Гравиметр Советский патент 1980 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относится к гравиметрическому аппаратуростроению, а именно к разработке высокоточного широкодиапазонного гравиметра. Известен кварцевый гравиметр, в котором на кварцевом блоке, служа щем монтажным основанием для чувствительной системы, дополнительно установлены две каретки и две пары взаимно перпендикулярных вертикальн граней, с которыми эти каретки сопр жены. Узел объектива системы регист рации и нивелировочные уровни жестко связаны с кварцевым блоком, а каретки соединены со штоками измери тельного и диапазонного устройства, а также с измерительной и диапазонной пружинами l . Такое конструктивное выполнение позволяет практически исключить изменение положения элементов измерительного и диапазонного узлов и нивелировочных уровней по отношению к чувствительной системе. В основном конструкция этого гра виметра позволяет обеспечить атрого направленное перемещение верхних концов измерительной и диапазонной пружин. Однако одним из основных источников погрешностей гравиметра, является конструкция измерительного узла с компенсационной рамкой, т.е. рамочная компенсация. При компенсации момента силы тяжести при наличии компенсационной рамки, обеспечивающей упругое редуцирование перемещений, нижний конец компенсационной пружины после приведения маятника в горизонт практически никогда не устанавливается в свое первоначальное (нулевое) положение, т.е. пружина несколько отклоняется от вертикали, а ее плечо меняет свою длину. Чем больше изменение силы тяжести и соответствующая деформация пружины, тем больше перемещение ее нижнего конца и тем сильнее выражены отклонения. И как следствие - непостоянство меры компенсации измерительного узла и обусловленная им нелинейность регистрации, приводящая к ошибкам в измерениях. Кроме того, при каждом новом измерении меняется закручивание нитей подвеса компенсационной рамки, что вызывает нелинейные смещения нуль-пункта гравиметра, не поддающиеся точному учету, а следовательно, являющиеся

истс5чником дополнительных погрешностей при измерениях.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности отечественный широкодиапазонный гравиметр ГАК-7Ш, который может применяться для съемок в узком диапазоне, Тс1М, где необходима повышенная точность измерений, и для съемок в широком диапазоне 1000-1500 мгал с точностью 0, 2-0, 3 мгал р .

Чувствительная система этого гравиметра имеет маятник и компенсационную рамку, но с двумя измерительными устройствами, каждое из которых имеет свою компенсационную пружину с определенной линейной жесткостью, |И таким образом свою меру, компенсации, верхний конец которой соединен, со штоком. Измерительно устройство содержит также люфтовыбирающую пружину, микрометрическую гайку, микрометрический винт с отсчетным устройством.

Для обеспечения работы во всем диапазоне измерений гравиметр имеет также диапазонное устройство, причем нижний конец диапазонной пружины соединен непосредственно с рычагом маятника через отросток.

Расчеты показывают, что если в конструкциях чувствительной системы имеет так называемая рамочная компенсация приращений силы тяжести, то возможная ошибка измерений за счет влияния наклона рычага компенсационной пружины на малом (.100 мгал) , среднем(1500 мгал) и большом . (000 мгал) диапазонах колеблется в пределах 1-2, 15-30 и 50-100 мгал соответственно.

Недостаток устройства заключается в малой точности измерений.

Диапазонное устройство позволяет скомпенсировать изменение силы тяжести до 5000 мгал.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Это достигается тем, что между микрометрическим винтом с микрометрической гайкой и штоком дополнительно установлены два кинематически связанных клина с направляющими и возвратныьш пружинами,причем первому клину обеспечена возможность перемещения вдоль оси микровинта, а второму - в направлении, перпендикулярном к этой .. штоку, а нижний конец компенсационной пружины закреплен на маятнике.

В предлагаемом гравиметре в измерительном узле устанавливается два клина, позволяющие .редуцировать перемещение микровинта при сохранении высокой точности регистрации, так- как изготовление (например, путем притирки) поверхностей скольжения возможно с весьма высокой точностью до 0,05 мкм.

На чертеже изображен гравиметр с одним измерительным устройством и одной компенсационной пружиной.

Микровинт 1 через муфту 2, с помощью которой устраняется влияние осевых и радиальных биений в подшипниках, соединен с валиком 3, на который насажена ведомая шестерня 4, входящая в зацепление с шестерней привода 5. Микровинт ввернут в микрогайку б с люфтовыбирающей гайкой 7. Микрогайка размещена на верхней части клина 8, установленного в направляющих 9 и имеющего отверстие для свободного перемещения микровинта, опирающегося через шарик 10 на основание 11. В направляющих 12 установлен второй kлин 13, подвижный в направлении, перпендикулярном к оси микровинта, и имеющий люфтовыбирающую пружину 14. В нижнюю поверхность этого клина упирается головка штока 15 с люфтовыбирающей пружиной 16, сильфоном 17, цанговым зажимом 18, в котором с помощью кварцевого стержня закреплен верхний конец компенсационной пружины 19. Нижний конец компенсационной пружины приварен к отростку 20 рычага маятника 21 чувствительной системы гравиметра.

Гравиметр работает следующим образом.

. При изменении силы тяжести, например уменьшении, маятник 21 чувствительной системы отклоняется вверх. Чтобы скомпенсировать действие изменения силы тяжести, с помощью привода 5 через шестерню 4 на валике 3 и муфту 2 приводится во вращение микровинт 1. Вращаясь с упором в шарик 10 в микрогайке 6, установленной на клине 8, он сообщает ему поступательное движение вверх с направляющих 9. Движение клина 8 вверх вызывает перемещение кинематически с ним связанного клина 13 в направляющих 12 со сжатием люфтрвыбирающей пружины 14. В свою очередь, перемещение клина 13 приводит к перемещению штока 15 вниз и сжатию люфтовыбирающей пружины 16. В конечном итоге происходит перемещение вниз верхнего конца компенсационной пружины 19, что приводит к перемещению рычага маятника 21 в первоначальное ( нулевое) положение.

В связи с тем, что при дискретных измерениях с гравиметром время на наблюдения составляет не более 34 мин. при интервалах между наблюдениями минимум 15 мин. рабочие нагрузки, возникающие при работе измерительного устройства, можно считать непродолжительными. Ниже приводится оценка влияния момента, необходимого на преодоление трения в клиньях и направляющих, на величину суммарного крутящего момента на микровин