Микробарограф Советский патент 1980 года по МПК G01L7/22 

(54) МИКРОБАРОГРАФ

изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для регистрации изменений атмосферного давления с целью прогнозирования землетрясений, обнаружения искусственных возмущений атмосферы и изучения влияния изменений атмосферного давления на показания геофизических приборов и .земную поверхность.

Известен микробарограф, содержащий два блока анероидных коробок, между которыми на витой пружине укреплены зеркало и фоторегистрирующее устройство 1.

При этом фоторегистрирующее устройство выполнено двухканалъным, а оптическая система одного из каналов снабжена дополнительным зеркалом для получения зеркально симметричных кривых.

Известен также фотоэлектрический микробарограф, содержащий блоки анероидных коробок, множительно-передаточный механизм в виде двойной цилиндрической пружины, систему измерения и регистрации давления, который снабжен силовым компенсатором, выполненным в виде рамки магнитоэлектрического обратного преобразователя, укрепленного в средней части двой5 1 1

шшткт

ной цилиндрической пружины и воздействующего на блоки анероидных коробок 2. Недостатками известных микробарографов являются большой дрейф нульпункта и значительный температурный коэффициент 5 чувствительной системы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является микробарограф, содержащий корпус, барометрический датчик, фотоэлектрический преобразователь,

10 отсчетное устройство и регистратор 3. Причем в барометрический датчик, состоящий из рамки, нитей подвеса, зеркала , коромысла и пустотелого герметичного шара, жестко закрепленного на одном из концов

J5 коромысла, введена пружина, упругий момент которой скомпенсирован упругим моментом закрученных нитей подвеса датчика, связанная одним концом через рычаг с зеркалом датчика, а другим концом жестко скрепленная с корпусом, и противовес, рас20 положенный на втором конце коромысла датчика и состоящий из резьбовой втулКи со смещающимися по ней тремя гайками. Однако этот микробарограф регистрирует и длиннопериодные изменения атмосферного давления. Это ограничивает увеличение его чувствительности.

Целью изобретения является повышение чувствительности микробарографа к короткопериодным изменениям атмосферного давления и исключение длиннопериодного фона изменений атмосферного давления.

Поставленная цель достигается тем, что в барометрический датчик устройства введен вертикально установленный капилляр, нижний конец которого сообщается с полостью шара, а верхний - с контролируемой средой.

Кроме того, с целью упрощения конструкции устройства противовес барометрического датчика выполнен в виде щторки фотоэлектрического преобразователя, а измерительная пружина снабжена микрометрическим винтом.

На. чертеже изображена конструкция микробарографа.

В закрепленнсэй на основании (на чертеже непоказано) рамке 1 на нитях 2 и 3 подвешено коромысло 4 барометрического датчика, на одном конце которого жестко закреплен пустотелый шар 5 с капилляром 6, а на другом - противовес 7, выполненный в виде прямоугольной вертикально расположенной металлической шторки с прямоугольным вырезом 8 на уровне коромысла. С одной стороны шторки на уровне выреза расположен светодиод 9 инфракрасного излучения, с другой - дифференциальныйфотоэлемент 10. Причем плечи фотоэлемента при отсутствии изменений давления контролируемой среды расположены симметрично относительно выреза 8. Фотоэлемент включен в цепь регистратора 11 типа КСП. Смещение коромысла 4 производится при помощи измерительной пружины 12, один конец которой связан с коромыслом, а другой - с микрометрическим винтом 13. Для исключения дрейфа нуль-пункта барометрического датчика и температурных влияний на него упругий момент измерительной пружины для начального положения полностью компенсируется упругим моментом закрученных нитей 2 и 3 подвеса. Для предотвращения поломки барометрического датчика при транспортировании предусмотрен ограничитель 14 колабаний коромысла 4.

Микробарограф работает следующим образом.

Подается питание в цепь светодиода 9. Световой поток светодиода через прямоугольный вырез 8 шторки 7 освещает среднюю часть фотоэлемента 10. Если оба плеча фотоэлемента освещены одинаково, то ток в цепи фотоэлемента, подключенного к регистратору 11, будет равен нулю. Барометрический датчик под действием изменений атмосферного давления совершает колебания. При этом инфракрасное излучение светодиода смещается по фотоэлементу, и в цепи фотоэлемента возникает ток. Регистратор пишет кривую изменений атмосферного давления. Так как пустотелый щар датчика при помощи капилляра сообщается с окружающей средой, длиннопериодные изменения атмосферного давления не воздействуют на датчик - давление внутри и вне шара по истечении некоторого времени будет одинаковым. За короткие периоды времени давление внутри и вне щара не успевает выровняться. Поэтому коромысло дат-, чика совершают колебания, знак которых определяется знаком изменения давления в окружающей среде.

При понижении атмосферного давления под действием силы Архимеда коромысло датчика отклоняется вниз. Этому отклонеj нию способствует и избыточное давление воздуха внутри пустотелого шара. Воздух из шара через капилляр выходит в окружающую среду до тех пор, пока давление внутри и вне шара не станет одинаковым. Выходяший из шара воздух отклоняет коромысло также вниз и тем самым увеличивает чувствительность барометрического датчика к короткопериодным изменениям атмосферного давления. При увеличении атмосферного давления картина поведения барометj рического датчика меняется на обратную. Полоса частот колебаний атмосферного давления, регистрируемая микробарографом, зависит от диаметра капилляра - чем больше диаметр капилляра,тем меньше полоса частот, тем более высокие частоты ре0 гистрирует микробарограф.

Регулировка начального положения щторки фотоэлектрического преобразователя осуществляется изменением натяжения измерительной пружины 12 при помощи микрометрического винта 13.

Изобретение обеспечивает повышение чувствительности микробарографа в 5-8 раз по сравнению с прототипом.

Дрейф нульпункта и изменение метрологических характеристик микробарографа

0 под действием. изменений температуры ниже порога его чувствительности.

Формула изобретения

Микробарограф, содержаший основание, барометрический датчик в виде полого шара с коромыслом, на котором закреп-, лены противовес и подвижный конец измерительной пружины, фотоэлектрический преобразователь, ртсчетное устройство и реQ гистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности и упрощения конструкциЬ, противовес барометрического датчика выполнен в виде шторки фотоэлектрического преобразователя, измерительная пружина снабжена микрометрическим винтом, а в барометрический датчик введен вертикально установленный каппиляр, нижний конец которого сообщен с полостью шара, а верхний - с контролируемой средой.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 215571; кл. G 01 L 7/00, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР № 257811, кл. G 01 L 9/00, 1068.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 569885, кл. G 01 L7/12, 1976 (прототип)