Цифровой автоматический гравиметр Советский патент 1982 года по МПК G01V7/02 

изобретение относится к аппаратуре для измерения силы тяжести.

Известно также устройство формирования импульсной восстанавливающей силы для управления гравиметром, содержащее упругую систему для измерения силы тяжести устройства, чувствительное к разбалансу этой системы, устройство для приложения противодействующих сил с целью восстановления равновесия, мостовую схему, многокаскадный усилитель и логическую схему с синхронизатором 1.

Недостатком этого устройства является то, что в нем для измерения используются мостовая схема и система формирования импульсов, которые не могут обеспечить достижения высокой точности.

Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является цифровойавтоматический гравиметр для измерения силы тяжести в движении, содержащий чувствительную систему, выполненную в виде симметричного кварцевого коромысла с гребенками, перемещающимися между аналогичными гребенками, закрепленными неподвижно на корпусе, причем одна пара гребенок образует емкостный

датчик,, соединенный с генератором, управляемым чувствительной системой, а одна из гребенок второй пары соединена с первым выходом источника стабильного напряжения, последовательно соединенные с управляемым генератором смеситель, блок формирования импульсов, счетно-решающее устройство, один из выходов которого

10 соединен с одним из входов регистратора, генератор стандартной частоты, соединенный с выходом смесителяГО.

Цель изобретения - повышение точности измерения ускорения силы тя15жести.

Поставленная цель достигается тем, что и устройство введены цифроаналоговый преобразователь напряжения, второй управляемый генератор

20 и управляемый двухсекционный конденсатор.

Пара гребенок чувствительной системы, образующая емкостный датчик, подключена непосредственно к колеба25тельному контуру первого управляемого генератора, первый выход счетно-решгиощего устройства соединен с входом дифроаналогового преобразователя, второй - с одним из входов

30 регистратора, ротор управляемого двухсекционного конденсатора вращае ся магнитоэлектрической системой, соединенной с выходом цифроаналогового преобразователя, одна секция управляемого двухсекционного конден сатора подключена к колебательному контуру второго управляемого генера тора, выход которого соединен с другим входом регистратора, вторая секция управляемого двухсекционного конденсатора подключена последовательно с источником стабильного постоянного напряжения и парой гребенок устройства возвратного потенциа ла.. На чертеже представлена блок-схе ма цифрового автоматического гравиметра . Устройство содержит кварцевое коромысло 1 с грузом 2, кварцевой пружиной 3 и с .подвижными гребенкам 4 и 4, неподвижными гребенками 5.1 и 5.2, образующими емкостный датчик и неподвижньпии гребенками 6.1 и 6.2 управляемый чувствительной системой генератор 7, генератор 8 стандартно частоты, смеситель 9, формирователь 10 импульсов, счетно-решающее устройство 11, цифроаналоговый преобра зователь 12, магнитоэлектрическую систему 13, управляемые двухсекцион ные конденсаторы 14.1 и 14.2, подвижные пластины которых укреплены на роторе магнитоэлектрической системы, второй управляемый генератор 15., регистратор 16 и источник 17 стабильного напряжения. Гравиметр работает следующим образом. Смещение коромысла 1 от исходного горизонтального положения вследствие изменения силы тяжести и ускорений движения приводит к изменению емкости датчика, образованного пластинами 4.1 и 4.2 и5.1 и 5.2, и соответствующему изменению частоты управляемого генератора 7. На входы смесителя 9 поступают колебания генератора 8 стабильной частоты и управляемого генератора 7, а на выходе выделяется разностна частота, которая блоком 10 формирования импульсов превращается в последовательность импульсов, подаваемых в счетно-решающее устройство 11. В счетно-решающем устройстве производится измерение разностной частоты, вычисляется ее отклонение от среднего значения, соответствующего исходному (горизонтальному) положению коромысла чувствительной системы, а по приращению кода в смежных циклах измерения определяет ся первая и вторая производные. Результат вычисления со счетно-решающего устройства поступает в цифроаналоговый преобразователь 12 и пре образуется в ток, протекающий через рамку магнитоэлектрической системы 13, который отклоняет ее и ротор двухсекционного конденсатора, связанного с ней, на соответствующий угол. Это отклонение приводит к перераспределению электростатического потенциала в устройстве возвратного потенциала, образованном источником 17 стабильного напряжения и двумя последовательно включенными конденса торами, один из которых связан с упругой чувствительной системой (пластины 4.1, 4.2 и 6.1, 6.2), второй представляет собой одну из секций 14 двухсекционного управляемого конденсатора. Под действием электростатических сил, возникающих на пластинах конденсатора 4.1, 4.2 и 6.1,6.2 и пружины 3 коромысло чувствительной системы стремится возвратиться в исходное (горизонтальное) положение. Одновременно отклонение ротора секции 14.1 двухсекционного конденсатора, подключенной к коле- бательному контуру второго управляемого генератора 15, приводит к изменению частоты этого генератора, поступающей на вход регистратора 1б. Команда на снятие отсчета вырабатывается в счетно-решающем устройстве по значению разностной частоты рассогласования, относительно исходной, соответствующей горизон тальному положению коромысла чувствительной системы, и равенству нулю первой и второй производных. Точность измерения ускорения .силы тяжести совершенно не зависит от погрешностей магнитоэлектрической системы и определяется стабильностью источника 17 постоянного напряжения. Обеспечение высокой стабильности ЭДС указанного источника, работающего на бестоковую емкостную нагрузку, представляет собой значительно более простую техническую задачу, чем обеспечение высокой стабильности формы импульсов и поддержание постоянства их основных параметров: амплитуды, длительности и др., что требуется в известных устройствах. . Повышение точности гравиметра позволяет обнаруживать более слабые аномалии гравитационного поля, уменьшить расходы времени и средств з.а счет сокращения многократных измерений при разбивке опорных сетей и поиске полезных ископаемых. Формула изобретения Цифровой автоматический гравиметр для измерения силы тяжести в движении, содержащий чувствительную систему, выполненную в виде симметричного кварцевого коромысла с гребенками, перемещающимися между

аналогичными гребенками, закрепленными неподвижно на корпусе, причем одна пара гребенок образует емкостный датчик, соединенный с генератором, управляемым чувствительной системой, одна из гребенок второй пары соединена с первым выходом источника стабильного напряжения, последовательно соединенные с управляемым генератором смеситель, блок формирования импульсов, счетно-решающее устройство, один из выходов которого соединен с одним из входов .регистратора, генератор стандартной частоты, соединенный с выходом смесителя, о тли чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений,в него введены цифроанало.говый преобразователь напряжения, второй генератор, двухсекционный конденсатор и магнитоэлектрическая система, причем второй выход счетнорешающего устройства соединен с входом цифроаналогового преобразова-. теля, выход которого соединен с входом магнитоэлектрической системы, выход последней-соединен с ротором

двухсекционного конденсатора, выход первой секции конденсатора соединен с входом второго генератора, выход которого соединен с вторым входом регистратора, одна из пластин второй

секции соединена с вторым выходом источника стабильного напряжения, а другая - с второй неподвижной гребенкой пары.

Источники инфор лации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3495460,кл.73-382, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 193100, кл. G 01 V 7/02, 1967

(прототип).