Гиростабилизированный гравиметр Советский патент 1980 года по МПК G01V7/16 

Изобретение относится к области гравиметрии и может быть использовано для измерения ускорения силы тяжести на подвижном основании. Известен гиростабилизированный гравиметр для измерений силы тяжести в движении, содержащий двойную сильно демпфированную кварцевую чувствительную систему, термостат и корпус, выполненный в виде двуххироскопного силового стабилизатора. Однако установленный в нем оптический преобразо ватель перемещений с фоторегистрацие показаний ограничивает область приме нения прибора и не обеспечивает достаточной точности измерений. Известен гравиметр, содержащий корпус в виде четырехгироскопной вер тикали с сильной демпфированной квар цевой чувствительной системой, которая помещена в термостат и снабжена оптическим преобразователем перемещений. Корпус является маятником и подвешен к основанию с помощью шара, жестко связанного с корпусом. Корпус гироскопов попарно связаны между собой рычажными механизмами, оси котоpfcjx закреплены на корпусе гравиметра а каждая пара гироскопов дополнитёль но связана с корпусом гравиметра горизонтальной пружиной. Однако такой гравиметр не может работать при высоком фоне возмущающих горизонтальных ускорений, так как в этом случае происходит сход шара с опорной площадки основания, маятник перестает работать.i Разрешающая способность оптического преобразователя перемещений с фоторегистрацией показаний, примененного в этом гравиметре, примерно на два порядка ниже, чем у предлагаемого емкостного преобразователя, что ограничивает область применения прибора . В модификации гировертикали этого прибора, используемой в гравиметре ГМН-К, .выпускаемом, промышленное т ью вместо опорного шара использован карданный шарнир, собранный на шарикоподшипниках. Однако наличие сухого в них, создающего момент до 20 ГСМ, ограничиваетвозможности прибора по .точности, а значит, и диапазону зозмущающих. ускорений. Кроме того,Чпри использовании такого подвеса требуются, гиромоторы с большим кинетическим моментом, большими вес

габаритныт ш характеристиками, что увеличивает энергопотребление и ограничивает область применения прибора.

Известен гиростабилизированный гравиметр, содержащий основание, связанный с ним корпус в виде гировертикали, демпфированную кварцевую чувствительную скстег- у, размещенную в термостате, и емкостной преобразователь (перемещений чувствительной системы с подвижными и неподвижныгли пластинами.

Недостатком такого гравиглетра являю7 ся поперечные смещения чувствительной системы, возникакхцие при высоком уровне инерционных помех, что приводит к возникновению погрешностей в .иймерениях.

1р,елью настоящего изобретения являетсй расширение диапазона допустимых инерционных помех.

|1оставленная цель достигается тем, что;в предлагаемом гравиметре связь Kopjiyca с основанием выполнена в виде упругого шарнира, а площадь подвижных: пластин емкостного преобразовател|1 превышает площадь неподвижных пластин в 1,1 - 1,3 раза.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого гравиметра.

Гравиметр состоит из основания 1 и корпуса 2, представляющего собой четыре хгирос копну ю вертикаль и подвешенного к основанию на струне 3. Корпус: содержит сильно демпфированную) ква эцевую чувствительвую систему 4 , помещенную в термостат 5, Емкостной преобразователь б, предназначенный для измерения перемещений чувствительного элемента 7, .имеет подвижные пластины 8 и неподвижные пластины 9, причем токоподвод осуществлен только к неподвижным пластинам 9, Пластины емкостного преобразователя выполнены различными по площади и устгшовлены с Перекрытием по всему контуру, При этом площади подвижных пластин превышает площадь неподвижных в 1,1 - 1,3 раза.

Четырехгироскопная вертикаль состоит из гироскопов 10,подвешенных к,., корпусу 2 на струнах 11. В осях процессии гироскопов установлены радиальные подшипники 12.

Корпус 2 может быть также выполнен в форме сферического гиромаятника, а его подвес к основанию 1 может бы-Гь осуществлен с помощью упругого шарнира из крестообразно расположенных ленточных пластин.

Гравиметр работает следующим образом.

Изменение силы тяжести и вертикалных ускорений вызывает отклонение чувствительного элемента 7 и. изменение зазора между, подвижными. 8 и непйдвижными 9 пластинами емкостного датчика 6, что приводит к прбпррциональному изменению электрического сигнала на его выходе.

При. воздействии горизонтальных ускорений гироскопы 10 начинают прецессировать и гироскопический момент противодействует внешнему моменту, в результате чего прибор удерживается в горизонтальном положении, т.е. ось чувствительности кварцевой системы 4 остается в направлении истинной вертикали.

При воздействии горизонтальных возмущений большой ам.плитуды маятник кварцевой чувствительной системы 4 испытывает смещение в горизонтальной плоскости несмотря на то, что жесткость чувствительной системы 4 в горизонтальной плоскости значительно больше жесткости по оси чувствительности грави1 1етра.

Величина измерительной емкости меняется как при изменении зазора между пластинами емкостного преобразователя, так и при изменении площади перекрытия пластин. При равенстве площадей неподвижных и подвижных пластин изменение площади их .взаимного перекрытия при горизонтальных смещениях воспринимается, как изменение полезного сигнала.

В предлагаемом гравиметре площгц подвижных пластин превышает площал,ь неподвижных, за счет чего при горизонтальных смещениях маятника площадь их взаимного перекрытия остается постоянной, а значит, остается неизменной величина измерительной емкости. Таким образом снижено влияние горизонтальных ускорений и повышена точность измер ения.

Кроме того, емкостной преобразователь выполнен в такой форме, когда токоподводы подключены только к неподвижным пластинам. -При этом проводящая подвижная пластина использована лишь Е качестве отра-жакядей поверхности. Таким образом, подвижная часть чувствительной системы не имеет дополнительной нестабильной механической связи с корпусом прибора, что также ведет к дополнительног- у повьаиению точности измерений.

Выполнение подвеса корпуса гравиметра упругим в виде струны или шарнира из крестообразно расположенных ленточных пластин уменьшило момент трения в оси подвеса, благодаря чему может быть уменьшен статический момент подвеса и соответственно погрешность измерения, обусловленная статической ошибкой гиростабилизатора и воздействием горизонтальных ускорений и наклонов, что является существенным при большом фоне возмущагацих ускорений .

В свою очередь, уменьшение статического момента дает возможность уменьшить кинетический; момент гироскопов, т.е. уменьшить вес, габариты и энергопотребление гравиметра.

Таким образом, предлагаемый гиростабилизированный гравиметр обеспечивает, повышение точности измерений возможность проведения измерений при большом фоне возмущающих ускорений, чем для существующих приборов, возможность работы с гравиметром на суднах малого тоннажа и других подвижных носителях. Формула изобретения

Гиростабилизированный гравиметр, содержащий связанный с основанием

корпус в виде гировертикали , демпфированную кварцевую чувствительную систему, помещенную в термостат, и емкостной преобразователь перемещений чувствительной системы с подвижными и неподвижными пластинами, отличающийся тем, что, с цалью .расширения диапазона допустимых инерционных; помех, связь корпуса с основанием вьшолнена в виде упругого шарнира, а плсхдадь подвижных пластин емкостного преобразователя превышает площадь- неподвижных пластин в 1,1 - 1,3 раза.