Градиентометр Советский патент 1977 года по МПК G01V7/08 

1

Изобретение относится к области гравиметрического приборостроения.

Известны градиентометры, содержащие чувствительную систему с разнесенными по высоте коромыслами с грузами на концах, причем концы коромысел связаны вертикальными нитями 1.

Недостатком этих градиентометров является их низкая чувствительность и сложность юстировки, связанная с необходимостью одновременного полного раскручивания обеих упругих крутильных нитей подвеса коромысел.

Известны также гравитационные градиентометры, выполненные в форме укрепленного на горизонтальных крутильных нитях рычага, к одному из концов которого прикреплено одно массивное тело, а к другому подвешено на нити другое массивное тело 2.

Недостатком известных градиентометров является их низкая чувствительность, поскольку они являются неастазированными.

Целью изобретения является повышение чувствительности градиентометра.

Эта цель достигается тем, что подвес массивного тела к рычагу с помощью нити осуществляется так, что точки крепления этой нити к рычагу и массивному телу расположены по разные стороны от горизонтальной плоскости, проходящей через крутильные нити.

На фиг. 1 изображена схема чувствительной системы градиентометра; на фиг. 2 - схема, поясняющая вывод уравнения чувствительности градиентометра.

Градиентометр содержит раму 1 и подвешенный к ней на нитях 2 и 3 рычаг 4, на одном из концов которого укреплено массивное тело 5, а на другом посредством нити 6 подвешено массивное тело, выполненное в виде стержня 7 с грузом 8 на конце. Массы 9-13 служат для балансировки градиентометра.

Оптическая система содержит осветитель 14, зеркала 15 и 16 и микроскоп 17. Для компенсации изменения градиента силы тяжести служит пружина 18, один конец которой связан с крутильными нитями 2 и 3, а другой - с отсчетным устройством 19.

Градиентометр работает следующим образом.

При изменении градиента силы тяжести рычаг 4 изменяет свое положение. Для приведения рычага 4 в исходное положение деформируют пружину 18 с помощью отсчетного устройства 19, что в свою очередь вызывает деформацию крутильных нитей 2 и 3. Мерой изменения градиента служит деформация пружины 18, отсчитываемая по устройству 19.

Предлагаемая конструкция градиентометра является астазированной и поэтому позволяет добиться высокой чувствительности. Для о ределения ее величины составим уравнен равновесия рычага градиентометра (см. фиг. (/I cos а + 6 sin а) т (g 4- Uzzh.) - - /, cos aWjig- г -с (ао + а), где /1, /2 - длины плеч рычага 4; а - угол наклона рычага 4 к горизонту; b - высота точки кренления нити 6 подве 80 относительно горизонтальной плоск сти, проходящей через нити 2 и 3 (при гор зонтальном положении рычага 4); mi, Ота - массы грузов 5 и 8 соответственн g - ускорение силы тяжести; fJzz - градиент силы тяжести; т - крутильная жесткость нитей 2 и 3; ао - начальный угол закручивания нитей и 3; /ID -разность высот между массами 5 и 8; Дифференцируя уравнение равновесия, п лучим: 1(- /1 sin а + 6 cos а) /«1 (сг 4- Uzzh) + -{- If Sin - г da - - - (/jCOS a + 6sina) rHikdUzz откуда (/1 COS a -f Й sin g) т-1 Ыгт-2§-m (g + ft)(6cOsa-/iSlna) da Величинаи есть чувствительность гра диентометра. Рассмотрим ее величину Со дл случая, когда рычаг 4 находится в исходно горизонтальном положении. При а : О и Со - mi(g+(Jzz)l Отсюда видно, что чувствительность Со может быть сделана сколь угодно большой. Для этого нужно, чтобы m,(g-i-Uzzh) Вынолнение этого требования достигается простыми конструктивными приемами, например подбором величины b или т. Применение предлагаемого устройства позволит увеличить чувствительность и точность измерения градиента поля силы тяжести, что в свою очередь повысит эффективность гравиразведки при поисках и оценках мощности залежей полезных ископаемых, например нефти и газа. Даже незначительное увеличение эффективности гравиразведки приводит к большой экономии, так как позволяет сократить дорогостоящие буровые работы. Формула изобретения Градиентометр, содержащий корпус, раму, устройство для нивелирования, чувствительную систему, выполненную в форме укрепленного на горизонтальных крутильных нитях рычага, к одному из концов которого прикреплено одно массивное тело, а к другому подвешено на нити другое массивное тело, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точки крепления нити к рычагу и массивному телу расположены по разные стороны от горизонтальной плоскости, проходящей через крутильные нити. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 231134, кл. G 01V 7/08, 1969. 2.Веселов К. Е., Сагитов М. У. Гравиметрическая разведка. М., «Недра, 1968, с. 132.

/7

иг г ..