Гравиметр Советский патент 1985 года по МПК G01V7/00 

Изобретение относится к геофизике а более конкретно - к устройствам для измерения ускорения силы тяжести и может быть использовано в различных условиях измерений - в скважинах, на неподвижном основании, на движущейся платформе. Известны гравиметры, содержащие кварцевую пластину, закрепленную консольно на вертикальном основании деформирунядуюся под воздействием силы тяжести на ее свободный конец, соединенную генератором, выход которого соединен с частотомером Cl . Недостатком устройства является малая чувствительность и низкая про изводительность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гравиметр, содержащий вертикальную труб ку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровнях датчиками давления соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединён с регистратором 2 1. Недостатком известного устройства являются низкие производительность и точность. Цель изобретения - повьппение производительности и точности. Указанная цель достигается тем, что в гравиметре, содержащем вертикальную трубку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровнях датчика ми давления, соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединен с регистратором вертикальная трубка выполнена из кварца, герметична, содержит ртутный поршень, разделяющий ее внутри на верхний и нижний измерительные объемы, в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов, измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители, выходы которых соединены с входами посредством управляемых обратных связей, генератор синхроимпульса, первый и второй детекторы, перый и второй двухуровневые компараторы, генератор счетных импульсов, первую и вторую схему И, реверсивный счетчик, причем входы первого и второго усилителей соедигоны соответственно с верхним и нижним кварцевыми резонаторами, а выходыCooTBeTCTBeHHO через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого I( и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов кото рых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выхода первого опорного сигна ла компараторов соединены с входами первой схемы И, а второго опорного сигнала - с входами второй схемы И, третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы - соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистратора. При этом гравиметр содержит сифон, объем которого изменяется с помощью микрометрического винта, соединенный посредством патрубка с измерительным объемом герметичной кварцевой трубки. На чертеже представлена блок-схема гравиметра. Гравиметр содержит герметичную кварцевую трубку 1, куда помещен ртутный поршень 2, разделяющий объем кварцевой трубки 1 на верхний измерительный 3 и нижний измерительньй 4 объемы, где установлены верхний 5 и нижний 6 кварцевые резонаторы. Сифон 7 соединен с верхней частью герметичной кварцевой трубки 1 посредством патрубка 8. Внутренний объем сифона 7 регулируется микрометрическим винтом 9. Подвес 10 служит ДрЛЯ вертикальной установки герметичной кварцевой трубки 1. Электронная измерительная схема 11 содержит первьй и второй усилители 12 и 13 с управляемыми обратными связями 14 и 15, генератор синхроимпульса 16, первый 17 и второй 18 детекторы, первый 19 и второй 20 компараторы, генератор 21 стабильной частоты, первую 22 и вторую 23 схемы И, реверсивный счетчик 24. Входы первого 12 и второго 13 усилителей соединены с верхним 5 и нижним 6 кварцевыми резонаторами. реверсивного счетчика 24, являюпдайся выходом электронной измерительной схемы 11, соединен с входом регистратора 25. Гравиметр работает следующим образом. При вертикальном положении герметичной кварцевой трубки 1 ртутный nopirieHb 2 смещается вниз, давление в верхнем измерительном объеме 3 уменьшается, а в нижнем измерительно объеме 4 - увеличивается. Генератор синхроимпульса 16 во время подачи синхроимпульса замыкает управляемые обратные связи 14 и 15 первого 12 и второго 13 усилителей, которые работают при этом как генераторы с кварцевыми резонаторами 5 и 6, В момент окончания синхроимпульса управляемые обратные связи 14 и 15 размыкаю ся, колебания на выходах первого 12 и второго 13 усилителей начинают затухать с коэффициентом затухания, обратно пропорциональным давлению, воздействующему на соответствующий кварцевый резонатор. Сигналы с выходов первого 12 и второго 13 усилителей детектируются первым 17 и вторым 18 детекторами, сравниваются с опорными напряжениями с помощью первого и второго компараторов 19 и 20, после чего поступают на входы первой 22 и второй 23 схем И. Компараторы 19 и 20 сравнивакзт поступающее на их входы напряжение с двумя уровнями опорного напряжения каждьЁК вьщавая сигнал совпадения с первым уровнем по первому выходу, а сигнал совпадения со вторым уров.нем - по второму. На вход первой схе мы 22 И поступают, таким образом, сигналы первого уровня первого компа ратора 19 и первого уровня второго :компаратора 20. Серия импульсов, поступающая с выхода первой схемы 22 И на вход минус реверсивного счетчика 24, равна по длительности промежутку времени между момента164 ми достижения выходными сигналами первого 12 и второго 13 усили:телей верхнего опорного уровня, а серия импульсов, поступающая на вход плюс реверсивного счетчика 24 с выхода второй схемы И 23, пропорциональна по длительности и числу импульвов промежутку времени между моментами достижения указанными сигналами нижнегд опорного уровня. Число импульсов в реверсивном счетчике 24 в результате вычитания и сложения по входам минус и плюс, пропорциональное величине ускорения свободного падения, фиксируется регистратором 25. По окончании счета цикл повторяется. Испытания макета устройства показывают, что погрешность единичного отсчета не превышает величины 0,05 м Гл, а погрешность при измерении в режиме накапливания не превышает величины 0,01-0,005 мГл. Время измерений на точке порядка 1 мин. Изобретение позволяет повысить производительность и точность измерений благодаря использованию дифференциального метода измерений разности давлений в объемах герметичной трубки, разделенной посредством ртутного поршня, использованию кварцевых резонаторов для измерения давлений в объемах и электронной измерительной схемы, позволяющей осуществить автоматизацию процесса измерений в цифровом виде разности времен затуханий кварцевых резонаторов, пропорциональной величине ускорения силы тяжести.

II

2

РЦ

Z5

J8

1. ГРАВИМЕТР, содержащий вертикальную трубку, закрепленную на подвесе, заполненную газом, с размещенными в ней на разных уровнях датчиками давления, соединенными с входами измерительной электронной схемы, выход которой соединен с ре- гистратором, о тли чающийся тем, что, с целью повьшения его производительности и точности, вертикальная трубка выполнена из кварца, герметична, содержит ртутный поршень, разделяющий ее внутри на верхний и нижний измерительньй объемы, в которых размещены датчики давления в виде кварцевых резонаторов, измерительная электронная схема содержит первый и второй усилители, выходы которых соединены с входами посредст;вом управляемых обратных связей, генератор синхроимпульса, первьй и второй детекторы, первый и торой двухуровневые компараторы, .генератор счетных импульсов, первую и вторую схемы И, реверсивный счет- чик, причем входы первого и второго усилителей соединены соответственно с верхним и нижним кварцевыми резонаторами, а выходы соответственно через первый и второй детекторы соединены с сигнальными входами первого и второго компараторов, входы первого и второго опорных сигналов которых соединены соответственно с первым и вторым уровнями опорных напряжений, выходы первого опорного (Л сигнала компараторов соединены с входами первой схемы И, а второго опорного г;игнала - с входами второй схемы И, третьи входы которых соединены с выходом генератора счетных импульсов, а выходы - соответственно с минусовым и плюсовым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом регистратора. со 2. Гравиметр по п. 1, о т л иОд чающийся тем, что содержит О) сифон, объем которого изменяется с помощью микрометрического винта, соединенный посредством патрубка с измерительным объемом герметичной кварцевой трубки.