Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести Советский патент 1988 года по МПК G01V7/14 

Изобретение относится к гравиметрии, в частности к абсолютным измрениям силы тяжести.

Целью изобретения- является ловы- шение точности и сокращение времени измерений в условиях горизонтальных ускорений и наклонов основания устройства.

На фиг.1 лредставлена блок-схема устройства; на фиг. 2 приведен вид сверху на призму и уголковый отражатель падающего тела (знаками о показаны лучи, идущие вверх, а знаками ® - идущие вниз; указаны области их расположения)„

При некотором смещении центра уголкового отражателя (как указано стрелкой и показано штрих-пунктиром) происходит в два раза большее смеще- ние луча, идущего снизу от уголкового отражателя на призму.

Устройство содержит катапульту 1, падающее тело 2, помещенное в вакуумную камеру 3, лазерный источник 4 монохроматического света с коллиматором, формирующим параллельньш пучок, и стабилизатором длины волны лазера (на чертеже не показан), светоделитель 5, размещенный на пути коллимированного лазерного пучка призму 6, уголковый отражатель 7 референтного плеча, фотоприемник 8 с усилителем-формирователя импульсов (на чертеже не показан), размещенны На выходе интерферирующих пучков и подсоединенньм к измерителю 9 пути и система измерения времени 10, к которой подключены генератор эталонной частоты 11 и система обработки 12, соединенная с системой вывода 13 Лазерный источник 4, светоделитель 5, призма 6, уголковый отражатель 7 и фотоприемник 8 размещены в корпусе 1, установленном на гироплатформе З

Устройство работает следующим образом.

Катапульта 1 подбрасывает падающее тело 2 со световозвращателем, которое начинает свободное движение в вакуумной камере 3. Пучок света от лазера 4, стабилизированного по длине волны, пройдя коллиматор, разделяется светоделителем 5 на два луча.

Первый луч (рабочий) направляется на световозвращатель падающего тела 2 и, отразившись от него, возвращается обратно призмой 6 на свето5

0

5 0 Q

5

0

возвращатель и затем возвращается на светоделитель,

Второй луч (опорный) пройдя светоделитель 5, попадает на уголковьй отражатель 7 референтного плеча интерферометра, который возвращает его к светоделителю 5, где он интерферирует к первым лучам. Возникающая при совмещении световых лучей интерферен-- цированная картина проецируется на фотоприемник 8, где происходят преобразование модулированного светового потока в электрические сигналы с частотой, пропорциональной скорости падающего тела, и усиление этих электрических сигналов, которые затем попадают в измеритель 9 пути. В измерителе формируются сигналы интервалов пути, пройденные свободно падающим телом 2, которые измеряются системой измерения времени 10,синхронизированной генератором эталонной частоты 11. После этого в системе 12 происходит обработка информации, а в системе 13- регистрация и вывод результатов измерений. В течение всего процесса измерения происходит стабилизация корпуса 14 относительно горизонтальной плоскости гироплатформой 15.

При измерениях на подвижном основании возникают горизонтальные смещения тела 2 относительно корпуса 14. Вследствие таких перемещений рабочий луч, отразившись от световозвращателя падающего тела 2, также смещается от своего исходного положения в ту же сторону на двойную величину, куда смещается световозвращатель падающего тела.

Призма обеспечивает попадание отраженного от нее луча на световозвращатель с тем же смещением, что и у вышедшего из световозвращателя луча. При этом суммарное смещение луча после повторного отражения от световозвращателя всегда равно нулю, вследствие чего первьй луч интерферирует со вт.орым всегда в одной и той же точке поверхности фотоприемника 8, независимо от относительных горизонтальных перемещений падающего тела 2.

В качестве световозвращателя применяется уголковый отражатель, который делится ребрами и их отражениями в противоположных им граням на шесть секторов. Луч предпочтительно направлять на линию, разделяющую сектор пополам..

Наиболее простой призмой для компенсации горизонтальных перемещений падающего тела является призма с тремя отражателями, имеющая в главном сечен11и вид .равнобедренного треугольника. Она осуществляет постоянное смещение луча, равное по величине ее базису. При попадании луча на ребро призмы измерения становятся невозмож- ньми.Поэтому области,в которых располагались бы падающий на призму и отраженный ею луч, представляли бы собой области, ограниченные непересекающимися цилиндрами, направляющие ко горых являлись бы окрзгжностями с радиусом, в два раза большим максимально допустимого горизонтального смещения падающего тела.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения абсо- лютного значения ускорения силы тяжести, содержащее источник излучения, падающее тело со световозвращателем, приводимым к прямому триэдру, помещенное в вакуумную камеру, интерферо- метр с оптическим блоком компенсации горизонтального смещения падающего

, отличающееся тем.

тела

что, с целью повьщзения точности и сокращения времени измерений в условиях горизонтальных ускорений и наклонов основания устройства, оптический блок компенсации горизонтального смещения падающего тела выполнен в виде призмы с отклонением луча на 180 , приводимой к эквивалентному зеркалу с базисом эквивалентной приемы, установленной так, чтобы плоскость указанного зеркала была перпендикулярна рабочему лучу и отклоненный от нее луч падал на триэдр падающего тела, причем призма с источником излучения, интерферометром и фотоприемником установлена на гироскопически стабилизированной относительно горизонта платформе.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что базис призмы равен учетверенному максимальному горизонтальному смещению падающего тела, при этом призма расположена так, чтобы плоскость, содержащая падающий и отраженньй лучи и плоскость содержащая оптический центр указанного триэдра, и луч, идущий от светоделителя на падающее тело, не совпадали.

Редактор Т.Иванова

Составитель Н.Кслосницьш Техред М.Ходанич

аказ 739Тираж 522Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

- (Риг.2.

Корректор М.Пожо

Изобретение относится к гравиметрии. Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерений на подвижном основании. Изобретением предусматривается установка вблизи расщепителя интерферометрической системы регистрации призмы с тремя отражающими гранями, которая возвращает световой луч обратно на светоот- ражатель падающего тепа. В результате устраняется смещение луча на фотодетекторе, вызываемое горизонтальными ускорениями и наклонами прибора, вследствие чего повышается точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. « (Л ю (Х со ОО