СИММЕТРИЧНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G01V7/14 

Изобретение относится к области гравиметрии и может быть использовано в баллистических лазерных гравиметрах для измерения абсолютных значений ускорения свободного падения (g).

Существует симметричный способ измерения ускорения свободного падения баллистическими лазерными гравиметрами путем измерения пути и времени вертикально подброшенной вверх пробной массы с уголковым оптическим отражателем на восходящем и ниспадающем участках траектории движения при помощи лазерных интерферометров перемещений [1, 2].

Наиболее близким по сущности к предлагаемому изобретению является симметричный способ измерения абсолютного значения g, реализованный в баллистическом лазерном гравиметре с двухходовым интерферометром перемещений в соответствии с рабочей формулой [3]:

где h= 0,315 - квант интерференционного сигнала пути для двухходового интерферометра с Не-Ne лазером;
Т - задаваемое время на восходящем и ниспадающем участках траектории полета пробной массы с уголковым оптическим отражателем;
N_h1, N_h2 - количество квантов интерференционного сигнала пути на восходящей и ниспадающей ветвях траектории соответственно;
τ - пауза в подсчете квантов пути при вершине траектории.

Точность измерения абсолютного значения g зависит от погрешности счета квантов пути. Для равновероятного закона распределения выражение средней квадратической погрешности измерения абсолютного значения g имеет вид:

Например, при Т=0,12 с, τ=0,08 с имеем σ_h=0,53 мГал.

Недостатком данного симметричного способа измерения абсолютного значения g является низкая точность, обусловленная погрешностью измерения пути квантами, сформированными из интерференционного сигнала.

Изобретение направлено на повышение точности симметричного способа измерения абсолютного значения g баллистическим гравиметром с лазерным интерферометром перемещений.

Это достигается тем, что при симметричном способе измерения абсолютного значения g баллистическим лазерным гравиметром путем измерения пути на двух фиксированных интервалах времени на восходящей и ниспадающей ветвях траектории вертикально подброшенной вверх пробной массы с уголковым оптическим отражателем при помощи лазерного интерферометра перемещений рабочий участок траектории разбивается на множество равновозрастающих интервалов времени с общим началом подсчета квантов интерференционного сигнала пути на восходящей ветви траектории и с общим концом на ниспадающей ветви, причем конечный результат измерения g определяется как среднее взвешенное значение ускорения свободного падения всех интервалов в каждом броске пробной массы с учетом весовых коэффициентов.

На чертеже приведена траектория полета пробной массы при симметричном способе измерения абсолютного значения ускорения свободного падения.

Принцип способа заключается в следующем.

Траектория полета пробной массы разбита на множество фиксированных, симметрично расположенных относительно вершины траектории интервалов времени. Для каждого i-го интервала определение g_i производится в соответствии с выражением:

Вследствие того, что погрешность квантования зависит от соотношения iT/n и τ, то величины g_i относятся к неравноточным значениям отчета. Следовательно, конечный результат определяется как среднее взвешенное через весовые коэффициенты q_i [4]

где


среднее квадратическое отдельно взятого значения g_i.

Результирующая погрешность измерения абсолютного значения ускорения свободного падения симметричным способом в данном случае определится средним квадратическим взвешенным

Процесс изменения результирующей погрешности от количества интервалов i можно проследить, используя данные расчета, приведенные в таблице.

Из расчетных данных следует, что деление рабочего участка траектории на десять интервалов снижает погрешность в два раза, а деление на пятьдесят интервалов - примерно в пять раз. Из таблицы следует, что увеличение количества интервалов более пятидесяти практически не снижает результирующую погрешность определения .

Используя многоинтервальный метод в сочетании с электронным удвоением при рабочем участке траектории около 11 см, можно снизить результирующую погрешность от квантования интерференционного сигнала импульсами пути до 50 мкГал.

Источники информации
1. А.П.Юзефович, Л.В.Огородова. Гравиметрия. - М.: Недра, 1980.

2. В. А.Романюк. Измерение абсолютного значения ускорения силы тяжести. Geod. Geoph. Veroff. R., III, H30, Berlin, 1974.

3. Агрегат 15В166. Техническое описание. ПБ 1.530.001ТО, МО СССР, 1987.

4. И.Ф.Шишкин. Метрология, стандартизация и управление качеством. - М.: Издательство стандартов, 1990.

Использование в баллистических лазерных гравиметрах для измерения абсолютных значений ускорения свободного падения. Сущность: при симметричном способе измерения абсолютного значения ускорения свободного падения баллистическим гравиметром с лазерным интерферометром перемещения путем измерения пути на двух фиксированных интервалах времени на восходящей и ниспадающей ветвях траектории вертикально подброшенной вверх пробной массы с уголковым оптическим отражателем рабочий участок траектории разбивается на множество равновозрастающих интервалов времени с общим началом подсчета квантов интерференционного сигнала пути на восходящей ветви траектории и с общим концом на ниспадающей ветви. Конечный результат измерения определяется как среднее взвешенное значение ускорения свободного падения всех интервалов в каждом броске пробной массы с учетом весовых коэффициентов. Технический результат: повышение точности. 1 ил., 1 табл.

Симметричный способ измерения абсолютного значения ускорения свободного падения, заключающийся в измерении пути баллистическим лазерным гравиметром на двух фиксированных интервалах времени на восходящей и ниспадающей ветвях траектории вертикально подброшенной вверх пробной массы с уголковым оптическим отражателем при помощи лазерного интерферометра перемещений, отличающийся тем, что рабочий участок траектории разбивается на множество равновозрастающих интервалов времени с общим началом подсчета квантов интерференционного сигнала пути на восходящей ветви траектории, и с общим концом на ниспадающей ветви, причем конечный результат измерения ускорения свободного падения определяется как среднее взвешенное значение ускорения свободного падения всех интервалов в каждом броске пробной массы с учетом весовых коэффициентов.