Наклономер Советский патент 1984 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относится-к геофизическому приборостроению и предназна чено для регистрации приливных и тектонических наклонов земной повер ности с целью изучения внутреннего строения Земли и поиска предвестник земпетрясений, может применяться та же при изыскательных работах с цель выбора места для строительства круп ных гидросооружений, при эксплуатации крупных тоннелей. Известны наклономер, содержаа ий чувствитепьнзю систему, фотоэлектрический преобразователь, устройств стабилизирующее период собственных колебаний маятника и регистратор, Наклономер обеспечивает высокую ста билизацию периода собственных колебаний маятника и поэтому может применяться также в качестве длинно периодного сейсмографа СО Однако данный наклономер не имее устройства для его эталонирования. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является наклономер, содержащий корпус, чувствительную систему, состоящую из . горизонтального маятника с зеркалом подвешенного на целльнеровском подвесе в монтажной рамке, фотоэлектрический преобразователь, регистратор и систему электромагнитного эта лонирования с блоком управления. Система эталонирования наклономера включает электромагнитный блок, сос тоящий из катушки с медным проводом жестко закрепленной на свободном конце маятника наклономера и размещенной в магнитном поле постоянного магнита, жестко связанного с корпусом. Катушка при помощи токоподводов соединена с блоком управления t23. Применение токоподводов оказывае отрицательное влияние на упругий подвес маятника, снижает точность измерения. Это является существенным недостатком наклономера. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения за счет повышения точности эталонирования. Поставленная цель достигается тем, что в наклономере, содержащем корпус, чувствительную систему, состоящую из горизонтального маятника с зеркалом, подвешенного на целльнеровском подвесе в монтажной рамке, фотоэлектрический преобразователь, систему электромагнитного эталонирования с блоком управления и регистратор, на конце маятника перпендикулярно к его оси жестко закреплены в горизонтальных плоскостях два стержневых .идентичных постоянных магнита системы электромагнитного эталонирования, магнитные оси которых направлены в противоположные стороны, один из магнитов расположен в центре колечной системы, состоящей из двух горизонтально располЬженных соленоидов системы электромагнитного эталонирования, жестко закрепленных на монтажной рамке чувствительной системы, причем концы каждого магнита при разомкнутой цепи соленоидов должны совпадать с центрами соленоидов, а ось каждого магнита должна совпадать с осью соленоидов,причемМаг-ниты расположены в одной вертикальной плоскости и расстояние мелщу ними должно быть не олее 10 мм. На- чертеже приведена схема предложенного наклономера. Прибор содержит корпус (не показан) , чувствительную систему, состоящую из монтажной рамки 1, в которой на упругих нитях 2 и 3 подвешен горизонтально маятник 4 с зеркалом 5 и двумя идентичными стержневыми антипараллельными постоянными магнитами 6 и 7, жестко закрепленными горизонтально на конце маятника 4 перпендикулярно его оси в одной вертикальной плоскости на расстоянии не более 10 мм друг от друга. Концы магнита 6 размещены в соленоидах 8 и 9, жестко скрепленных с монтажной рамкой 1 таким образом, что при разомкнутой цепи соленоидов они совпадают с центрами соленоидов н ось магнита совпадает с осью соленоидов. Наклономер содержит, кроме того, фотоэлектрический преобразователь, состоящий из осветителя 10, зеркала 5 и дифференциального фотоэлемента 11, подключенного к регистратору 12. Соленоиды 8 и 9 подключены к блоку управления,состоящему из источника питания 13, переключателя полярности 14, магазина сопротивлений 15 и зеркального мкроамперметра 16. Порядок эталонирования наклономера следующий. Наклономер в лабораторных условиях устанавливается на высокоточную наклономерную плиту таким обраэом, чтобы маятник 4 бьш параллелен оси вращения плиты, фотоэлемент 11 подключается к регистратору 12, подается питание на лампу осветителя 10 и наклономер вьйодится в рабочее положение. Плитг задается наклон на известный угол ot , йри этом маятник 4 отклонится на угол В, световой поток осветителя 10, отраженный от зеркала 5, сместится по фотоэлементу 11, то приведет: к смещению записи на регистраторе 12 на . Для исключения влияния наклонов земной поверхности на показания наклономера плите задается наклон на угол cf., при этом маятник отклонится на угол ($2 и запись на регистраторе сместится на - 4Y2. Отсюда определяется коэффициент чувствительности :2 cL с дуги + 1ДУ,| мм Затем изменяется ток в цепи соленоидов 8 и 9 на 43 при помощи изменения сопротивления магазина 15. При этом изменится магнитное поле соленоидов 8 и 9, что приведет к отклонению маятника 4 на угол В, и смещению эаписи на регистраторе 12 на AYj мм. Для исключения влияния наклр нов земной поверхности на показания наклономера трк в .цепи соленоидов изменяют на -43 , при этом маятник - Й и Запись на отклонится на угол регистраторе 12 сместится на Отсюда получается коэффициент чувствительности наклономера Kj: 2Л1мкА |ЛУз| Величины коэффициентов К-, и Kj опре деляют величину калибровочного коэф фициента Кз (электродинамической по тоянной наклономера): 2 LZAY3.4 С дуги 2&Г1. 4Y, мкА Величину Kj определяют многократно, и Kg среднее является коэффициентом для эталонирования наклономера в пол вых условиях при помощи изменения тока в цепи соленоидов 8 и 9. При эталонировании наклономера с целью определения коэффициентов К., и Kj в лабораторных условиях смещения записи на регистраторе 12 производится на одном и том же участке шкалы. Это позволяет исключить влияние возможной нелинейности шкалы регистратора на точность эталонирования . При регистрации наклонов земной поверхности, периодически изменяя величину тока в соленоидах 8 и 9 на известную величину, определяют чувствительность наклономера в с дуги на мм шкалы регистратора 12. Например, пусть Kj 0,01 с дуги/мкА, тогда изменение тока в цепи соленоидов на п мкА будет соответствовать наклону земной поверхности (наклону основания маятника) на 0,01 п с дуги. Пусть при этом запись на регистраторе 12 сместится на 100 мм, тогда чувствительность наклономера.К будет: К Ml . 0,0001 -5НИ . 100 мм Исследования предложенного наклономера в широком диапазоне начальных наклонов плиты (до 100 с дуги) показали в этом диапазоне неизменность коэффищгента Kj . Предложенный наклономер не содержит токоподводоБ к чувствительной системе, поэтому исключается возможность дрейфа нульпункта за счет токоподводов и обеспечивается линейность показаний прибора. Расстояние между, антипараллельными идентичными магнитами не превьш1ает 10 мм и это позволяет исключить не только влияние изменений внешнего магнитного поля, но и влияние изменений градиентов внешнего магнитного поля.Размещение концов магнита в средней части соленоидов обеспечивает линейную связь меж,цу величиной отклонения маятника и величиной тока в цепи соленоидов. Это позволяет повысить точность эталони- рования наклономера, а следовательно, и точность измерений.

НАКЛОНОМЕР, содержащий корпус, чувствительную систему, состоящую из горизонтального маятника с зеркалом, подвешенного на целльнеровском подвесе в монтажной рамке, фотоэлектрйчес1сий преобразователь, систему электромагнитного эталонирования с блоком управления и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет повьшения точности эталонирования, на конце маятника перпендикулярно к его оси жестко закреплены в горизонтальных плоскостях два стержневых идентичных постоянных магнита системы электромагнитного эталонирования, магнитные оси которых направлены в противоположные стороны, один КЗ магниточ расположен в центре колечной системы, состоящей из двух горизонтально расположенных соленоидов системь5 электромагнитного эталонирования, жестко закрепленных на монтажной рамке чувствительной системы,причем концы каждого магнита при разомкнутой цепи соленоидов должны совпадать (Л с центрами соленоидов, а ось каждого магнита должна совпадать с осью соленоидов, причем магниты расположены в одной вертикальной плоскости и расстояние между ними должно быть не более 10 мм. эо X 4 4:.