Маятник для гравиметрических измерений Советский патент 1983 года по МПК G01V7/12 

Изобретение относится к гравиметрии, в частности к устройства / для измерения силы тежести маятниковым сп собом. Основной частью маятниковых при боров являются маятники, и от их качества в основном зависит точность измерений Сии должнь; сохранять неизменной CBOSO приведенную длину во времени и быть мало чувствительными к воздействию внешних влияний. Спорные призмы гравиметрических маятйиков, как правило, изготавливакт из агата, твердой стали; чечевицы из тяжелых материалов - латуни, инва ра, вольфрама; стержни из инвара, плавленного кварца. Последний катериал особенно заслуживает внимания, как имеюций малый температурный коэф фициент расширения. Соединение между собой отдельных частей Еысокоточн з1х гравиметрических маятников из разнородных материалов представляет значительные трудности Составные маятники, как правило, име jiTT температурный гистерезис, т.е. (Периоды их колебаний, например, после охлаждения и последующего нагрев ния изменяются. Известны маятники для гравиметрических измерений, содержащие стержен и связанные с ним посредством полуко лец головку и металлическую чечевииу С целью ликвидации темг ературного хистерезиса полукольца укреплены посредством лискоЕОй пружины и гайки 1 и 2 , Haдocтaткa и этих устройств является то, что при блокировании маятников зажимом их с торцов (зажимать маятник с блоков недопустимо, так как при этом он испытывает вредные напряжения) сила пружинящего элемента периодически ослабляется. Это обстоятельство вместе с естественным старением приводит к пластическим деформациям пружин. Вследствие воздействия температур и различных вибраций возникают необpaTHMiJe микроперемещения пружины и полуколец (или колец), на которые она опирается Это,как показал опыт работ, приводит к скачкам в периодах колебаний маятников до величины 1-2. с. Полукольца, на которые опираются фланцы стержня, могут изменять распо ложение, что является причиной изменения периодов колебаний маятников. Для возможности измерения периодов колебаний маятника к головке последнего приклеено зеркало, которое также может смещаться от воздействия температуры и вибрацииs Наиболее близким к предлагаемому является маятник для гравиметрических измерений, содержащий стержень, головку, жестко связанную со стержне посредством полуколец и накидной гай ки, и чечевицу, жестко связанную со стержнем посредством прижимного винта. Нижний груз (чечевица) имеет цилиндрическую форму. Кварцевый стержень поджимается к чечевице гайкой через пружину. Пружины служат для исключения необратимых деформаций, возникающих вследствие изменения температуры. После сборки верхняя и нижняя части маятника соединяются кварцевой трубкой и свариваются. Изменяя глубину крепления кварцевого стержня в теле чечевицы, добиваются такого положения, при котором температурный коэффициент маятника становится близок к нулю. Функцию зеркала выполняет полированная грань агатовой призмы з . Однако у маятника пружинящие элементы, как и все пружины, применяемые для этой цели, с течением времени деформируются, и это вносит погрешность в измерения. Особенно это выявляется под воздействием температуры. Темпер-атурное последействие.для данных маятников достигает 10-10 с при изменении температуры от +5 до +40 С и понижения точностиизмерений. Цель изобретения является увеличение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в маятнике, содержагцем стержень, головку,, жестко связанную со стержнем посредством полуколец и накидной гайки , и чечевицу,жестко связанную со стержнем посредством прижимного винта, между винтом и одним концом стержня, а также между накидной гайкой и другим концом стержня установлены пластины, сопряженные по форме с торцами стержня, причем толщина и материал пластин таковы, что их температурная деформация равна температурной деформации соответствукндих полостей, занимаемых этими пластинами. На чертеже изображен предлагаемый маятник, Маятник содержит прижимной винт 1, компенсирующие пластины 2 и 3, чечевицу 4, кварцевые стержни 5 и 6, головку 1, разрезную раэьбовую втулку 8,гайку 9, зеркало 10 и место 11 сварки стержней. Головка маятника 7 (опорная призма) , имеющая в середине сквозное отверстие, выполнена из агата. В верхней части головки проточки имеется бортик, используемый для крепления ее с кварцевым стержнем 5 при помощи разрезной втулки 8 и накидной гайки 9,Две плоскости головки, расположенные под углом 140°, образуют лезвие ножа, а дв«Гдругие плоскости, параллельные друг другу, являются зеркалами, ЧечеЕ1Ица 4 выполнена из твердого сплава ВНМ (вольфрам 94%, ийкель 2j8%, медь 3,2%). Кварцевый стержень 6 поджимается к чечевице винтом1. После сборки верхняя и нижняя части маятника соединяются свободными торцами стержней 5 и 6 и свариваются с помощью горелки.5 Иэмененяя глубину крепления кварцевого стержня 6 в теле чечевицы 4 добиваются такого положения, при котором период колебания маятника практически не зависит от изменения тем- 10 пературы. При этом толщина и материал плас тин 2 и 3 должны удовлетворять следующим требованиям: /««м Ч Ъ- для чечевицы (1) Х(Х т01т.-Й()С(-ВдОСд-для головки (2) - температурный коэффициент расширения мате--20 риала, из которого выполнена компенсирующая пластина; X,Vщ- толщина компенсирующей пластины соответственно 25 для чечевицы и головки, oiq - температурные коэффициенты расширения материалов, соответст венно головки, чечевицы и стержня; Нап ЕК « 5 то ис ма окр тел рио ;ге изм а- - температурный коэффи- . циент расширения материала полуколец и накидной гайки; в - размер выборки в чечевице, где помещается Р фланец стержня; 1-к - размер фланца; ЕТ - высота накидной гайки; Вд - высота бортика голов- . р и мер, если мм; в|«7 мм; 5 мм; ЁТ 11 мм, П- 0(меАь11 da - (О (агату,«, 6lo((,V,ei.K0.(ieapUiV, 8-(0(тнта% из формул (1) и (2) получаем -1,9 мм, Х,3,3 мм. При выполнении условий (1) и (2) лючаются сдвиги отдельных частей тиика, зависящие от изменения ужакхцей температуры и, следоваьно, скачкообразные изменения педа колебаний маятника, что в итоприводит ,к повыиению точности ерений.

МЛЯТНИК ДЛЯ 1ТАВИМЕТРИЧЕС КИХ ИЗМЕРЕНИП, содержащее стержень, головку, жестко связанную со стержнем посредством полуколец и накидной гайки, и чечевицу, жестко связанную со стержнем посредством прижимного винта, о тличающий тем,что,с целью увеличения точностиизмерений, между прижимным винтом и одним торцом стержня, а также между накидной гаЛкой и другим концом стержня установлены пластины, сопряженные по форме;,. с торцами стержня, причем толщина и материал пластин таковы, что их температурная деформация равна температурной деформации соответствукщих полостей, занимаемых этими пласти- §