Гравиметр для измерения абсолютного ускорения свободного падения баллистическим методом Советский патент 1993 года по МПК G01V7/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения абсолютного значения ускорения свободного падения на неподвижном основании.

Цель изобретения - повышение точности измерений и долговечности гравиметра.

Конструктивная схема предлагаемого гравиметра изображена на фиг. 1-5.

Гравиметр содержит подбрасываемое тело в виде ферромагнитного шарика 1 с зеркальной поверхностью, вакуумировэн- ную ампулу 2, жесткий центр 3 ферромагнитной мембраны с выемкой под шарик, ферромагнитную мембрану 4, источник света 5 фото-реле, приемник излучения 6 фотореле, контакты 7 фото-реле, обмотку 8 электромагнита катапультного механизма.

постоянный магнит 9 цилиндрической формы с воронкообразным отверстием, лазерные измерители времени 11, магнитный экран 10, оптические прозрачные окна 12, лазерный источник света 13, полупрозрачное зеркало 14, плоское зеркало 15, индикатор 16, система съема показаний 17, счетчик времени 18, генератор опорной частоты 19, ЭВМ 20.

Ферромагнитный шарик 1 находится в вакуумироеанной ампуле 2 на жестком центре 3 ферромагнитной мембраны 4, которые закреплены на торце ампулы 2. В той же части ампулы на ее боковых частях помещены источник света 5 и приемник излучения 6 фото-реле. С целью повышения долговечности прибора путем уменьшения износа чувствительной моссы, над обмоткой 8

00

ю XJ о

о о

установлен постоянный магнит 9 цилиндрической формы с воронкообразным отверстием. Ампула 2 закрыта магнитным экраном 10. На двух уровнях ампулы 2 в диаметрально противоположных, в плоскостях, проходящих через начальную и конечную точки мерного участка и перпендикулярных траектории свободного падения шарика установлены лазерные измерители времени 11, на этом же уровне в магнитном экране 10 имеются оптические прозрачные окна 12. Лазерные измерители времени 11 содержат следующие элементы: лазерный источник света 13, полупрозрачное зеркало 14, плоское зеркало 15, индикатор 16, электрически связанный с системой съема показаний 17, состоящей из счетчика времени 18, генератора опорной частоты 19 и ЭВМ 20,

Ускорение свободного падения шарика можно вычислить по следующим формулам:

g0 2h/ A to2, gi 2h/ Д ti2,

gi«2h/A ti2,

где h - заранее заданное расстояние между измерительными станциями, фиксирующими пролет шарика в моменты времени ti и tz:

Ati t2i-tu(l 1,2,3...n)

n - число измерений.

Гравиметр работает следующим образом.

Ферромагнитный шарик 1 с зеркальной поверхностью находится в вакуумирован- ной ампуле 2 в выемке под него на ферромагнитном центре 3 мембраны 4. При этом источник света 5 подает сигнал на приемник излучения 6 фото-реле, который выполнен в виде фотоприемника ФДЗ. Когда шарик 1 занимает нижнее положение, соответствующие чертежу 1 срабатывают контакты фото-реле 7 (см.фиг.2) и подключают обмотку 8 электромагнита к источнику электрического тока с напряжением U. Ферромагнитный центр 3 и мембрана 4, втягиваясь силами магнитного поля обмотки 8, подбрасывает шарик 1 вверх. В магнитном экране 10 для попадания шарика в поле измерительных станций 11 врезаны оптические прозрачные окна 12.

Конструктивная схема измерительных станций 11 показана на чертеже 3. Луч от лазерного источника света He-Ne 13 поступает на полупрозрачное зеркало 14, с которого падает на шарик 1. а затем

отразившись от зеркальной поверхности шарика 1, возвращается к полупрозрачному зеркалу 14 только в том случае, если падающий луч попадает в оптический центр шарика. Падающие лучи, не попавшие в

оптический центр шарика не фиксируются.

Отраженный луч попадает на индикатор 16

- момента встречи лазерного луча, попавшего

в оптический центр шарика 1, с его зеркальной поверхностью. На фиг.4 показано расположение лазерных измерительных станций 11. установленных, например, в двух диаметрально противоположных направлениях, в плоскостях, проходящих че5 рез начальную и конечную точки мерного отрезка и перпендикулярных траектории свободного падения шарика.

Выходы измерительных станций 11 связаны со входами измерителей 16 (см.фиг.5),

0 которые подключены к системе сьема показаний 17, работающей следующим образом. Время пролета шарика 1 мерного участку между двумя измерительными станциями 11 определяется счетчиком времени 18, а

5 его запуск осуществляется с помощью генератора опорной частоты 19. Далее сигнал поступает на ЭВМ 20, где происходит обработка информации, снимаемой со всех измерителей 11,

0 Таким образом, за счет применения в качестве пробного тела ферромагнитного шарика с зеркальной поверхностью и лазерных измерителей времени можно избежать несовпадения оптического центра пробного

5 тела с его центром масс, вызванное наличием начального момента закрутки катапульты, которое измеряется по мере выработки ресурса. Сопротивление остаточного газа в ампуле также снижает точность измерений

0 у прототипа, так как уголковый отражатель в отличие от ферромагнитного шарика имеет несовершенную аэродинамическую форму.

Постоянный магнит, размещенный над

5 катапультой, демпфирует удар шарика о подставку, что уменьшает его износ, а следовательно, повышает долговечность прибора.

Формула изобретения

0 1. Гравиметр для измерения абсолютного ускорения свободного падения баллистическим методом, содержащий пробное тело, катапульту, вакуумированную ампулу, систему съема показаний, отличающийся

5 тем, что, с целью повышения точности измерений, пробное тело выполнено в виде ферромагнитного шарика с зеркальной поверхностью катапульта выполнена в виде ферромагнитной мембраны с расположенной в центре выемки под ферромагнитный

шарик и электромагнита, а система съема показаний содержит лазерные измерители времени свободного падения фиксированного отрезка, установленные попарно в диаметрально противоположных точках, в плоскостях, проходящих через начальную и конечную точки мерного отрезка и перпендикулярных траекторий свободного падения шарика.

2. Гравиметр по и.1, отличающийся тем, что, с целью повышения его долговечности, над катапультным механизмом размещен постоянный магнит с воронкообразным отверстием в центре.

Использование: область измерительной техники для измерения абсолютного ускорения свободного падения на неподвижном основании. Целью изобретения является повышение точности измерений и долговечности гравиметра. Сущность: у гравиметра для измерения ускорения свободного падения баллистическим методом, содержащего подбрасываемое тело, катапульту, вакууми- рованную камеру и систему сьема показаний, подбрасываемое тело выполнено в аиде ферромагнитного шарика с зеркаль- Тюй поверхностью, а система съема показаний состоит из лазерных измерителей времени свободного падения фиксированного отрезка, установленных попарно в диаметрально противоположных точках, я плоскостях, проходящих через начальную и конечную точки мерного отрезка и перпендикулярных траектории свободного падения шарика, причем над катапультным механизмом размещен постоянный магий с воронкообразным отверстием в центре. 1, з.п.ф-лы, 5 ил. сл с

epts&f

/

К

/

В

ри&2

$(/ЗА

12

fe

7Я

19

1в

го

// j г с -I;