ГРАВИМЕТР Советский патент 1974 года по МПК G01V7/02 

1

Известен гравиметр, в котором симметричиый чувствительный элемент подвешен в поле сверхпроводящей поддерживающей катушки, а система индикации положения чувствительного элемента построена на основе емкостных датчиков, которые включены на вход полупроводниковых предусилителей. Одиако известный гравиметр имеет малую точность определения положения чувствительного элемента, ограниченную шумами емкостной системы miдикации, поскольку высокоомные датчики включены на вход полупроводникового усилителя с уровнем шумов, приведеиных ко входу, порядка 5 10 в.

Для повышения точности в систему индикации в предлагаемом гравиметре введены дополнительные идентичные магнитометрические датчики, расположенные попарно-симметрично относительно центра чувствительного элемента. При этом датчики пары включены последовательно-встречно, а их выходы соединены через сверхпроводниковые усилители и цепи обратной связи с поддерживающими катушками.

Чувствительность системы индикации повышается за счет того, что магнитометрические датчики с нулевым сопротивлением включены на вход сверхпроводникового предусилителя, находящегося при температуре жидкого гелия. Среднеквадратический уровень приведенных ко входу шумов у таких усилителей (например, у предусилителей на проволочных криотронах) составляет . Использование в предложенной системе индикации сверхпроводниковых магнитометров позволяет повысить чувствительность гравиметра до .

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого гравиметра.

Гравиметр содержит чувствительный элемент 1, поддерживающие 2, магнитометрические датчики 3, 4, 5, сверхпроводниковые усилители 6, 7, цепи обратной связи S, 9, вакуумный кожух 10, сверхпроводящий экран 11.

Работает гравиметр следующим образом.

Чувствительный элемент / с помощью катущек 2 подвешивается в магнитном поле. Первоначально датчики 4 п 5 находятся на равном расстоянии от поверхности чувствительного элемента 1, и на выходе усилителя 7 сигнал отсутствует. Изменение координаты чувствительного элемента 1 нод действием переменного ускорения силы тяжести перераспределяет потоки, пронизывающие датчики 4 и 5, таким образом, что на выходе усилителя 7 появляется сигнал, пропорциональный удвоенной амплитуде изменения координаты. Этот сигнал через цепь обратной связи 9 поступает в поддерживающие катущки 2 и изменяет

поддерживающую силу для возвращения чувствительного элемента / в исходное положение. Всякое изменение магнитного поля, поддерживающего элемент /, вызывает в датчиках 4 к 5 изменение потока одинаковой величины и направления. Следовательно, на выходе усилителя 7 сигнал в этом случае не изменяется. Изменение магнитного поля катушек 2 вызывает изменение магнитного потока, пронизывающего датчик 3. В результате на выходе усилителя 6 появляется соответствующий сигнал, который с помощью цепи обратной связи 8 изменяет магнитное поле в катушках 2 и компенсирует смещение элемента 1, происшедшее из-за изменения поддерживающей силы. О величине приращения гравитационных сил судят по величине сигнала на выходе усилителя 7.

Предмет изобретения

Гравиметр, содержащий симметричный чувствительный элемент, поддерживающие катушки, магнитометрический датчик, сверхироводниковые усилители и цепи обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности индикации положения чувствительного элемента, он содержит дополнительные идентичные магнитометрические датчики, расположенные вокруг чувствительного элемента попарно симметрично относительно его центра, причем магнитометрические датчики каждой пары включены последовательновстречно, а их выходы соединены посредством сверхпроводниковых усилителей и цепей обратной связи с поддерживающими катушками.