Устройство для измерения абсолютного ускорения силы тяжести Советский патент 1979 года по МПК G01V7/14 

мы и всего прибора в целом, увеличению его веса и габаритов. Кроме того, при такой конструкции не достаточно полно исключается влияние горизонтальных и вертикальных перемешений.

Цель предлагаемого изобретения повышение точности измерения при одновременном уменьшении габаритов устройства.

Она достигается тем, что светодели- тель закреплен на маятнике сейсмомет« ра, причем светоделитель и второй отражатель выполнены в виде одного оптического элемента. Оптический элемент вьшолнен в виде прямоугольного параллелепипеда, составленного из трех призм

Устранение непосредственного контакта интерферометра с корпусом прибора, а, следовательно, и основанием, на котором установлен прибор, достигаемое такой конструкцией, сводит к минимуму перемещения оптических элементов вибраций, микросейсм и работы механизмов прибора.

Это позволяет повысить точность измерений абсолютного ускорения силы тяжести и установить все части прибору на одном и том же штативе, что ведет IJ уменьшению веса и габаритов прибора. Автоматическая установка интерферометра в рабочее положение силовым элементом с помощью обратной связи с большой постоянной времени, достигаемая такой конструкцией, отрабатывая перемещения интерферометра с периодами ,болыцими постоянной времени обратной связи, и, ослабляя перемещения с периодами, значительно меньшими постоянной времени обратной связи, благодаря чему повьплается точность измерений и ускоряется процесс измерений.

На фиг. 1 изображена блочная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схемы хода лучей для двух схем измерений.

Абсолютный гравиметр имеет первый уголковый светоотражатель 1, помещенный в вакуумную камеру 2, устройство, осуществляющее свободное падение тела (на чертеже не показано), единый оптический элемент 3, систему 4 измерения пути и времени траектории свободного падения цервого уголкового свето- отражателя 1, сейсмометр 5, различные вспомогательные устройства.

Сейсмометр 5 содержит маятник 6, йа котором укреплен оптический элемен 3, астазирующую пружину 7, силовой

элемент, включающий катушку 8, укрепленную на маятнике 6, и магнит 9, укрепленный на корпусе прибора так, что катушка 8% находится в зазоре магнита 9, датчик 1О положения маятника 6, блок 11 обратной связи с большой постоянной времени, направляющий блок 11 обратной связи с большой постоян ной времени, направляющий ток в катушку 8. Оптический элемент 3 вьтолнен в виде прямоугольного параллелепипеда, составленного из прямоугольных призм и выполняет функции как второго отражателя, так и делителя светового потока.

Гравиметр работает следующим образом.

Устройство, осуществляющее свободное паде1ше первого уголкового свето- отражателя 1, отпускает его вниз или подбрасывает вверх (соответственно при несимметричном или симметричном методах измерений). Интерферометр, состо5щдай из оптического элемента 3 и первого уголкового отражателя 1, образует два интерферирующих световых луча и направляет их на приемник света системы 4, преобразующий интерферирующие лучи света в электрические сигналы которые затем в системе 4 преобразуются в стандартные электрические импульсы. Система 4 коммутирует эти импульсы, производит их счет и счет импульсов времени.

При отпускании или, особенно, при подбрасывании уголкового светоотража- теля 1 возникают силы отдачи, которые вызывают вертикалыаш колебательнью движения гравиметра. Гравиметр, может совершать периодические вертикальные движе1шя также под влиянием микросейс вибраций и других причин.

Центр качаний маятника 6 сейсмометра 5 имеет вертикальные колебания

j2 амплитуда которых в -i-. раз

Ь ,

меньше амплитуды BepTHkarmnbix колебаний его корпуса,

где Т -период собственных колебаний маятника 6;

Т - период вертикальных коле банки гравиметра.

Таким образом, центр качания маятника 6 с достаточно большим периодом собственных колебаний практически не совершает вертикальных колебаний с мАлы.ш периодами.

Установка и удержание оптического элемента 3 в рабочем положении осуществляется посредством сил электро(vfarHHTHoro взаимодействия между ка- тушкой 8 и магнитом 9, для чего в катушку 8 направляется осредненный ток (с периодом осреднения, большим периода собственных колебаний маятника б), вырабатываемый блоком 11 обрат ной связи, по показаниям датчика 1О, Таким образом, система обратной связи отрабатывает только перемещения маятника. 6 с периодами большими его периода собственных колебаний.

На фиг. 2 показана схема хода лучей для схемы измерений, когда одна интерференционная полоса соответствует перемещению уголкового светоотралса теля на расстояние, равное половине длины волны света. Луч света лазера 12 направляется на оптический элемент 3, составленный из трех прямоуголЬ ных призм, и разделяется на два луча. Первый луч направляется на уголковый светоотражатель 1, отражается от него и попадает в фотодатчик 13. Второй луч отражается в оптическом элементе и направляется на фотодатчик 13, где интерферирует с первым лучом. Для юстировки вертикальности луча света, направляемого на уголковый светоотражатель 1, используется часть первого и второго лучей, вышедших из интерферометра, которые направляют на полупрозрачное зеркало 14, укрепленное на корпусе прибора. Лучи, отраженные от зеркала 14, попадают на горизонтальное зеркало 15, образованное жидкостью 16, находящейся в стакане 17. Отраженные лучи от зеркала 15. прохо- Дят полупрозрачное зеркало 14 и по падают в зрительную трубу 18.

Установка оптического элемента на маятнике сейсмографа выгодно отличает предлагаемый гравиметр, так как значи-

тельно уменьшает перемещения интернферометра влияния вибраций, микросейсм и работы механизмов прибора. Это уменьшает систематические и слу-

чайные ошибки измерений и позволяет уменьшить вес и габариты прибора.

Изготовление интерферометра в виде прямоугольного параллелепипеда, составленного из прямоугольных призму

упрошает конструкцию интерферомеугра, уменьшает как его, так и всего прибора, вес и габариты.

tS Формула изобретения

1.Устройство для измерения абсолютного ускорения силы тяжести, содержащее интерферометр, вьшолненный в

20 виде первого уголкового отражателя, светоделителя и второго отражателя, закрепленного на маятнике сейсмометра, и систему измерения пути и времени свободного падения первого уголкового отражателя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном уменьшении габаритов устройства, светоделитель также закреплен на маятнике

38 сейсмометра, причем светоделитель и второй отражательвыполнены в виде единого оптического элемента.

2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что оптический

3i элемент выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, составленного из трех призм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l.Hammord Л.А. Fatter Laaer-Dnte е го meter-System for determination the ecceEeroi-tion of Granitv Gourna6 Quantum EEectropics, Novemter, 4967 , v,,p.-ff

Е/

.13