Струнный гравиметр Советский патент 1981 года по МПК G01V7/02 

Недостатком гравиметра является влияние положения верхнего конца рабочего участка струны на точность измерения силы тяжести. При изменении силы тяжести груз перемещается но высоте, изменяя расстояние между витками пружнны, что нриводит к повороту витков. Из-за разницы жесткостей перехода прямолинейного конца пружины и самого витка, обусловленной различной их кривизной, поворот витков приводит к отклонению нижнего конца пружины подвески от вертикали. Это приводит к отклонению от вертикали верхнего конца рабочего участка струны и самой струны, вследствие чего струна воспринимает не все изменение силы тяжести, а лишь ее вертикальную составляющую. Кроме того, отклонение оси держателя от вертикали ириводит к тому, что струна нри работе «вырабатывает одностороннюю канавку в месте ее крепления. При этом пскал ается замер частот колебания струны, что также ведет к снижению точности измерения изменения силы тяжести.

Пелью изобретения является повышение точности измерения силы тяжести.

Поставленная цель достигается тем, что известный гравиметр, содержащий груз, струну, пружину подвески груза, иапример винтовую, и ограничитель горизонтального перемещения струны, выполненный в виде плоской пружины, и держатель подвески и верхиего копца рабочего участка струны, снабжен втулкой и второй илоской . Вторая илоская расположена параллельпо первой плоской пружине. Пружины жестко связаны между собой втулкой, размещенной но оси и жестко связанной с держателем. Верхний конец рабочего участка струны размещен внутри втулки на равном расстоянии от каждой нлоской пружины.

Это обеспечивает неизменное положение верхнего конца рабочего участка струны по оси на всем ходе его работы, т. е. вертикальное положение струны гравиметра.

Па фиг. 1 представлен струпный гравиметр, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 - ограничитель горизонтального перемещения струны; на фиг. 4 - положение точки кренления верхнего конца рабочего участка струны при расположении ее плоскости ограничителя горизонтального неремещения; на фиг. 5 - дерл атель пружины подвески и верхнего их конца рабочего участка струны с выступом дерл ателя; на фиг. 6 - то же, вид А фиг. 6; на фиг. 7 - часть выступа дерл :ателя с выработанной в процессе работы гравиметра канавкой.

Струнный гравиметр содерл ит груз 1, выполненный в виде двух медных дисков, жестко соединенных со стаканами полым дюралюминиевым стерлшем. Груз расположен с зазором во втулке 2 демпфирующего магнита 3. Плоские пружины 4 предохраняют груз 1 от горизонтальных неремещепий. В верхней части груза закреплен ннжНИИ конец струны 5, помещенной в ноле постоянного магнита 6. Верхний конец 7 рабочего участка струны закренлен в нижнем выступе 8 дерл ателя 9, установленного на центральной части плоской 10 и закрепленного к верхней части 11 втулки 12, жестко связывающей между собой центральные части плоских нружин 10 и 13. Крепление 13 к втулке произведено при помощи иакладки-шайбы 14 и винтов 15. Верхний конец 7 рабочего участка струны расположен во втулке 12 11рул ипами 10 п 13 па равпом расстоянии от из них.

К верхнему выступу 16 держателя 9 прикреплен конец 17 подвески 18 груза, верхний коиец которой установлен в нодвеске 19, изолированной от корпуса гравиметра. Все детали и узлы размещены в стакане 20, установленном в корнусе 21 гравиметра. При этом пружины 10 и 13 изолированы от стакана 20 втулками 22-24 из изоляционного материала, закреиленными кольцом 25.

Накладка 26 и винты 27 крепят верхний

конец 7 рабочего участка струны к нижнему выступу 8 держателя 9, а накладка 28 и випты 29 крепят конец 17 пружины подвески 18 к верхнему выступу 16 держателя 9.

Канавка 30 вырабатывается струной 5 при отклонении иоследней от вертикального положения.

Струнный гравиметр представляет собой датчик усилий с частотным выходом, в котором частотнозадающим элементом является токопроводящая струна, растянутая весом груза определенной массы в поле постоянного магнита и включеиная в контур полол ительной обратной связи электронного усилителя.

Струнный гравиметр работает следующим образом.

От усилителя (на чертеже не ноказан) напряжение онределенной частоты через

подвеску 19, пружииу подвески 18 и держатель 9 подается на струну 5. При взаимодействии магнитного поля струны 5 с нолем постоянного магнита 6 происходит вибрация струны 5 с частотой, онределяемой

значением силы тяжести.

Изменение силы тяжести приводит к изменению усилия в струне 5, а следовательно, к изменению частоты колебаний струны, по отклонению которой судят об изменении

снлы тяжести.

Если бы верхний конец 7 рабочего участка струны 5 был расположен вне плоскости ограничителя горизонтального перемещения 10, например, как показано на

фиг. 4, то при изменении силы , вызывающеи перемещение витков пружины нодвески 18, произошло бы отклонение верхнего выступа 16 держателя 9 на угол а к вертикали. Это отклонение вызывается разной жесткостью витков и перехода от прямой к витку. Отклонение верхнего выстуна 16 приводит к такому же отклонению на угол а нижнего выстуна 8 и связанного с ним верхнего конца 7 рабочего участка струны 5. При этом струна 5 отклоняется от оси груза на угол р, так как груз ограничен от перемещения в горизонтальной плоскости двумя нлоскими нружинами 4. Угол р между струной 5 и грузом G вносит погрещность при изменении силы тяжести, поэтому на струну 5 действует не все изменение силы тяжести, а только ее часть, равная нроизведению абсолютной величины изменения силы тяжести на косинус угла р между струной 5 и грузом G.

Отклонение оси держателя 9 от вертикали при постоянно колеблющейся струне 5 приводит к выработке канавки 30 в месте излома струны, что изменяет усилие натяжения струны, а следовательно, частоту колебания струны 5. Кроме того, при работе пружины подвески происходит пространственное отклонение оси держателя, что также вызывает донолнительные напрял ения в месте заделки струны 5 в нижний выступ держателя 9. Это снижает точность измерения изменением силы тяжести.

В предложенном устройстве изменение ноложения витков пружины нодвески 18 не могут отклонить от вертикали верхний конец 7 рабочего участка струны 5, а следовательно, и струну 5 от вертикали, так как дерл атель 9, л естко связанный втулкой 12 с плоскими пружинами 10 и 13, обладает

только возможностью вертикального перемещения.

Предложенное техническое рещение обеспечивает повышение точности измерения изменения силы тяжести, позволяет точнее проводить гравиметрическую съемку.

Формула изобретения

Струнный гравиметр, содержащий груз, струну, пружину подвески груза, например винтовую, ограничитель горизонтального неремещения струны, вынолненный в виде плоской пружины, и держатель пружины

подвески и верхнего конца рабочего участка струны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабл ;ен втулкой и второй плоской пружиной, располол енной параллельно первой

плоской пружиие, л :естко связаны собой втулкой, размещенной по оси и л естко связанной с дерл ателем, при этом верхний конец рабочего участка струны размещен внутри втулки на

разном расстоянии от каждой плоской црул ины.

Псточники информации, нринятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 168902, кл. G 01V 7/02, 1964.

2.Патент Франции № 1536427, G 01V 7/00, опублик. 1970.

3.Иванкнн Л. Г., Губаренко К. А. и Черенанова Г. А. Конструкция струнного гравиметра ГМС. «Вопросы конструирования и методики применения морских струнных гравиметров, депонированная рукопись в 157-74, УДК 550.831.23.084(26), изд. ВППИТИ, М., 1974 (прототип).

N

S