Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести Советский патент 1992 года по МПК G01V7/14 

Изобретение относится к измерительной технике-гравиметрии.

Известна конструкция гравиметра для измерения ускорения силы тяжести, в которой используется баллистический метод, заключающийся в измерении промежутков времени, в течение которого пробное тело (п.т.) перемещается из одного фиксированного положения в другое, Гравиметр представляет собой вакуумную камеру с несвободным падением, внутри которой свободно перемещается п.т. Регистрация перемещения п.т. осуществляется с помощью оптической системы, основа которой - лазерный интерферометр, преобразователь оптического сигнала в электрический, измерительная система. Недостатки этого гравиметра - низкая надежность и сложность,

Известна конструкция устройства гравиметра с неподвижной вакуумной камерой, с окном для входных и выходных лучей, внутри которой перемещается п.т., подбрасываемое системой приведения его в движение - катапультой, лазерным интерферометром с фотоэлектронным преобразователем с выходом на измерительную систему.

, Недостатком гравиметра является низкая надежность, так как система приведения п.т. в движение находится внутри камеры. Для приведения системы в действие, а она массивна, сложна, необходим мощный источник энергии. Известно, что механизмы, работающие в условиях высокого вакуума, имеют низкую надежность вследствие того, что они газят, ухудшая вакуум, заклиниваются. П.т. - уголковый светоотражатель, изготавливается из стекла, имеет размеры, которые необходимо выдержать, применяя для изготовления сложное технологическое оборудование. Необходимо согласование взаимного положения светоотражателя с катапультой и интерферометром, чтобы отраженный луч нес информацию о полете п.т. при симметричном алгоритме перемещения - вверх-вниз. Известно устройство - гравиметр с естественным жидкостным п.т. из ртути. Ртуть самотеком поступает в объем-контейнер через капиллярную трубку из резервуара. Перемещение капель ртути в контейнере под действием силы притяжения фиксируется с помощью фотоэлементов, установленных один от другого на известном расстоянии. Замеряя время пролета между фотоэлементами, вычисляется значение ускорения.

Однако надежность такого гравиметра низка вследствие необходимости иметь резервуары (два) для ртути, механический вентиль с капилляром, примененного металла, пары которого ядовиты.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция устройства-гравиметра, основными частями которой являются измерительный блок с вакуумной изоляционной камерой, внутри которой размещены опорные устройства, п.т. - стеклянный шар со светоотражающей поверхностью, лазерный интеоферометр с фотоэлектронным преобразователем, подключенным к измерительной системе. Опорные устройства внутри камеры для перемещения п.т. состоят из нескольких пар взаимно перпендикулярных элементов, способных перемешаться по командам синхронизирующего устройства, имеют соосные отверстия одно над другим под окном камеры.

Однако известная конструкция устройства содержит механические элементы, находящиеся в вакуумной камере, изготовляемые с высокой точностью. Эти элементы газят, ухудшая вакуум и влияя на светоотражающую поверхность п.т., подвержены заклиниванию, что делает работу

устройства ненадежной.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Положительный эффект заключается в том, что вакуумная камера устройства не

имеет механических устройств механики, не нужно изготавливать пробное телот, имеется возможность визуального контроля перемещения пробного тела внутри вакуумной камеры.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство.

В устройстве применен металл с низкой температурой плавления и высокой парообразования Са-галлий, что позволяет при малых энергозатратах и неухудшении вакуума формировать из него в расплавленном состоянии п.т. сферу со светоотражающей поверхностью и применить интерферомет- рический (наиболее точный) метод измерения, избавиться от механических устройств внутри вакуумной камеры. Для непрерывного формирования постоянного объема расплавленного подогревателем металла и перемещения п.т, использовано взаимодействие магнитных полей внутри вакуумной камеры, корпус которой выполнен из прозрачного материала (стекла) для визуального контроля. Фотоэлектронный преобразователь выполнен на базе дискретного фотоэлемента,

Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести содержит вакуумную камеру 1, выполненную из прозрачного материала в форме цилиндра. В нижнем ее основании, над нагревателем 2, расположенным вне камеры, имеется система приведения п.т. 4 в движение, состоящая из электромагнита 3, охватывающего нижнее основание камеры и контактов 5, расположенных в вакуумной камере замкнутых пробным телом и включенных во внешнюю электрическую цепь.

В состав устройства также входят лазерный интерферометр, включающий последовательно оптически сопряженные лазер 6 с излучением, светоделитель 7, по ходу отраженных лучей которого расположен дискретный фотоэлектронный преобразователь 8, выход которого подключен к измерительной системе 9. Вакуумная камера (в.к) имеет окно 1 для входных-выходных лучей, представляющее собой плоское полупрозрачное стекло.

Формула изобретения Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести, содержащее вакуумную камеру с оптическим окном

и расположенным в ней светоотражающим пробным телом с системой приведения пробного тела в движение, а также лазерный интерферометр с фотоэлектронным преобразователем, оптически связанный с

пробным телом через оптическое окно вакуумной камеры, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен нагреватель, расположенный под основанием вакуумной камеры, выполненной прозрачной, в качестве материала пробного тела используется галлий, а система приведения пробного тела в движение выполнена в виде контактов, подключенных к электрической цепи и расположенных на основании вакуумной камеры между полюсами электромагнита, причем фотоэлектронный преобразователь выполнен дискретным.

Сущность изобретения, на дне вакуумной камеры 1 в форме цилиндра из прозрачного материала размещены контакты 5 системы приведения в движение пробного тела 4. Пробное тело 4 - это жидкий металл - галлий. Система приведения пробного тела 4 в движение содержит также электромагниты 3. В начальном положении жидкий металл замыкает контакты 5 и при подаче в области электромагнитов 3 тока пробное тело 3 вы- талкивается и подбрасывается вверх. Система измерения параметров движения пробного тела 4 выполнена на основе регистра, один из элементов которого - чполу- прозрачное зеркало 10 - встроено в верхнюю крышку камеры 1. 1 ил. сл 2 00 о о