Гравиметр Советский патент 1984 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относится к гравиметрии и может быть применено для измерения относительных изменений ускорения силы тяжести.

Известен гравиметр, состоящий из чувствительной системы, содержащий маятник, подвешенный на горизонтально расположенных цилиндрических, закрученных пружинах, измерительную и диапазонную пружины, температурный компенсатор, отсчетное устройство, термостат, фотоэлекурический преобразователь и корпус Ci.

Гравиметр имеет малый дрейф нульпункта, Однако знак дрейфа изменяется и исключение его представляет определенную трудность, причем у гравиметра значительный температурНый коэффициент.

Наиболее близким к предлагаемому является гравиметр, содержащий маятник, горизонтально расположенные упругие нити, зеркало, монтажную рамку, температурный компенсатор, отсчетное устройство, фотоэлектрический преобразователь, регистра- :„ тор С2.

Недостатком данного устройства является дрейф-нуль-пункта, который со временем появляется из-за неравномерного старения закрученных .нитей и пружин чувствительной системы гравиметра.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения дрейфа нуль-пункта и улучшение температурной компенсации гравиметра.

Поставленная цель достигается тем, что гравиметр, содержащий маятник, горизонтально расположенные упругие нити, зеркало, монтажную рамку, диапазонную и измерительную пружины, температурный компенсатор, отсчетное устройство фотоэлектрический преобразователь, регистратор дополнительно содержит три группы магнитов с нулевыми температурными коэффициентами и две пружины, причем магниты расположены в одной вертикальной плоскости, а в каждой группе магнитов, состоящей из трех магнитов, крайние антипараллельны среднему, и их суммарное магнитное поле равно магнитному полю среднего магнита, средняя группа магнитов жестко связана со свободHbiM концом рычага маятника и выполняет роль массы маятника, верхняя группа магнитов направлена к средней группе магнитов разноименнь(ми полюсами, а нижняя - одноименными полюсами, верхняя и нижняя группы магнитов жестко связаны с монтажной рамкой чувствительной системы гравиметра, с которой жестко соединены, дополнительные пружины, расположённые симметрично диапазонной

и измерительной пружинам, вторые концы дополнительных пружин жестко связаны с рамкой чувствительной системы, при этом упругий момент одной из дополнительных пружин равен упругому моменту диапазонной пружины, упругий момент второй дополнительной пружины равен упругому моменту измерительной пружины.

На чертеже схематически изобра1жена конструкция механической части гравиметра.

Устройство содержит рамку 1 чувствительной системы, горизонтально расположенные упругие нити 2 и 3 подвеса, зеркало 4, рычаг маятника 5, рычаги 6 и 7, диапазонную пружину 8, измерительную пружину 9, основание 10, отсчетные устройства 11 и 12, рычаги 13 и 14, дополнительные пружины 15 и 16, рычаги 17 и 18, монтажную рамку 19, горизонтально расположённые упругие нити 20 и 21, три группы магнитов 22, 23 и 24, осветитель 25, дифференциальный фотоэлемент 26, регистратор 27.

В рамке 1 чувствительной системы на горизонтально расположенных упругих нитях 2 и 3 подвеса подвешено зеркало 4 с рычагом маятника 5. С рамкой 1 посредством рычагов 6 и 7 соединены диапазонная 8 и измерителная 9 пружины,. вторые концы которых связаны с отсчетными устройствами 11 и 12. Симметрично диапазонной и измерительной пружинам относительно нитей 2 и 3 подвеса посредством рычагов 13 и 14 с рамкой 1 системы скреплены дополнительные пружины 15 и 16, вторые концы которых посредством рычагов 17 и 18 жестко связаны с монтажной рамкой 1 жестко связанной с корпусом гравиметра (не показан) , в которой на горизонтально расположенных упругих нитях 20 и 21 подвешена рамка- 1 Упругий момент пружины 15 равен упругому моменту пружины 8, а упругий момент пружины 16 - упругому моменту пружины 9. На свободном конце рычага маятника жестко закреплены в вертикальной плоскости три магнита 22, причем крайние магниты антипараллёльны среднему. В той же вертикальной плоскости на кронштейнах, жестко связанных с монтажной рамкой 19, жестко закреплены еще две группы магнитов 23 и 24, в каждой из которых по три магнита, причем крайние магниты также антипараллельны, средним. Магниты 23 направлены к магнитам 22 разноименными полюсами, а магниты 24 - одноименными. Оси средней группы магнитов 22 совпадают с осями магнитов групп 23 и 24.. Световой поток осветителя 25, отражаясь от зеркала 4, падает на дифференциальный фотрэлемент 26. Подключенный в цеп фотоэлемента регистратор 27 регист рирует изменения ускорения силы т жести. Применение магнитов с нулевыми температурными коэффициентами, а также дополнительных пружин, упругие моменты которых равны упругим моментам диапазонной и измерительной пружин) позволяет достигнуть хорошей температурной компенсации гравиметра, а также исключения дрейфа его нуль-пункта. По сравнению с базовым объектом (прототипо «точность повышается на 30%, i Предлагаемое устройство может найти широкое применение как в раз ведочных, так и в научных целях. Вследствие неравномерности старения закрученных нитей подвеса и пружин чувствительной системы в предлагаемом гравиметре нет закрученных нитей и оставлены лишь пружины. Однако, если бы оставить только пружины 8 и 9, они неизбежно закрутили бы упругие нити 20 и 21 подвеса рамки чувствительной системы на угол, обеспечивающий равенство упругих моментов пружин и 9 и нитей 20 и 21. Следствием этого была бы неравномерность старения закрученных нитей и пружин. Чтобы этого не получилось,введены дополнительные пружины 15 и 16, упругие моменты которых для- исходного положения (при изготовлении системы) равны упругим моментам пружин 8 и 9. . Все эти четыре пружины работают совместно, они необходимы для того чтобы, во-первых, замерить величин изменения силы тяжести (при этом совместно работают пружины 9 и 16) и, во-вторЕЛХ, изменить при необходимости диапазон измерения (при этом совместно работают пружины 8 и 15) . Четыре пружины применены не только для того, чтобы в начальны момент Нити 20 и 21 были незакрученными, но и для того, чтобы улучшить температурную композицию гравиметра. При изменении вертикального температурного градиента упругие моменты закрученных и пружин, разнесенных по высоте, изменяются на разную величину, что приводит к искажениям в показаниях гравиметра. Если же нити не закручены, а упругие моменты пружин 8 и 9 скомпенсированы упругими моментами дополнительных пружин 15 и 16, то при изменении вертикального температурного градиента нет искажений в показаниях . гравиметра. Дополнительные пружины 15 и 16 должны быть связаны с монтажной рамкой гравиметра, а не с устройствами, аналогичными устройствам 11 и 12, чтобы избежать путаницы при измерении величины изменения силы тяжести и исключить возможность появления помех, связанных с дополнительными отсчетными устройствами, в которых нет никакой необходимости. Если обе компенсационные пружины укрепить на одном рычаге так, чтобы их моменты были равны по величине и направлены противоположно, то не будет измерительной и диапазонной пружин, а будет или измерительная или же диапазонная пружина. В первом случае можно добиться высокой точности отсчета, но нельзя изменять диапазон измерения, во втором,случае наоборот. Необходимо же и измерять с высокой точностью и изменять диапазон измерения. Три магнита в каждом блоке употребляются для того, что исключить не только влияние изменений магнитного поля, но и влияние изменений градиента магнитного поля на показания гравиметра.

ГРАВИМЕТР, содержащий маятник, горизонтально расположенные упругие нити, зеркало, монтажную рамку, диапазонную и измерительную пружины/ температурный компенсатор, отсчетное устройство, фотоэлектрический преобразователь, регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения дрейфа нуль-пункта и улучшения температурной компенсации гравиметра, он дополнительно содержит три группы магнитов с нулевыми температур - СОЮай:;3 .. и/. t;:,.- «л TE...W - Ч- 3 ными коэффициентами и две пружины, причем магниты расположены в одной вертикальной плоскости, а в каждой группе магнитов -состоящей из трех магнитов, крайние антипараллельны среднему, и их суммарное магнитное поле равно магнитному полю среднего-магнита,.средняя группа магнитов жестко свяаана со свободным концом рычага маятника и выполняет роль массы маятника, верхняя группа магнитов направлена к средней группе магнитов разноименными полюсами, а нижняя - одноименными полюсами, верхняя и нижняя группы магнитов жестко связаны с I монтажной рамкой чувствительной . системы гравиметра, с которой жест(Л ко соединены дополнительные пружины, расположенные симметрично диапазонной и измерительной пружинам, вторые концы дополнительных пружин жестко связаны с рамкой чувствительной системы, при этом упругий момент одной из дополнительных пружин равен упругому моменту диапазонной пружины, упругий мо90 мент второй дополнительной пружины равен упругому моменту измерительной пружины.