Газовый гравиметр Советский патент 1982 года по МПК G01V7/02 

I

Изобретение относится к устройствам для измерения гравитационного поля Земли на подвижном основании, преимущественно на судах морского (флота.

Известно устройстводля Измерения ускорений, в том числе ускорения силы тяжести - гидростатический частотный датчик. Указанный датчик имеет резонатор с внутренней и внешней полостями и капилляр, заполненный двумя несмешивающимися жидкостями. Под действием переменных инерционных и гравитационных сил возникает разность давлений, приложенных к внешней и внутренней полости резонатора, что вызывает изменение частоты . колебаний резонатора l.

Недостатком этого устройства является невозможность непосредственно разделить с его помощью измеряемое ускорение силы тяжести и инерционную помеху.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является однокапиллярный газовый гравиметр Ломоносова , содержащий герметичную систему, состоящую из двух соединенных капилляром баллонов, один из которых заполнен жидкостью, а вто|)ой газом, и блок индикации. Ускорение силы тяжести измеряется здесь по смещейию в капилляре жидкости, вытеснякяцей газ

10 в баллон 2 3.

Достоинством известного устройства является отсутствие в нем механической пружины или рычага в качестве упругого элемента роль пружины иг15рает сжимаемый газ), что позволяет избежать дрейфа нуль-пункта, создаваемого старением в результате ползучести, однако оно также чувствительно к инерционным помехами не позвомляет отделить их от полезного сигнала.

Цель изобретения -, повышение точности измерений путём фильтрации инерционных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в гравиметр введен дополнительный мерный капилляр, соединяющий баллоны, причем капилляры имеют различные диаметры.

На чертеже изображен предлагаемый гравиметр.

Устройство состоит из двух баллонов 1 и 5, герметично соединенных между собой двумя капиллярными трубками 2 и 3, имеющими различные радиусы внутренних каналов. Сосуд 5 содержит жидкость 4 с высокой плотностью (например, ртуть), сосуд 1 заполнен газом. Вся система помещена в термостат б с возможностью измерения положения жидкостных столбиков в капиллярах с помощью блока 7 индикации.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

В статическом случае вес эффективного столба жидкости в баллоне 5 и капиллярах 2 и 3 уравновешивается давлением газа в баллоне 1 и концы жидких столбиков в капиллярах смещены одинаково. Под действием возникающей инерционной помехи в жидкости формируется дополнительное давление, приводящее к смешению жидкости в капиллярах. Благодаря тому, что радиусы капилляров 2 и 3 различны и жидкость в них испытывает различное вязкое трение, различны будут и неста.ционарные смещения жидкости в капилля pax. Однако, если колебания жидкости в капиллярах соответствуют периодическому (закритическому) режиму демпфирования, то в момент совпадения нестационарных смещений жидкости в капилляра величина этого смещения соответствует значению ускорения силы тяжести, свободному от инерционной помехи.

Колебания жидкости в капилляре про исходит с коэффициентом затухания

Р

(1)

а собственная частота колебаний равна

V,o V4-|f-.

где J5|/) -. плоскость и вязкость жидкости; TQ - внутренний радиус капилляра 2 или 3 VQ - номинальный объем газа в баллоне 1; S - длина столбика жидкости в капилляре в равновесном состоя йии.

При воздействии на прибор сигнала (t) колебательная система прибора приходит в движение по закону

Г+ Vo a(t), где X - амплитуда отклонения колебательной системы.

Решение данного уравнения имеет вид

Y aftl

YrwpV2)+4/,2Uf2 2

Задаваясь значениями --- ,6&5- 6 ,5-10 кг/м(ртуть), 1 , S 0,5 м, (,07), a(t)- M/cA

Предложенное техническое решение позволяет повысить точность измерения ускорения силы тяжести на подвижном основании,

Формула изобретения

Газовый гравиметр, содержащий герметичную/ систему из- двух баллонов, один из которых заполнен жидкостью, а другой газом, соединеннь1х капилляром, и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем фильтрации инерционных помех, в гравиметр введен дополнительный капилляр, соединяющий баллоны, причем капилляры имеют различные диаметры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Горенштейн И.А. Гидростатические частотные датчики первичной информации. М., Машиностроение, 1976, с. 20.

2.Андреев Г.М., Киселев М.И. О возможности использования газового гравиметра для измерения переменных линейных ускорений. Измерительная техника, 1977, N 7, с. 52 (прототип)

У/

/

f /