Гравиметр Советский патент 1984 года по МПК G01V7/12 

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к гравиметрическим измерениям, и может быть использовано для относительных измерений ускорения силы тяжести. Известны гравистабилизированные (гравиметры для измерения силы тяжести в движении, содержащие двойную демпфированную чувствительную кварцевую систему, термостат и корпус,. выполненный в виде двухгироскопного силового стабилизатора ГП. Недостатком известного гравиметра является низкая точность измерений из-за наличия оптического преобразователя. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гра виметр, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, дифференциальный емкостной преобразователь перемещений чувствительной системы в виде двух конденсаторов, каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной лластиной, жестко соединенной с коро мыслом чувствительной системы 2. Недостатком известного гравиметра является низкая точность из-за ; дрейфа нуля емкостного преобразователя и наличия инерциальной помехи. Цель изобретения - повышение точ ности Указанная цель достигается тем, что гравиметр, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторо каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной пластиной, укрепленной на коромысле чув ствительлой системы, включает в себ ВЧ-генератор с катушкой индуктивности на тороидальном сердечнике в колебательном контуре, коммутатор, диф ференциальный преобразователь часто та-код, регистр, сумматор, блок управления, R - 5 -триггер, реверсивный счетчик, преобразователь кодчисло импульсов, при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неповдвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генератора соединен с входом дифференциальногопреобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока управления соединен с управляющим входом коммутатора, а выход выборки соединен со счетным входом реверсивного счетчика, прямые выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с входами преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с входом опроса регистра, инверсный выход последнего разряда реверсивного счетчика соединен с 5 -входом R - 5 -триггера, R -вход которого соединен с входом установки нуля, И -выход соединен с входом сложения, а Q-выход - с входом вычитания реверсивного счетчика. На чертеже представлена схема предлагаемого гравиметра. Гравиметр состоит из демпфированной в жидкости кварцевой чувствительной системы 1, емкостного преобразователя/ состоящего из двух пар неподвижных 2 и одной пары подвижных 3 вертикальных пластин,коммутатора 4, катушки 5 индуктивности, выполненной на тороидальном сердечнике, ВЧ-генератора б, дифференциального преобразователя 7 частота-код, регистра 8, сумматора 9, преобразователя 10 кодчисло импульсов, реверсивного счеттчика 11, R - § -триггера 12 и блока 13 управления. Гравиметр работает следующим образом./ Изменение силы тяжести и вертикальные инерционные ускорения вызывают отклонение кварцевой чувствительной системы 1 и изменение положения подвижных пластин 3 относительно неподвижных пластин 2, Емкостной преобразователь, состоящий из неподззижных 2 и подвижных 3 пластин, имеет большую крутизну преобразования перемещений. В качестве кварцевой чувствительной системы 1 использована жесткая кварцевая система, которая имеет меньшие габариты и углы закручивания торсионного подвеса, малую чувствительность к горизонтальным ускорениям. Для уменьшения дрейфа нуля емкостного преобразователя при одновременном увеличении диапазона линейности, колебательный контур ВЧгенератора б содержит катушки 5 индуктивности и попеременно подключаемые с помощью коммутатора 4 конденсаторы. На выходе ВЧ-генератора 6 подключению каждого из конденсаторов соответствуют сигналы с частотами f и j. Измерение сводится к вычислению разности частот , которая определяется в дифференциальном преобразователе. 7 частота-код. Время одного измерения мало по сравнению с временем дрейфа параметров, поэтому, вычисляя разницу частот л{ , одновременно уменьшают погрешность, связанную с изменением параметров элементов. Фильтрация помех выполняется путем демпфирования в жидкости кварцевой чувствительной системы 1. Для .ния фильтрации инерциальной помехи используется цепь; преобразователь 7 частота-код, регистр 8, сумматор 9, выполняющая операцию интегрирования первого, второго и более высокого порядка для числа измерений, кратного системе счисления в которой происходит суммирование в сумматоре 9 (например, для двойного сумматора это число кратно 2) .

Если, например, выполняется олерация инте1 рирования второго лорядка, то весовые коэффициенты с каждого разряда счетчика 11 изменяются ло закону лри и (T«HT/ --tiJ . ,

где

- время интегрирования; i ИНТ

номер измерения.

До начала цикла содержимое узлов обнуляется, R - § -триггер 12 переводит в состояние суммирования реверсивный счетчик 11, выполненный по схеме двоичного счетчика, реализующего линейный закон нарастания величины весовых коэффициентов. Сигнал выборки поступает в реверсивный счетчик 11. Операции умножения на весовой коэффициент и суммирования выполняются до прихода следующего сигнала выборки. Информация о величине весового коэффициента преобразуется преобразователем 10 код-число импульсов, выходные импульсы которого опраииивают регистр 8, период между импульсамй опроса превышает время, необходи мое для суммирования числа, поступай ющего из преобразователя 7 частотакод, с содержимым сумматора 9. По истечении времени, равного 0,, реверсивный счетчик 11 заполняется, и § -триггер 12 устанавливается по 5 -входу в противофазное состояние. Реверсивный счетчик 11.становится вычитающим, причем операция вычитания выполняется до момента установления его в ноль, после чего со старших разрядов сумматора 9 в параллельном коде снимается результат интегрирования, и описанные операции повторяются.

Для реализации закона изменения весовых коэффициентов другого вида следует изменить структуру реверсивного счетчика 11, предусмотреть переход от операции интегрирования одного порядка к операции интегрирования другого порядка, для чего достаточно коммутировать входы преобразователя 10 код-число импульсов на выходы реверсивного счетчика 11 с соответствующей структурой.

Изобретение позволяет повысить точность благодаря уменьшению дрейфа нуля, увеличению диапазона линейности, улучшению фильтрации инерциальной помехи.

1

f

ГРАВИМЕТР, содержащий демпфированную в жидкости кварцевую чувствительную систему, емкостной преобразователь в виде двух конденсаторов, каждый из которых образован парой неподвижных и одной подвижной пластиной, укрепленной на коромысле чувствительной системы, о т л И ч а ю щ ии с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит ВЧ-гёнератор с катушкой индуктивности на тороидальном сердечнике, в колебательном контуре,коммутатор, дифференциальный преобразователь частотакод, jserncTp, сумматор, блок управления, R- S-триггер, реверсивный счетчик, преобразователь код-число .импульсов, при этом неподвижные и подвижные пластины конденсаторов емкостного преобразователя расположены вертикально, причем одноименные неподвижные пластины конденсаторов соединены попарно с колебательным контуром ВЧ-генератора через катушку индуктивности и через коммутатор, выход ВЧ-генера тора соединен с входом дифференциального преобразователя частота-код, выход которого соединен через регистр с сумматором, выход коммутации блока управления соединен с уп- i j равляквдим входом коммутатора, а выО) ход выборки соединен со счетным входом реверсивного счетчика, прямые ВБКоды разрядов реверсивного счетчика соединены с входами преобразователя код-число импульсов, выход которого соединен с входом опроса регистра, инверсный выход последнего разряда реверсивного счетчика соед: нен с 5-входом R - § -триггера, R -вход которого соединен с входом ю установки нуля, S -ВБЕХОД соединен с входом сложения, а а-выход - с входом вычитания реверсивного со чика. (Г

A.VVVKXKVVX «Ж1.лпм;я,хж«.-«яжчххк«ж «|япяж% а

W.