Гидростатический наклономер Советский патент 1990 года по МПК G01C9/22 

со 00 О: с:

Изобретение относится к приборо- строе даю, в частиЬсти к гравиинерци- альной аппаратуре, и может быть использовано для регистрации наклонов в геофизических и инженерньк целях, а также в качестве датчика малых периодических ускорений гравитационной природы в прецизйоннык физических экспериментах,

Цель изобретения .- повьшение точ- нос та

На чертеже схематически показан предлагаемый гидростатический наклономер.

Цилиндрические сосуды 1 и 2 сообщаются через верхнюю 3 и через нижнюю 4 соединительные трубки Нижняя и-обраэная трубка 4 подсоединена к сосудам 1 и 2 через патрубки 5 и,6, площадь сечения которых (3 .меньше,

чем площадь сечения Па нижней соединительной трубки. Сосуды 1 и 2 частично заполнены;электропроводной жидкостью 7, например ртутью. В нижние части патрубков 5 и 6 и в примыкающие к ним соответствующие концевые части трубки 4 введена жидкость 8 с плотностью, меньшей чем плотность ртути, например толуол. В верхней части сосудов 1 и 2 жестко установлены плоские 9 и 10, а на верхней границе раздела зотдкости кольцевые 11 и 12 электроды, соединенные с дифференциальной схемой. Электроды 9-12

являются неподвижными обкладками кон

денсатора, а ртуть 7 выполняет роль общей подвижной обкладки.

Устройство работает следующим обjpaaoM.

При наклоне корпуса прибора, например, вправо (поворот системы в плоскости чертежа по часовой стрелке) уровень ртути в левом плече U- образной трубки 4 становится вЬше, чем в правом, что ведет к перетеканию ртути слева направо, и, как следствие, к опусканию ртутного столба t3 и поднятию ртутного столба 14 (соответственно перемещаются к столбики толуола). Перемещение вниз ртутного столба 13 ведет к увеличен его высоты за счет перетекания ртут из широкого сосуда 1 в трубку 5о В меньшей степени и с противоположным знаком изменяется высота столба толола в левом колене. 6 правом колене - наоборот, перемещение вверх рт ного столбика 14 ведет к уменьшению

10

15

20 i

25 о 35

45

40

-.

50

его высоты и увеличению высоФы столбика толуола.

Таким образом, появляется дополнительный фактор, способствующий перетеканию ртути из левого колена в пра- вбе, и, как следствие, усиливающий опускание уровня ртути в сосуде 1 и поднятие уровня ртути в сосуде 2, Q которые фиксируются дифференциальным емкостным датчиком перемещений, т.е увеличивается чувствительность прибора к наклонам.

Уравнение равновесия в исходном состоянии имеет следующий вид -f.

рН,+р ь,+ рн| рН2 +p h2 -«-pHj,

где Н, и Н, - высота верхних ртутных

столбиков соответственно в левом и правом коле-

h, иЬл - высота столбиков толуола.

Для достижения этого эффекта параметры наклономера должны быть связаны следующим соотношением:

)

где S - площадь свободной поверхности ртути в резервуаре, В виду того, что в наклономере отсутствуют упругие элементы, механический дрейф нуля отсутствует, а температурный дрейф нуля не превосходит величины,

AV C| Mo,Kc Kt iit,,o,.10- СДУГИ,

где ( максимальное отклонение оси чувствительности наклономера от горизонтали, вызванное тектоническими наклонами;

К| - текшературный коэффициент относительной чувствительности прибора;

Аймаке максимальные -колебания температуры (в штольнях Д t - 0,1 С)о

Для использования наклономера в качестве датчика малых периодических ускорений в прецизионных физических экспериментах в схему дифференциального емкостного преобразователя включены обкладки 11 и. 12. При определенных параметрах линейные перемещения

нижних границ ртутных столбиков 13 и 14 могут быть в 100 раз больше, чем верхних, что резко увеличивает чувствительность прибора при одновременном уменьшении диапазона измерений.

ормула изобретения

Гидростатич еский наклономер, со- держащий два связанных через верхнюю и нижнюю соединительные трубки сосуда, частично заполненные электропроводной жидкостью, в верхней -части которых установлены жестко связанные с ними плоские электроды, соединенные с дифференциальной схемой, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, он снабжен расположенными между каждым сосудом и сое

динителъной трубкой патрубками с площадью сечения меньшей, чем Ш1ош;адь сечения нижней соединительной трубки, концевые части которой и соответствующие части патрубков заполнены введенной жидкостью с плотностью меньшей, чем платность электропроводной жидкости, граница раздела жидкостей в каждом из патрубков расположена во введенном кольцевом электроде, соединенном с дифференциальной схемой, причем плотность электропроводной . и введенной жидкости Ои О , площади сечений патрубков и нижней трубки С, и С и площадь свободной поверхности жидкости в сосудах S связаны соотношением

Р-Р xS S .

о

1

Изобретение может быть использовано для регистрации тектонических и приливных наклонов в геофизике. Целью изобретения является повышение точности. Наклономер содержит два сосуда 1,2, частично заполненных электропроводной жидкостью 7 и сообщающихся через верхнюю 3 и нижнюю 4 соединительные трубки, причем нижняя трубка 4 соединена с сосудами 1,2 через патрубки 5,6, площадь сечения которых меньше площади сечения нижней трубки 4. В нижней части патрубков и в концевые части трубки 4 введена жидкость 8, плотность которой меньше плотности жидкости в сосудах 1,2. В верхней части сосудов 1,2 жестко установлены плоские электроды 9, 10, а на верхней границе раздела жидкости кольцевые электроды 11, 12, подключенные к дифференциальной схеме. При наклоне прибора столбики 13 и 14 электропроводной жидкости переместятся на величину, в несколько раз превышающую величину перемещения свободной поверхности жидкости в сосудах 1,2, что повышает чувствительность прибора при уменьшении диапазона перемещений. 1 ил.