Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести Советский патент 1976 года по МПК G01V7/14 

Устройство относится к гравиметрии, в част:иости, к абсолютным измерениям силы тяжести. Известны устройства , II для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести методом свободного ладения. Эти устройства содержат катапульту, интерферометрическую систему, соединенную с фотоэлектронным преобразователем, блоками формирования электрических импульсов пути и времени, блоками кочманд и блоками измерения пути и времени. Техническим несовершенством известного устройства I является усложненная интерферометрическая система, соединенная с блоком команд, подключенным к схемам совпадений импульсов пути и времени. Для повышения точности измерений в устройстве fll дополнительно установлены счетчики дробных долей интерференционных полос. Это усложняет формулу для вычисления ускорения силы тяжести и суш,ественно увеличивает объем аппаратуры для съема и обработки информации. Из известных устройств наиболее блИзким к предложенному -по технической сущности является устройство III для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести, которое содержит ката-пульту, :падаюш,ее тело с отражателем, интерферометрнчеекую систему. На выходе интерферометрической системы Последовательно установлены фотоприемники, усилитель, два пороговых элемента, схемы совпадений, управляющие триггером, подключенным к ключевым схемам системы регистрации путн и времени, причем к системе регистрации времени подключен генератор эталонной частоты. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения пути, обусловленная несовпадением моментов начала и конца измерений пути с нулевой фазой сигнала пути, поступаюш,его с фотоприемника, которая не позволяет измерить ускорение силы тяжести с большой точностью. Цель изобретения - повышение точности измерения. Согласно изобретению в устройство для измерения ускорения силы тяжести между усилителем и схемами совпадений введен блок синхронизации момента включения и выключения системы регистрации Пути и времени с нулевой фазой сигнала пути, состоящей из формирователя нулевой фазы сигнала пути и резопаноных фильтров, подключенных параллельно ему и настроенных на частоту начала и конца отсчета -пути, причем выходы фильтров через формирователи пулевой фазы сигнала подключены к схемам совпадений. На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести содержит катапульту 1, падающее тело с отражателем 2, помещенное в вакуумной камере 3, интерферометрическую систему 4, фотоприемник 5, выход которого -соединен -с широконолосным усилителем 6. Выход этого усилителя связан с формирователем 7 импульсов нулевой фазы сигнала пути и с резонансными фильтрами 8 и 9, выходы которых соединены с формирователями 10 и 11 им-иульсов нулевой фазы сигнала. Входы схем совпадений И 12 и 13 связаны с формирователями 7, 10 и 11 имяульсов нулевой фазы сигнала, а выходы-с триггером 14, который Подключен к ключевым схемам 15 и 16. Формирователь 7 через схему 15 связан со счетчиком 17, а эталонный генератор 18 через ключевую схему 16 со счетчико.м 19.

Резонансный фильтр 8 настроен на частоту сигнала начала измерений, резонансный фильтр 9 - на частоту сигнала окончания измерений.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении свободно падающим телом с отражателем 2 последовательных отрезков пути, равных половине длины волны источника монохроматического света, на выходе фотонриемника возникает сигнал синусоидальной формы, фазы которого циклически изменяются от О до 360°, а длительность периода или частоты зависит от скорости движения отражателя. После усиления усилителем 6 сигнал поступает на вход формирователя 7 импульсов нулевой фазы и на входы резонансных фильтроВ 8 и 9 начала и конца измере 1ий. По достижении частоты сигнала с усилителя 6, равного частоте начала измерений, на входе резонансного фильтра 8 появляется сигнал, фаза которого совпадает с фазой сигнала от фотоприемника.

Формирователь 10 формирует импульс нулевой фазы сигиала с резонансного фильтра 8, совпадающий с импульсоМ на выходе формирователя 7. Схема соВпадений И 12 выдает команду, которая опрокидывает триггер 14. Па выходе триггера 14 .появляется импульс, открывающий ключевые -схемы 15 и 16. В результате начинается регистрация импульсов нулевой фазы сигнала пути с выхода формирователя 7 счетчиком 17 и одновременная регистрация импульсов времени счетчиком 19 от высокочастотного эталонного генератора 18.

При достижении частоты сигнала с фотоприемника, равного частоте конца измерений, на выходе резонансного фильтра 9 появляется сигнал, фаза которого сов-падает с фазой сигнала от фотоприемника. Формирователь 11 формирует импульс нулевой фазы сигнала с резонансного фильтра 9, совпадающий с импульсом на выходе формирователя 7.

Схема совпадений И 13 переводит триггер 14 в исходное состояиие. Ключевые схемы 15 и 16 закрываются, в результате чего прекращается регистрация импульсов нулевой фазы сигнала пути и импульсов времени от эталонного генератора.

Устройство позволит повысить точность измерения ускорения силы тяжести на 1,5-2,0 порядка по сравнению с выбранным прототипом благодаря введению в устройство блока С4:11хропизации моментов включения и выключения счетчиков пути и времени с нулевой фазой сигнала пути, проходимого падающим телом, что дает повышение точности измерения пути.

Формула изобретения

Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести, содержащее катапульту, падающее тело с отражателем, интерферометрическую систему, фотоприемник, усилитель, два пороговых -элемента, схемы совпадений, щравляющие триггером, подключенным к ключевым схемам системы регистрации пути и Времени, причем к системе регистрации времени подключен генератор эталонной системы частоты, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, между усилителем и схемами совпадений введен блок синхронизации момента включения и выключения системы регистрации пути и времени с нулевой фазой сигнала пути, состоящий из формирователя .нулевой фазы сигнала пути и резонансных фильтров, подключенных параллельно ему и настроенных на частоту начала и конца отсчета пути, причем выходы фильтров через формирователи нулевой фазы сигнала подключены к схемам совпадений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 258644, кл. G 01V 7/14, 1962.

2.Авторское свидетельство № 436311, кл. G 01V 7/14, 09.10.72.

3.Авторское свидетельство № 332410, кл. G 01V 7/11, 02.07.70.