Гравиметр Советский патент 1978 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относнтся к измерительной технике, в частности к гравиметрическим устройствам, и может быть использовано для измерения силы тяжести в условиях длительного отсутствия внешней коррекции.

Известны астазированийе гравиметры маятникового типа, получившие широкое применение при полевых гравиметрических работах (П

Известны также сверхпроводящие гравиметры, содержащие сверхпроводниковый инерционный элемент, упругую электромагнитную систему, выполненную в виде сверхпроводящих обмоток, и регистрирующее устройство (2}.

Недостатком этих приборов является ограниченная чувствительность, так как по принципу действия они не отличаются от обычных неастазированных гравиметров с пружинным подвесом, которые в настоящее время практически не применяются из-за низкой чувствительности.

Цель изобретения повыщение чувствительности измерений.

Это достигается тем, что инерционный Чувствительный элемент выполнен в виде сверхпроводящего полого профилированного цилиндра, с двумя радиальными вырезами, центр тяжести которого смещен относительно продольной оси. а электромагнитная система выполнена в виде двух расположенных соосно с инерционным элементом радиально-осевых опор и трех обмоток, магнитные оси которых ортогональны продольной оси инерционного элемента, причем одна из обмоток расположена соосно с одним из вырезов инерционного элемента, а другие смещены по образующей по обе стороны от центра второго выреза.

На фиг. показан гравиметр, вид спереди с частичным разрезом, на фиг. 2 - рхема расположения обмоток упруго-астазированной электрической системы относительно инерционного элемента; нд фиг. 3 -

принципиальная электрическая схема.

Гравиметр состоит из корпуса , в котором расположены инерционный элемент 2, радиально-осевые опоры, состоящие из каркасов 3 с расположенными в них обмотками 4 и 5. и каркас 6 с обмотками 7 упругоастазированной электромагннтиой системы. Прибор закрывается герметично кожухом 8 и 9.

Инерционный элемент 2 представляет собой полый цилиидр, имеющий в центральной

части радиальный выступ и два выреза. С торцов инерционного элемента расположены вставки 10, в которых закреплена ось 1 1 с балансировочным маятником 12, Обмотки 7 упруго-астазированной электромагнитной системы имеют фасолевидную форму и расположены па каркасе 6 таким образом (фиг. 2), что aгнитнaя ось обмотки W астазирования совпадает с центром одного выреза, а магнитные оси обмоток Wj и Wj упругой системы сменены но образуюихей в разные стороны относительно центра второго выреза. Обмотка Vi замкнута сверхпроводящим выключателем СВ| (фиг. 3), служащим для возбуждения в обмотке незатухающего тока. Обмотки W-, и W: состоят каждая из двух секций и V, Wj и V,j, ирйче.м секции W и WJ включены встречно, а секции Wz и WJ - согласно и за.мкнуты сверхпроводящим включателем СВ.

Устройство работает следующим образом. После охлаждения прибора и перехода его элементов в сверхпроводящее состояние в обмотках подвеса возбуждают незатухающий ток, обеспечивающий взвещивание инерционного э:1емеита в магнитном поле. Незатухающие токи возбуждаются также в короткозамкнутых обмотках Wi, Wi и Vj унруго-астазированной электромагнитной системы. При этом в контурах вырезов индуцируются незатухающие токи, nponoimnональные магнитному потоку, стремящел1уся проникнуть через площадь выреза, и об)атно пропорциональные индуктивности контуров:

U -4 sine,

где S - п,и)1цад1 выреза;

индуктивность сверхнроводян его контура;

В - магнитная индукция;

-} .-. уго,1 между вектором .магнитной индукции и плоскостью контура.

В результате электромагнитного взаимодействия токов обмоток WJ и Wi с током в контуре выреза создается упругий мо.мент, обеснечивающий удержание инерционного элемента в нулевом положении . Силовое воздействие об.мотки астазирования W| на инерционный элемент приэтом равно нулю.

При изменении силы тяжести инерционный элемент будет отклоняться от первоначального положения равновесия до те.х пор, пока момент упругой системы не установит изменение силы тяжести и возникающий дополнительный упругий момент системы астазирования, равный

Ма -,-f- Sin2-)i

- L к

знак которого совпадает со знаком изменения силы тяжести.

Компенсация приращения сил тяжести осуществляется путе.м подачи тока соответствующего знака в секции Wlj и Wj, магнитные потоки которых складываются с магнитными потоками секций Wi и WJ в одной из обмоток и вычитаются в другой. При этом, вследствие изменения суммарных магнитных потоков обмоток Wi и W, инерционный элемент возвращается в нулевое по.южение.

Мерой изменения силы тяжести является величина тока в секциях Wj и Wj электромагнитной систе.мы. В силу нулевого способа отсчета зависимость между показателя.ми устройства съема информации гравиметра и изменением силы тяжести линейная.

Формула изобретения

Гравиметр, содержащий инерционный чувствительный элемент, электромагнитную систему и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности измерений, инерционный чувствительный элемент выполнен в виде сверхпроводящего полого профилированного цилиндра с двумя радиальными вырезами, центр .тяжести которого смещен относительно продольной оси, а электромагнитная система выполнена в виде двух расположенных соосно с инерционным элементом радиальноосевых опар и трех обмоток, магнитные оси которых ортогональны продольной оси инерционного элемента, причем одна из обмоток расположена соосно с одним из вырезов инерционного элемента, а другие смещены по образующей по обе стороны от центра второго выреза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Грущинский Н. П. Введение в гравиметрию и гравиметрическую разведку. МГУ, 1961.

2. Патент США № 3424006, кл. 73-382,

1968.

иг f

в,

П-,

иг.г

w,

ев.

IPu,