Струнный гравиметр Советский патент 1977 года по МПК G01V7/04 

Изобретение 5ТНОСИТСЯ к приборам для измерения силы тяжести на иодвнжном основании и может быть использовано при морских геофизических съемках.

Известен гравиметр, датчик которого состоит из вибрирующей проводящей струны, груза, выполиенного в виде рычага, один конец которого крепится к корпусу с помощью перекрещивающихся пружин, и возбуждающего магнита. Регистрирующая аппаратура укомплектована специальной ЭВМ, которая проводит вычисление мгновенных значений силы тяжести и оередненне их на иекоторот интервале непосредственно во время измерений 1. К недостаткам прибора относится чрезвычайно высокая чувствительность к помехам, особенно вибрации, сложная нелинейная зависимость выходной частоты от ускорения, в результате чего точность прибора невысокая (иогрещность измерепий до 10 мГл).

Известен гравиметр, содержащий инерционную массу, подвешенную на проволоке или ленте из токопроводящего материала 2. В этом гравиметре инерционная масса крепится к корпусу. Можно осуществлять демпфироваиие массы за счет узких зазоров между ней и корпусом. Подобное демпфирование явно недостаточно для з-лучщения вибростойкости прибора. Главным недостатком является то, что зависимость частоты колебаний

струны от действующих на прибор ускорений не является пропорциоиальной, и эта нелинейность приводит к появлению систематических погрешностей.

Известен струнный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенный в поле демпфирующего магиита, возбуждающий магнит, пластины, соединяющие груз с корпусом, электронное устройство для возбуждения: колеба1П й струны и регистрирующее устройство с измерителем частоты 3.

Иедоетатками этого гравиметра являетс51 нелинейная связь выход ой части с мгновенным значением силы тяжести, что при действии больших ускорений может привести к существенным погрешностям результатов измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Для этого в предлагаемом гравиметре рабочий груз выполнен в виде катущки, которая последовательно соединена через измеритель частоты, цифровой фильтр высоких частот и преобразователь «код-аналог с электронным устройством и параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магнита.

Иа фнг. 1 изображен предлагаемый гравпметр; на фиг. 2 - блок-схема электрической части гравиметра.

Гравиметр содержит корпус /, струну 2 с

укрепленным на ней рабочнм грузом 3, выполненным в виде катушки. Для нредотвращения горизонтальных смещений груз крепится к корпусу с помощью пластин 4. Струна номещена в зазоре возбуждающего постоянного магнита 5. Рабочий груз расположен в зазоре демпфирующего постоянного магпита 6 с обмоткой 7. Верхний копец струны связан с корпусом или жестко, или через пружину.

Струна электрически соединяется с электронным устройством, составляя с ним струнный автогенератор 8 (фпг. 2). Выход струн}югого автогенератора соединен с измерителем частоты 9 и с частотным детектором. Частотным детектором называется устройство, дающее на выходе напряжение, величина которого зависит от частоты входного сигнала. Это устройство может быть выполнено но любой пзвестпой аналоговой схеме, однако для повышения точности целесообразно использовать цифровую технику. В этом случае измеритель частоты соединяется с цифровым фильтром высоких частот JO и преобразователем «код- аналог //. Выход преобразователя еоеднняется с катущкой 3 и с обмоткой 7.

Гравиметр работает следующим образом.

Под влнянием вертикальных ускорений происходят вар15ацпп частоты колебаний струны. Соответственно нзменяются показания измерителя частоты. Для того, чтобы изменения частоты струны, связанные с сгЛой тяжести, не комиеиеировались, показания измернтеля частоты постунают на цифровой фильтр высокнх частот со срезом на частоте около 0,01 Гц. Выходной сигнал фильтра подается на иреобразователь «код-аьшлог, на выходе которого получается нанряже11не, иропорпиональное отфильтрованным отсчетам измернтеля чаетоты. Выходное напряжение преобразователя «код-аналог поступает на катушку, через нее соответственно проходит ток, который, взаимодействуя с гп)лем иостояииогс) демпфпрующего магнпта, создает силу, компеисируюи1,ую влияние возмун ающих ускорений. Благодаря действию описанной обратной связи остаются лишь небольщне изменения частоты, связанные е длиниоперподнымн нроцессамп. Систематические эффекты, связанные е нелинейностью характеристики гравиметра, при этом уменьшаются до пренебрежимо малых велпчпп. Так, прп

компенсацни возмущений с невысокой точностью норядка одного гала систематическая ногрешность около 0,1 мГл.

Так как ток, проходящий через катущку, оказывает размагничивающее действие па постоянный магнит, то для повышения точности работы системы комненеапии на магните расиолагается подмагничнвающая обмотка, подключенная к выходу преобразователя «коданалог таким образом, чтобы поле, еоздаваемое ею, было равно и наиравлено в нротивоположпую сторону по отношени)о к полю катушки компенсации.

Положительный эффект данного иредложення заключается в снижении уровня помех на струне до уровня, ири котором нелинейность струнного гравиметра не вызывает долн ггельных снстематических погрешностей, в результате чего повышаетея точность измереннй. В то же время струнный гравиметр сохраняет все иоложительные качества цифрового прпбора. Небольшой уровень остаточных возмущений облегчает послед ющую фильтрацию показаннй.

Форм } л а изобретения

Стр -нный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенные в иоле

демпфируюп.его магнита, возбуждаюишй магиит, пластппы, соединяющие груз с корпусом, электрониое уетройетво для возбуждения колебаний стрлны и регистрирующее устройство с измерителем частоты, о т л и ч аю H.I, и и с я тем, что, е целью повышен11Я точности 11змерений, рабочий груз выполнен в виде катупткп, которая последовательно соеД1 иена через нзмерптель чаетоты, цпфровой фильтр выеоких частот и преобразователь «код-аналог с электронным устройством и

параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магпита.

Источникн ииформации, принятые во внимание ирп экеиертизе:

1. Проспект фирмы Sokkisha Ltd. Proc. Ceod. Soe. Japan v. 9 1963 pp 571-576.

2.Патент Франции Л 1536427. кл G 01 V, 1968.

3.Струйный гравиметр для измерения силы тяжести иа море. Известия АН СССР, сер. геофизическая, .Y 3, 1959.

ipuf i

иг 2