Устройство для измерения разности гравиинерциальных сил Советский патент 1984 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относится к геофизике а более конкретно к области измерения гравиинерциальных сил (гравистационарного поля или поля инерциальных сил), а именно к устройствам измерения второй производной потенциала поля.

Известен гравиметр, градиент гравистационарного поля которого определяется по результатам последовательных измерений ускорения силы тяжести в разных точках пространстваГ1Недостатком известного гравиметра является низкая точность измерения, обусловленная необходимостью обеспечения значительного расстояния между отдельными точками измерений в пространстве.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения разности гравиинерциальных сил, содержащее пробные массы,, попарно ориентированные в направлениях измерения и расположенные на заданном расстоянии друг относительно друга 2,

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность из-за ограничений механических ns ремещений пробных масс и длины коромысла .

Цель изобретения - гтовышение чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения разности гравиинерциальных сил, содержащеепробные массы, попарно ориентированные в направлениях измерения и расположенные .на заданном расстоянии друг относительно друга, содержит волоконно-оптические датчики давления со световодами по числу пробных масс, механически связанными с пробными массами через упругие передаточные, злементы, источник поляризованного света, оптический ответвитель, регистратор разности фазового сдвига, при этом источник поляризованного света соединен через оптический ответвитель с входами световодов , а выходы световодов соединены с входами регистратора разности фазового сдвига.

Кроме того, с целью обеспечения работы на заданном участке рабочего диапазона, механическое соединение световодов с пробными массами выполнено с предварительным напряжением.

С целью уменьшения габаритов, пробная масса выполнена в виде объемного упругого передаточного элемента а световод выполнен в виде катушки и помещен внутри пробной массы.

На фиг. 1 представлен вариант пространственного расположения трех пар пробных масс с волоконно-оптическими датчиками давления; на фиг. 2 блок-схема устройства; на фиг. 3 вариант выполнения механической связи пробной массы и световода.

Пробные массы 1-6 (фиг.1) расположены попарно 1-2, 3-4 и 5-6 и ориентированы в направлениях измерения разностей гравиинерциальных сил. Волоконно-оптические датчики давления 7-12 со световодами механически соединены с пробными массами 1-6 через упругиеПередаточные узлы 13-18.

Источник поляризованного света J19 (фиг. 2) оптически связан через оптический ответвитель 20 с входами световодов волоконно-оптических датчиков давления 7-12, выходы которых оптически связаны с входами регистратора разности фазового сдвига 21.

Для уменьшения габаритов устройства пробная масса может быть выполнена в виде помещенной в сосуд 22 (фиг. 3) жидкости 23, например ртути а световод 24 выполнен в виде катушки, помещенной в объеме жидкости 23. Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение давления по всей длине световода. Уменьшение габаритов достигается тем, что пробная масса выполняет функции упругого передаточного элемента, а световод 24 помещен внутри пробной массы.

Работает устройство следую1цим образом.

От источника поляризованного света 19, например лазера, через оптический ответвитель 20, представляющий собой, например, конструкцию из полупрозрачных зеркал и оптической линии связи, поляризованный свет попадает на входы световодов, волоконнооптических датчиков давления 7-12. Давление, оказываемое пробными массами 1-6 на световоды волоконно-оптических датчиков давления 7-12, пропорционально силам гравитации или инерции, приложенными к пробным массам 1-6. В зависимости от величины этого давления в световодах волоконно-оптических датчиков давления 7-12 происходит сдвиг фазы световой волны, которая поступает на соответствующий вход регистратора разности фазового сдвига 21. По разности сдвига фаз, происходящего между каждой парой волоконно-оптических датчиков давления 7-12, судят.о разности сил гравитации или инерции в точках расположения соответствующих пар пробных масс 1-6.

Изобретение позволяет повысить чувствительность к разности гравиинерциальных сил, благодаря возможности увеличения длины световода. Так, при использовании в волоконнооптическом датчике давления световода длиной 1000 м, чувствительность достигает Ю- рад/мкГал, что позволяет измерять градиент поля гравитации, равный 0,02 этвеш, при расстоянии между пробными массами порядка

1 м и, кроме того, не требует системы арретирования.

Изобретение может быть использовано на движущихся платформах: в

скважинных приборах, на наземных, морских и воздушных транспортных средствах, а также на космических объектах.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ГРАВИИНЕРЦИАЛЬНЫХ СИЛ, содержащее пробные массы, попарно ориентированные в направлениях измерения и расположенные на заданном расстоянии друг относительно друга,о тличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно содержит, волоконно-оптические датчики давления со световодами по числу пробных масс, механически связанными с пробными массами.через упругие передаточные элементы, источник поляризованного света, оптический ответвитель, регистратор разности фазового сдвига, при этом .источник поляризованного света соединен через оптический ответвитель с входами световодов, а выходы световодов соединены с входами регистратора разности фазового сдвига. 2.Устройство по п.1, отличают е е с я тем, что, с целью обеспечения работы на заданном участие рабочего диапазона, механическое соединение световодов с пробными § массами выполнено с предварительным (Л напряжением. 3.Устройство поп.1,отлича ю. щ е е с я тем, что, с целью умень шения габаритов, пробная масса выполнена в виде объемного упругого передаточного элемента, а световод выполнен в виде катушки и помещен внутри пробной массы. оо 4j СП