УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01V7/14 

Изобретение относится к гравиметрии.

Известна конструкция гравиметра, в которой для измерения абсолютного значения силы тяжести методом свободного падения использованы такие основные сборочные единицы, как лазерный интерферометр, измерители пути-времени, вакуумная камера /в.к./ с размещенными в ней изготовленным пробным телом /ПТ/, представляющим собой уголковый светоотражатель, перемещаемый электромеханическим устройством. Недостатком конструкции являются низкие точность и надежность из-за сложности примененного электромеханического устройства.

Известен также гравиметр /1/ с использованием того же метода измерений. В нем повышена точность путем усовершенствования схемы измерителя пути-времени при той же сложности и низкой надежности электромеханического устройства.

В качестве прототипа взят гравиметр /2/, основой конструкции которой является в. к. с электромеханическим устройством приведения ПТ в движение, однако с введением дополнительных устройств, уменьшающих силу отдачи в момент отрыва ПТ повышена точность измерения.

Состав гравиметра в.к. с расположенным в ней и изготавливаемым совместно с камерой ПТ уголковым светоотражателем, располагаемым на центpиpующем устройстве, перемещаемым штоком, связанным через механизм из рычагов с направляющими в обмотках соленоидов. Конструкция гравиметра усложнена электромеханическими устройствами, которые ненадежны.

Внутри в.к. разгон ПТ осуществляется перемещением каретки с центрирующим устройством по направляющим камеры, т.е. фактически по ее стене. Колебания "механики" в. к. громоздкой и пассивной вносят погрешности, частично уменьшенные соленоидами. На уменьшение сложности конструкции, повышение точности и надежности направлено предлагаемое техническое решение.

Техническим результатом изобретения является повышение точности, надежности и уменьшение сложности.

Это достигается тем, что пробное тело выполнено в виде сферы, частично заполненной жидкостью, центрирующее устройство и система приведения пробного тела в движение выполнены в виде галлия, частично заполняющего нижнюю часть в. к. в которой расположены соединенные с коммутатором электрические контакты, размещенные на нижнем основании вакуумной камеры между полюсами электромагнита, расположенного с внешней стороны в.к. выполненной прозрачной, а фотоэлектронный препрообразователь измерительной системы выполнен дискретным.

Отличительными от прототипа признаками являются следующие. ПТ является сфера, частично заполненная жидкостью, кроме того, в в.к. введен металл галлий, что позволяет его использовать в расплавленном состоянии /при Т ≥ 30^oC/ как компактный демпфер при старте-финише ПТ, существенно уменьшающем колебания прибора без применения сложных механических систем, а следовательно, повышающем точность, надежность. Расположенный в нижней части в.к. расплав металла галлия представляет центрирующее устройство и позволяет фиксировать ПТ в моменты старта-финиша. ПТ со смещенным центром масс /ЦМ/ по вертикали устройство в полете, так как уменьшаются отклонения как по вертикальной оси, так и вокруг горизонтальной, что повышает точность измерения и упрощает изготовление. Примененные технические решения в устройстве уменьшают массогабаритные показатели, исключают "механику" из в.к. повышая не только точность и надежность, но и уменьшают ее сложность, снижая также трудоемкость при изготовлении.

Техническая сущность и принципы действия поясняются чертежом.

Предложенное устройство содержит прозрачную в.к. 1 с окном 2 для входа-выхода лучей интерферометра, центрирующим устройством 3, представляющим собой расплавленный галлий 4 с расположенными там же выводами-контактами, и светоотражающее ПТ 5 со смещенным ЦМ. Вне в.к. расположены переключатель-коммутатор 6, полюса электромагнита 7, а также часть измерительной системы лазерный интерферометр с дискретным фотопреобразователем 8.

Устройство работает следующим образом. В одном из положений коммутатора при подключении мощного токоисточника помещенный в в.к. металл плавится, становят жидкостью. В другом положении коммутатора через жидкий металл идет ток, в течение времени, совпадающего с прохождением тока по электромагниту, и создает магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем электромагнита, перемещает часть расплавленного металла, а вместе с ним и ПТ /в соответствии с правилом левой руки/ вверх. При перемещении ПТ вверх-вниз производятся замеры.

Предложенное устройство обладает следующими техническими преимуществами перед прототипом. Полностью исключены механизмы-"механики" из объема в.к. следовательно, устройство ее значительно упростилось, значительно уменьшены микроколебания устройства в момент старта-финиша ПТ, так как оно находится в жидкости. Перемещение ПТ при замерах более устойчиво по всем осям за счет того, что по вертикали смещен его ЦМ, так как заполнена часть объема жидкостью. Изготовление ПТ, а следовательно, и всего прибора-гравиметра становится менее трудоемко, повышается надежность и упрощается конструкция. Кроме того, появилась возможность изготовления отдельно блока в.к.+п.т. на специализированных предприятиях, например радиоламповых заводах, что резко уменьшить стоимость устройства.

Использование: гравиметрия. Сущность изобретения: в прозрачную вакуумную камеру в форме цилиндра с окном для лазерного излучения помещено в жидкость изготовленное пробное тело со смещенным центром масс и высокой отражательной способностью, имеющее форму сферы, для регистрации используют лазерный интерферометр с дискретным преобразователем, имеющим выход на измерительную систему. Система приведения в движение пробного тела состоит из замыкающихся расплавленным металлическим телом (галлием) электрических контактов, введенных в вакуумную камеру, электромагнитов, охватывающих нижнее основание вакуумной камеры. 1 ил.

Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести, содержащее снабженную оптическим окном вакуумную камеру, внутри которой размещены светоотражающее пробное тело, система приведения пробного тела в движение, центрирующее устройство, и измерительную систему, включающую лазерный интерферометр и фотоэлектронный преобразователь, оптически связанный с пробным телом, отличающееся тем, что пробное тело выполнено в виде сферы, частично заполненной жидкостью, центрирующее устройство и система приведения пробного тела в движение выполнены в виде галлия, частично заполняющего нижнюю часть вакуумной камеры, в котором расположены соединенные с коммутатором электрические контакты, размещенные на нижнем основании вакуумной камеры между полюсами электромагнита, расположенного с внешней стороны вакуумной камеры, выполненной прозрачной, а фотоэлектронный преобразователь измерительной системы выполнен дискретным.