Кварцевый гравиметр Советский патент 1949 года по МПК G01V7/12 

Известные кварцевые гравиметры, у которых мерой измерения силы тяжести является угол наклона горизонтального кварцевого маятника, отсчитываемый оптическим путем относительно некоторого .начального положения, обладают тем недостатком, что на отсчеты прибора сильно влияет наклон его в плоскости колебаний маятника, что искажает результаты измерений.

В предлагаемом гравиметре этот недостаток устранен тем, что, с целью автоматического исключения влияния наклона на показания прибора, а также увеличения чувствительности последнего, в нем применены два одинаковых маятника с зеркалами, от которых последовательно и двукратно отражается отсчетный луч.

На фиг. 1-4 изображена схема гравиметра.

Упругая система состоит из натянутой горизонтально тонкой кварцевой нити толщиной 0,08-0,09 мм и длиной 120 мм (фиг. 1). Нить приварена к кварцевой дужке, согнутой на стерженьке толщиной в 5 мм. К середине нити припаян маятник из плавленного кварца, имеющий форму цилиндра толщиной в 1 мм при длине 15 мм. На конец маятника

43 Свод. Выауск 11, 1949 г.

насажено плоское зеркало, образующее с осью маятника угол в 52°.

Рамка с нитью устанавливается таким образом, что маятник занимает почти горизонтальное положение вследствие равновесия между упругими силами нити и весом маятника. С изменением силы g будет меняться угол наклона маятника относительно горизонта.

Обозначив Q угол наклона, на который закручена нить для того, чтобы удерживать маятник в горизонтальном положении, -угол, составляемый осью маятника с вертикалью, / - расстояние центра тяжести маятника от оси кручения нити, m-массу маятника и - -коэфициент кручения нити, получим:

mql sin ts ( откуда определится:

sir-Л

dg т-/no-/costp.

полагая + о., где a-некоторый ма. положительный угол, получим:

d- ml cos а dg :-OT /sina

673

Прибор будет иметь бесконечно большую чувствительность, т. е. будет находиться в состоянии неустойчивого равновесия для случая, когда:

-mglsir, л

В зависимости от коэфициента кручения нити , размеров и нлотности маятника, момент «опрокидывания последнего будет наступать нри различных углах к . Это значение должно быть выбрано настолько большим, чтобы нри колебаниях силы тяжести до 3000 mgl маятник оставался всегда выше горизонтального положения, т. е. « 0°.

Прочность кварцевой нити рассчитывается эмнирической формулой:

15.00-f .-.1; кг1мм.

/

Отсюда видно, что предельная нагрузка кварневой нити во много раз превосходит вес маятника (при толщине нити в 0,1 мм).

Угол закручивания нити .не должен превышать 2/г.

Отсчетное приспособление состоит из специально изготовленной (фотографическим путем) шкалы длиной 80 мм с делениями через 0,1 мм. Шкала нанесена на матовую белую фарфоровую поверхность и освещается специальным рефлектором с тремя лампочками кармадного фонаря.

Луч света, идущий от шкалы попадает на зеркало маятника / (фиг. 2) и, отразившись от него под углом 45°, попадает на зеркало маятника 2. Зеркало маятника посылает луч света вверх на постоянное

(неподвижное) зеркало J, заставляющее луч света вернуться обратно и второй раз отразиться от зерка. маятников 1 и 2. После этого луч света попадает в поле зрения отсчетного микроскопа 4. Объектив 5 с фокусным расстоянием 320 мм фиксирует изображение шкалы в фокальной плоскости микроскопа. Шкала расположена на расстоянии / 320 мм от объектива.

Шкала с рефлектором и отсчетный микроскоп смонтированы в отдельной приставке к прибору, имеющей два дополнительных плоских зеркала с наружным) покрытием (катодным распылением алюминия), ломающим ход лучей и вдвое сокращающим размеры приставки (фиг. 4). Чтобы исключить влияние с.мещений микроскопа и шкалы на отсчеты, внутри корпуса прибора устанавливаются два неподвижных постоянных зеркала.

В поле зрения отсчетного микроскопа видны два изображения шкалы-постоянное и подвижное. Разность отсчетов по обеим шкалам служит мерой силы тяжести и не зависит от установки по уровню (при наклонах прибора до 1°).

Предмет изобретения

Кварцевый гравиметр с оптическим отсчетом, отличающийся тем, что, с целью автоматического исключения влияния наклона на показания прибора, а также увеличения чувствительности последнего, в нем применены два одинаковых маятника с зеркалами, от которых последовательно и двукратно отражается отсчетный луч.

Фиг. 1

. 2

I

1

W 1

Фиг. 3

460-