой, помещены имеющие внешние зеркальные поверхности стакан, обладающий общим газовым объемом с корпусом, и основание, к которому подвешен упругий, заполненный электропроводной рабочей жидкостью сильфон, содержащий в верхней части наполнительную трубку с вентилем и капиллярную трубку с капилляром, представляющим собой высокоомное сопротивление, подключенное по концам электрической цепью к регистратору положения уровня жидкости в капилляре, а в нижней части термокомпенсирующую уровень в капилляре биметаллическую пластину, примыкающую к донышку сильфона.

На чертеже представлена схема предлагаемого гравиметра.

Статический гравиметр состоит из термозащитного корпуса с герметичной крышкой 1, помещенного на прокладках в него стакана 2 с основанием 3, к которому закреплена неподвижная часть сильфона 4 с капиллярной трубкой и измерительным капилляром 5 и с наполнительной трубкой с вентилем 6, биметаллической пластины 7 на донышке сильфона и регистратора 8 с электрической цепью, соединяющей его с концами измерительного капилляра и рабочей жидкостью в капилляре.

Сильфон заполняется при нормальной комнатной температуре через наполнительную трубку электропроводной рабочей жидкостью (при полном наполнении трубки вентиль закрывается). Для создания атмосферы насыщенных паров в корпусе от испарения из капилляра в стакан вводится капля рабочей жидкости, корпус закрывается герметичной крышкой и прибор готов к работе.

Гравиметр работает следующим образом.

При изменении силы гравитации происходит незначительное пропорциональное ему изменение длины упругого сильфона и связанное с ним усиленное перемещение уровня жидкости в капилляре, что пропорционально меняет силу тока по принципу реостата в электрической цепи регистратора и фиксируется регистратором. Величина изменения уровня жидкости в капилляре прямо пропорциональна произведению относительного изменения силы гравитации на отношение квадрата среднего диаметра сильфона к квадрату диаметра капилляра и на растянутую длину упругого сильфона.

Например, при изменении силы гравитации на 30˙10^-8 м/c², при диаметрах сильфона и капилляра соответственно 150 и 0,5 мм и при растянутой длине упругого сильфона 185 мм изменение уровня жидкости в капилляре составит 0,5 мм, что регистрируется без необходимости электронного усиления сигнала.

Гравиметр отличается конструктивной простотой и позволяет использовать для его изготовления недефицитные материалы. Гравиметр не имеет длинных капиллярных трубок, что устраняет влияние значительного сопротивления движению рабочей жидкости в них, повышает его чувствительность и уменьшает инерционность показаний. Надежность съема электросигнала при перемещении уровня жидкости в капилляре обеспечивает удобство наблюдений и записи. Прибор виброустойчив, вибрация способствует установлению его равновесного состояния. Вместе с тем прибор предъявляет определенные требования к его термозащите. В случае использования для этой цели сосудов Дьюара степень откачки их оболочек должна составлять 10^-5-10^-6 мм рт.ст.

Использование: в контрольной технике. Сущность изобретения: статический гравиметр имеет подвешенный упругий сильон с короткой капиллярной трубкой и измерительным капилляром в ней, представляющим высокоомное сопротивление, подключенное своими концами к электрической цепи регистратора положения уровня жидкости в капилляре, а также с терморегулирующей уровень в капилляре биметаллической пластиной на донышке, заполненной электропроводной жидкостью. 1 ил.

СТАТИЧЕСКИЙ ГРАВИМЕТР, содержащий термозащитный корпус, закрытый герметичной крышкой, в которой помещены имеющие внешние зеркальные поверхности стакан с основанием, обеспечивающим общий газовый объем стакана с корпусом, отличающийся тем, что к основанию подвешен упругий заполненный электропроводной рабочей жидкостью сильфон, содержащий в верхней части наполнительную трубку с вентилем и капиллярную трубку с капилляром, в котором находится уровень рабочей жидкости, а в нижней части термокомпенсирующую этот уровень биметаллическую пластину, примыкающую к донышку сильфона, при этом капилляр капиллярной трубки выполнен из высокоомного материала и соединен своими концами электрической цепью с регистратором таким образом, что уровень рабочей жидкости служит в качестве ползуна реостата, предвставленного капилляром.