Устройство для измерения силы тяжести Советский патент 1977 года по МПК G01V7/04 

Изобретение относится к области гравиметрического ириборостроепня,

У боль111ипства современных статнстнче ских гравиметров чувствительный элзмеит выполнен в виде горизонтального маятника с компенсациокной пруж1тон, о в последпне модели 1ведена схема автокомиенсации приращения ускорения сш(ы тяжести н возмущающих у-коре1 ий.

В гг авимет|10 1 воздействие ускоренкд силы тяжести в исходном пункте ча г ризонтальи : р1,чар крК1пенсируется В1штовой пружиной и круги.пьиоа цитью подвеса. При изменении силы тяжести маятник поворачивается на угол ф , который компенсируетси схемой силовой обратной связи. Угол tp преобразуется емкостным датчиком перемещени в частотно-модулированный сигнал. Затем в счетно-решающем устройстве вырабатываются пачки стандартных импульсов, число которых нропорционалыю углуф. Эти нмпулсы поступают }ia обкладки снлового емкостного преобразователя схемы автокомпеисаЦШ1. В силовом преобразователе между неподвижными и подвшкньмш обкладгсами вознисиют электростатячаскне си.-Ы; мр.иБОдиише подБЯхшую систему Б kcxoiiiioe цааожеиве. Регистрац ш показа Гвй гразхмзгрй пронзвоцится по -мпупьсовв iiaif..e.

Основным не;;остатком огК:.и;--; ГО гравиметра является .{аличпе компепс;гцнонной . Упругая сястекса гр&в.Г .ьтра нестаби на во времепи, HeriifHeitht-e г.г-менения нульпуяАТс вызывают нпобхоллмость его коптропя iinuocpencTBeinjBnpnuRC,- ;ч -«оретгй.

{оБестен rpaamferp 2 , гц.чггроенный по аз10компспсаииочн;-;1 схйкю боз ynpyjoro элеменга содержаш : rojvnoH гяльный рычаг, бесконтакшый датчик перемещений, усилитель, моме11тный злектрнческий нреобра зователь, включающий обмотку и постоянный, магнит.

Датчг1 п-ерек-ещений преобразует угол отклонения рычага подвижной системой от горизонтального па-гожештя в злектрическнй ciiriian. Зтот сагнал усилнБае1х:я и подается в обмотку моментного ггреобразователя. В качестве момент;юго преобразоватеггЯ может бьЕть применен магнитоэлектрически силовой преобразователь. O6NTOTKa, обтекае мая током, укреплена на рычаге и расположена в зазоре постоянного магнита магни ного преобразователя, который развивает усилие, уравновешивающее воздействие постоянной и .переменной составляющих ускорений силы тяжести на чувствительную систему. Выходным сигналом гравиметра явлается падение напряжения, создаваемое током на измерительном сопротивлении. Недостатком устройства является невозможность разделения уходов, связанных с нестабильностью начального уровня и постоя ной ,1составляющей измеряемого ускорения. Сонтроль стабильности нуль-пункта этого гравиметра должен осуществляться либо по контрольным пунктам, либо путем сопоставления с показаниями другого прибора, например маятникового. Кроме того, регистрация показаний такого гравиметра должна осуществляться прибором, у которого чувствительность была бы ниже S.icf % и долговременная стабильность не хуже 1.10%. Целью изобретения является повыщение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что нв горизонтально расположенном маятник установлена дополнительная обмотка, помещенная в поле постоянного магнита, подключенная 1 источнику тока и измерительной схеме. При взаимодействии тока этой обмотки с полем высокостабильного постоянного магнита возникает постоянны момент, противодействующий моменту ускорения силы тяжести, и не зависящий от изменений силы тяжести и от воздействия возмущающих уско Поскольку основное компенсирующее воздействие создается посредством дополнитель ной обмотки, питаемой от независимого источника, ток внейможноконтропировагь непрерывное помощью измерительной схемы, а по величине тока судить о постоянстве компенсирующего момента. На чертеже приведена функциональная схе ма устройства. Предложенное устройство для измерения силы тяжести содержит чувствительный элемент 1 в виде горизонтально расположенного маятника, i основную 2 и дополнительную 3 обмотки, моментный электрический преобразователь 4, бесконтактный датчик 5 перемещений, усилитель 6, постоянный магнит 7, высо костабильный источник тока 8, мостовую схему 9, регистратор 10. Основная обмотка 2 служит для компенсации постоянной составляющей ускорения силы, тяжести, а обмотка 3 - для измерений переменной составляющей ускорения силы тяжести и компенсации возможных откло}юний горизонт шьного маятника, которые возникают под влиянием возмущающих ускорений. В данном гравиметре, как и в известных устройствах с силовой обратной связью, любые отклонения горизонтального маятника воспринимаются бесконтактным датчиком 5, преобразующим перемещение в электрический сигнал, который затем усиливается, и ток с выхода усилителя 6 поступает в обмотку 3. При взаимодействии тока обмотки 3 с полем постоянного магнита 7 возникает сила, которая уравьшвешивает силу воздействия ускорений. Ток или напряжение в цепи обратной связи измеряется соответствующим прибором моментного электрического преобразователя 4. Ьзлагодаря обмотке 2, которая питается от высокостабмльного источника тока 8, можно осуществлять непрерывный контроль стабильности тока, сравнивая его с эталонным током другого источника при помощи мостовой схеMbi 9. Измерение от1слонепия тока обмотки 3 от эталонного, являющегося мерой непостоянства момента компенсации, фиксируется с, помощью регистратора Ю. Устройство для измерения силы тяжести с контролируемым нуль-пунктом работает следующим образом. На исходном пункте на маятник действует момент ускорения силы тяжести, величина которого равна М где m -инерционная (несбалансированная) масса: о - ускорение силы тяжести на исходном пункте: -приведенная длина горизоптального маятника. Для компенсации этого момента используется обмотка 2, которая создает момент М, , равный и противоположно направленный моменту Мо, Mg MK , где Mg Здесь В - индукция в зазоре постоянного магнита: h -активная длина витков обмотки компенсационного электрического преобразователя: Зц -ток высокостабильного источника, Изменения ускорения силы тяжести и действие возмущающих ускорений вызывает отклонение рычага от горизонтального по- -ложения. Эти откпонения компенсируются моментным электрическим преобразователем, в поле постоянного магнита 7 которого расположена обмотка 3, обтекаемая током Зо . Уравнение движения горизонтального маятника гравиметра в положении равновесия .имеет ввд trig J 4 ВЬкЗкЕ Bdoc Зоей , где hoj -активная-дл1ша витков обмотки 3, ос -ток в цепи обратной связи. На исходном пункте Д О, поэтому по величш е

тока Зщ. в обмотке 2 можно контролировать стабильность нуль-пункта гравиметра.

Формула изобретения

Устройство для измерения силы тяжести, содержащее горизонтальный маятник, бесконтактный датчик перемещений, усилитель, моментный электрический преобразователь, включающий основную обмотку и постоянный магнит, отличающееся тем

что, с целью повышения точности n;i..u.)oний, на горизонтальном маятнике устанорллена дополнительная обмотка, пометенная в папе постоянного магнита, подключенная к источнику тока и измерительной схеме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское св1щетельство СССР

NO 193100, кл. G 01 V 7/04, 02.03.1067.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 164973, кл. G 01V 7/О4, О4.О9.1964.