RU2172967C1 - Gravitational variometer - Google Patents

Gravitational variometer Download PDF

Info

Publication number
RU2172967C1
RU2172967C1 RU2000114423/28A RU2000114423A RU2172967C1 RU 2172967 C1 RU2172967 C1 RU 2172967C1 RU 2000114423/28 A RU2000114423/28 A RU 2000114423/28A RU 2000114423 A RU2000114423 A RU 2000114423A RU 2172967 C1 RU2172967 C1 RU 2172967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
cylinders
rotor
axis
electrodes
Prior art date
Application number
RU2000114423/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Б. Вольфсон
Б.И. Денисов
М.И. Евстифеев
В.Г. Пешехонов
В.Г. Розенцвейн
А.Г. Щербак
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" filed Critical Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority to RU2000114423/28A priority Critical patent/RU2172967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172967C1 publication Critical patent/RU2172967C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of gradients of gravitational field. SUBSTANCE: structure of gravitational variometer includes rocking shaft with weights suspended in air-tight body, transducer of angular movement of shaft with reference to body connected to input of electron unit of servo system, electrostatic torque generators whose rotor electrodes are positioned in symmetry on rocking shaft, pair of identical stator electrodes interacting with each of them anchored on body and connected to output of electron unit. Electrodes on rocking shaft and body come in the form of segments of cylinders. Each rotor electrode has pair of identical segments of cylinders so located on rocking shaft that central angle of half-planes passing through axes of cylinders differs from central angle of half-planes passing through axes of cylinders of stator by computed value determined by distance between axis of suspension of rocking shaft and axis of stator, radii of cylinders of rotor and stator and gap between cylindrical surfaces of segments of rotor and stator oriented in opposition. In this case output of electron unit has two channels, each being connected to segments of cylinders of stator whose axes lie in same plane with symmetry axis of rocking shaft. Gravitational variometer incorporates two pairs of torque generators whose symmetry planes are mutually perpendicular and are connected in parallel to output of electron unit. EFFECT: increased precision and widened measurement range. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения градиентов гравитационного поля, как гравитационные вариометры и градиентометры. Эти приборы применяются в геологоразведке и геодезии для выработки информации о гравитационных аномалиях путем измерения составляющих градиента ускорения силы тяжести (вторые производные гравитационного потенциала). The invention relates to the field of precision instrumentation and can be used to create such means of measuring the gradients of the gravitational field as gravitational variometers and gradiometers. These instruments are used in geological exploration and geodesy to generate information about gravitational anomalies by measuring the components of the acceleration gradient of gravity (second derivatives of the gravitational potential).

Принцип действия гравитационного вариометра основан на взаимодействии пары пробных масс (грузов), разнесенных симметрично относительно измерительной оси с помощью связывающей их конструкции (коромысла), с гравитационным полем Земли. The principle of operation of the gravitational variometer is based on the interaction of a pair of test masses (cargoes), spaced symmetrically relative to the measuring axis using the connecting structure (rocker), with the Earth's gravitational field.

Известен гравитационный вариометр [1], чувствительный элемент которого содержит коромысло, выполненное в виде стержня, с закрепленными на концах грузами. В центре коромысло подвешено на тонкой нити (торсионе), обладающей крутильной жесткостью. Измерение составляющих гравитационного градиента в этих приборах производится по углу закрутки торсиона, когда благодаря крутильной жесткости торсиона создается крутящий момент, компенсирующий момент, закручивающий коромысло вследствие неравномерности гравитационного поля. Known gravitational variometer [1], the sensitive element of which contains a beam made in the form of a rod, with loads fixed at the ends. In the center, the beam is suspended on a thin thread (torsion) with torsional rigidity. The components of the gravitational gradient in these instruments are measured by the torsion angle of rotation, when due to the torsional stiffness of the torsion, a torque is created that compensates for the moment, which twists the beam due to the unevenness of the gravitational field.

Недостатками данной конструкции являются низкая точность и невысокие эксплуатационные характеристики, обусловленные тем, что в ней не предусмотрено никаких средств измерения гравитационного момента, кроме индикаторов угла поворота коромысла (чаще всего визуальных). The disadvantages of this design are low accuracy and low performance due to the fact that it does not provide any means of measuring the gravitational moment, except for indicators of the angle of rotation of the rocker arm (most often visual).

В качестве прототипа по наибольшему числу общих существенных признаков принята конструкция гравитационного вариометра [2], содержащего коромысло с грузами на концах, вывешенное в герметичном корпусе с помощью торсиона, и систему управления движением коромысла, включающую емкостной датчик перемещений, электростатический датчик момента и электронные блоки управления. В этой конструкции на боковых поверхностях грузов размещены плоские роторные электроды; напротив них на корпусе установлены плоские электроды статора так, что каждой паре электродов на роторе соответствует пара электродов на статоре. Идентичные пары электродов ротора и статора образуют емкостной датчик перемещения, а другие идентичные пары образуют датчик момента. Электроды датчиков перемещения подключены к мостовой схеме; в одну диагональ моста включен генератор переменного тока, в другую - усилитель выходного сигнала. Выходной сигнал выпрямляется фазовым детектором, усиливается и подается на вход электростатического датчика момента. As a prototype for the largest number of common essential features, the design of a gravity variometer [2] was adopted, containing a rocker with loads at the ends, hung in an airtight housing using a torsion bar, and a rocker arm control system including a capacitive displacement transducer, electrostatic moment transducer and electronic control units . In this design, flat rotor electrodes are placed on the side surfaces of the weights; opposite them, flat stator electrodes are installed on the housing so that each pair of electrodes on the rotor corresponds to a pair of electrodes on the stator. Identical pairs of electrodes of the rotor and stator form a capacitive displacement sensor, and other identical pairs form a torque sensor. The electrodes of the displacement sensors are connected to the bridge circuit; an alternator is included in one diagonal of the bridge, and an output signal amplifier in the other. The output signal is rectified by a phase detector, amplified and fed to the input of an electrostatic torque sensor.

Поворот коромысла под действием гравитационного момента приводит к изменению зазора между роторными и статорными электродами датчика угла и появлению сигнала рассогласования в диагонали моста. Сигнал выпрямляется, усиливается и поступает в качестве управляющего потенциала на соответствующие статорные пластины датчика момента. The rotation of the rocker arm under the influence of the gravitational moment leads to a change in the gap between the rotor and stator electrodes of the angle sensor and the appearance of a mismatch signal in the diagonal of the bridge. The signal is rectified, amplified and supplied as a control potential to the corresponding stator plates of the torque sensor.

Создаваемые таким образом электростатические силы возвращают коромысло в начальное положение. Сигнал датчика положения, пропорциональный изменению зазора между электродами при повороте коромысла на некоторый угол, используется в качестве полезного информационного сигнала для измерения величины гравитационного момента. The electrostatic forces created in this way return the beam to its initial position. The signal of the position sensor, proportional to the change in the gap between the electrodes when the rocker is rotated by a certain angle, is used as a useful information signal for measuring the value of the gravitational moment.

Недостатками конструкции-прототипа являются невысокая точность измерения и ограниченная область использования, обусловленные следующими обстоятельствами. The disadvantages of the prototype design are the low accuracy of the measurement and the limited scope of use due to the following circumstances.

1) Зависимость электростатического взаимодействия от зазора между электродами, так как датчик момента развивает момент, пропорциональный квадрату напряжения и обратно пропорциональный квадрату величины зазора. Такая сложная зависимость момента от зазора затрудняет как процесс управления коромыслом гравитационного вариометра, так и, что особенно важно, измерение гравитационного градиента по величине управляющих моментов в большом диапазоне его изменения. 1) The dependence of electrostatic interaction on the gap between the electrodes, since the torque sensor develops a moment proportional to the square of the voltage and inversely proportional to the square of the gap. Such a complex dependence of the moment on the gap makes it difficult both to control the rocker of the gravitational variometer and, what is especially important, to measure the gravitational gradient by the magnitude of the control moments in a wide range of its variation.

2) Малые пределы угла поворота коромысла вследствие того, что встречно обращенные рабочие поверхности роторных и статорных электродов датчика момента выполнены в виде параллельных плоскостей. 2) Small limits of the angle of rotation of the rocker arm due to the fact that the counter-facing working surfaces of the rotor and stator electrodes of the torque sensor are made in the form of parallel planes.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и расширение измерительного диапазона гравитационного вариометра. The task of the invention is to improve the accuracy and expansion of the measuring range of the gravitational variometer.

Поставленная задача достигается тем, что электроды на коромысле и корпусе выполнены в виде сегментов цилиндров, причем каждый роторный электрод содержит пару одинаковых сегментов цилиндров, расположенных на коромысле так, что центральный угол между полуплоскостями, проходящими через оси цилиндров, отличается от центрального угла между полуплоскостями, проходящими через оси цилиндров статора, связанного с корпусом, цилиндрические поверхности соответствующих сегментов ротора и статора ориентированы встречно, линия пересечения указанных полуплоскостей совпадает с вертикальной осью симметрии коромысла, а выход электронного блока имеет два канала, каждый из которых подключен к соответствующим сегментам цилиндров статоров, оси которых лежат в одной плоскости с осью симметрии коромысла, при этом гравитационный вариометр содержит две пары датчиков момента с взаимно перпендикулярным расположением плоскостей симметрии и параллельным подключением к выходу электронного блока, и в каждой паре разность указанных выше центральных углов равна удвоенному значению угла α , при котором функция

Figure 00000002

достигает максимума,
где
Figure 00000003

Figure 00000004

α - центральный угол между полуплоскостями, проходящими через оси цилиндров на роторе и статоре;
L - расстояние между осью подвеса коромысла и осью цилиндра статора;
R - радиус цилиндров ротора и статора;
d - зазор между встречно ориентированными цилиндрическими поверхностями сегментов ротора и статора.The problem is achieved in that the electrodes on the beam and the housing are made in the form of segments of cylinders, and each rotor electrode contains a pair of identical segments of the cylinders located on the beam so that the central angle between the half planes passing through the axis of the cylinders differs from the central angle between the half planes, passing through the axis of the cylinders of the stator associated with the housing, the cylindrical surfaces of the respective segments of the rotor and stator are oriented in the opposite direction, the intersection line is indicated half-planes coincides with the vertical axis of symmetry of the beam, and the output of the electronic unit has two channels, each of which is connected to the corresponding segments of the cylinders of the stators, the axes of which lie in the same plane as the axis of symmetry of the beam, while the gravitational variometer contains two pairs of torque sensors with mutually perpendicular the location of the planes of symmetry and parallel connection to the output of the electronic unit, and in each pair the difference of the above central angles is equal to twice the value of the angle α, pr which function
Figure 00000002

reaches a maximum
Where
Figure 00000003

Figure 00000004

α is the central angle between the half-planes passing through the axis of the cylinders on the rotor and stator;
L is the distance between the suspension axis of the rocker arm and the axis of the stator cylinder;
R is the radius of the cylinders of the rotor and stator;
d is the gap between the counter-oriented cylindrical surfaces of the rotor and stator segments.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена функциональная схема гравитационного вариометра, а на фиг. 2 приведен график расчетной зависимости функции K(α), пропорциональной f(α), при различных величинах радиуса R цилиндров. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a functional diagram of a gravitational variometer, and FIG. Figure 2 shows a graph of the calculated dependence of the function K (α) proportional to f (α) for various values of the radius R of the cylinders.

На фиг. 1 обозначены:
1 - вывешенное в герметичном корпусе (на фиг. 1 не показан) коромысло;
2 - грузы, жестко закрепленные на концах коромысла 1;
3 - роторные электроды электростатического датчика момента, установленные на коромысле 1;
4 - статорные электроды электростатического датчика момента, зафиксированные на корпусе гравитационного вариометра;
5 - электронный блок, к каждому из двух каналов выхода которого подключены сегменты цилиндров, расположенные с одной стороны электродов статора 4;
6 - фотоэлектрический датчик угловых перемещений коромысла 1 относительно корпуса, подключенный ко входу электронного блока 5;
U1 и U2 - управляющие электрические потенциалы, поступающие с каждого канала выхода электронного блока на сегменты цилиндров электродов статора 4;
M1 и M2 - моменты сил, создаваемые в каждой паре противолежащих электродов 3 и 4 датчиков момента;
R - радиус цилиндров ротора 3 и 4 датчиков момента;
O - вертикальная ось симметрии коромысла 1 в виде проекции на плоскость чертежа;

Figure 00000005
- оси цилиндров ротора 3 в виде проекции на плоскость чертежа;
Figure 00000006
- оси цилиндров статора 4 в виде проекции на плоскость чертежа;
Figure 00000007
- полуплоскости, проходящие через оси цилиндров ротора 3 в виде проекции на плоскость чертежа;
Figure 00000008
- полуплоскости, проходящие через оси цилиндров статора 4 в виде проекции на плоскость чертежа;
α - центральный угол между полуплоскостями O4O'3 и O2O'1 (или O'4O3 и O1O'2).In FIG. 1 marked:
1 - a rocker arm posted in a sealed enclosure (not shown in FIG. 1);
2 - goods rigidly fixed at the ends of the rocker arm 1;
3 - rotary electrodes of an electrostatic torque sensor mounted on the beam 1;
4 - stator electrodes of an electrostatic moment sensor fixed on the body of a gravitational variometer;
5 - an electronic unit, to each of the two output channels of which cylinder segments are located located on one side of the stator electrodes 4;
6 - photoelectric sensor of angular displacements of the rocker 1 relative to the housing, connected to the input of the electronic unit 5;
U 1 and U 2 - control electric potentials coming from each channel of the output of the electronic unit to the segments of the cylinders of the electrodes of the stator 4;
M 1 and M 2 are the moments of forces created in each pair of opposite electrodes 3 and 4 of the torque sensors;
R is the radius of the cylinders of the rotor 3 and 4 of the torque sensors;
O is the vertical axis of symmetry of the rocker arm 1 in the form of a projection onto the plane of the drawing;
Figure 00000005
- the axis of the cylinders of the rotor 3 in the form of a projection onto the plane of the drawing;
Figure 00000006
- the axis of the cylinders of the stator 4 in the form of a projection onto the plane of the drawing;
Figure 00000007
- half-planes passing through the axis of the cylinders of the rotor 3 in the form of a projection onto the plane of the drawing;
Figure 00000008
- half-planes passing through the axis of the cylinders of the stator 4 in the form of a projection onto the plane of the drawing;
α is the central angle between the half-planes O 4 O ' 3 and O 2 O' 1 (or O ' 4 O 3 and O 1 O' 2 ).

Функционирует гравитационный вариометр представленной конструкции следующим образом. The gravitational variometer of the presented design functions as follows.

При отсутствии гравитационного момента коромысло 1 находится в равновесном положении и сигнал с фотоэлектрического датчика угла 6 равен нулю. Управляющие потенциалы U1 и U2, поступающие на статорные электроды 4 от электронного блока 5, равны между собой. Пары электродов датчика момента создают моменты 2M1 и 2M2, равные по величине и противоположные по направлению. В этом случае суммарный момент MΣ, действующий на коромысло 1, равен нулю.In the absence of a gravitational moment, the beam 1 is in equilibrium and the signal from the photoelectric angle sensor 6 is zero. The control potentials U 1 and U 2 supplied to the stator electrodes 4 from the electronic unit 5 are equal to each other. The pairs of electrodes of the torque sensor create moments 2M 1 and 2M 2 , equal in magnitude and opposite in direction. In this case, the total moment M Σ acting on the rocker 1 is equal to zero.

При действии гравитационного момента коромысло 1 отклоняется от равновесного положения. Фотоэлектрический датчик угла 6 вырабатывает сигнал, пропорциональный углу отклонения коромысла 1. Этот сигнал преобразуется электронным блоком 5 в управляющие потенциалы U1 и U2, которые подаются на статор 4 датчика момента. Поскольку в каждом датчике момента одна пара сегментов статора подключена к одному каналу выхода электронного блока 5 (потенциал U1), а другая пара сегментов - к другому каналу (потенциал U2) с обеспечением симметричной структуры подключения, то разность потенциалов (U1 - U2) обуславливает выработку датчиками момента суммарного момента MΣ= (2M1-2M2), который компенсирует гравитационный момент и возвращает коромысло 1 в равновесное положение. Таким образом, разность потенциалов U1 - U2 является мерой гравитационного момента.Under the action of the gravitational moment, the rocker 1 deviates from the equilibrium position. The photoelectric angle sensor 6 generates a signal proportional to the angle of deviation of the rocker arm 1. This signal is converted by the electronic unit 5 into control potentials U 1 and U 2 , which are supplied to the stator 4 of the torque sensor. Since in each moment sensor one pair of stator segments is connected to one output channel of the electronic unit 5 (potential U 1 ), and the other pair of segments is connected to another channel (potential U 2 ) with a symmetrical connection structure, the potential difference (U 1 - U 2 ) causes the sensors to produce the moment of the total moment M Σ = (2M 1 -2M 2 ), which compensates for the gravitational moment and returns the rocker 1 to the equilibrium position. Thus, the potential difference U 1 - U 2 is a measure of the gravitational moment.

Управление коромыслом 1 гравитационного вариометра основано на кулоновском притяжении параллельных электростатически заряженных цилиндров. Тангенциальная составляющая силы притяжения Ft, двух заряженных цилиндров, один из которых размещен на коромысле 1, а другой - на корпусе прибора, в функции угла α поворота коромысла 1 определяется расчетной формулой
Ft = K ( α ) U2
где

Figure 00000009

ε0 - диэлектрическая проницаемость сферы (ε0 = 8,85 • 10-12 Ф/м);
l - длина цилиндров ротора 3 и статора 4.The rocker control 1 of the gravitational variometer is based on the Coulomb attraction of parallel electrostatically charged cylinders. The tangential component of the attractive force F t of two charged cylinders, one of which is placed on the beam 1 and the other on the device body, as a function of the angle α of rotation of the beam 1 is determined by the calculation formula
F t = K (α) U 2
Where
Figure 00000009

ε 0 is the dielectric constant of the sphere (ε 0 = 8.85 • 10 -12 F / m);
l is the length of the cylinders of the rotor 3 and the stator 4.

На фиг. 2 приведен график расчетной зависимости К(α) при различных радиусах R цилиндров для реального варианта градиентометра с d = 1 мм, l = 30 мм и L = 200 мм. Как видно из фиг. 2 тангенциальная составляющая силы притяжения Ft двух цилиндров радиуса R, центры которых сдвинуты на угол α0, соответствующий максимуму характеристики K(α), в некоторой области углов, мало зависит от угла α - плоский участок зависимости. В этой области углов α силы электростатического взаимодействия определяются только квадратами разности потенциалов между цилиндрами. Выделив в функции К(α) коэффициент, не зависящий от угла α, можно записать:

Figure 00000010

где
Figure 00000011

Экспериментальная проверка показала, что силы притяжения двух сегментов цилиндров высотой ~ 2 мм отличаются от сил притяжения двух цилиндров того же радиуса не более чем в 1,5 раза. Это позволило спроектировать и испытать макет малогабаритного датчика момента с сегментами цилиндров в качестве электродов.In FIG. Figure 2 shows a graph of the calculated dependence of K (α) for various radii R of cylinders for a real version of the gradiometer with d = 1 mm, l = 30 mm, and L = 200 mm. As can be seen from FIG. 2, the tangential component of the attractive force F t of two cylinders of radius R, the centers of which are shifted by an angle α 0 , which corresponds to the maximum of the characteristic K (α), in a certain range of angles, does not depend much on angle α - a flat plot of dependence. In this range of angles α, the forces of electrostatic interaction are determined only by the squares of the potential difference between the cylinders. Having selected a coefficient independent of the angle α in the function K (α), we can write:
Figure 00000010

Where
Figure 00000011

Experimental verification showed that the attractive forces of two cylinder segments ~ 2 mm high differ from the attractive forces of two cylinders of the same radius by no more than 1.5 times. This made it possible to design and test a model of a small-sized torque sensor with cylinder segments as electrodes.

Момент, действующий на коромысло гравитационного вариометра, определяется выражением:
M = 2M1-2M2= 2R′K(U 2 1 -U 2 2 ) = 2R′K(U1+U2)ΔU,
где R' - плечо коромысла.
The moment acting on the beam of the gravitational variometer is determined by the expression:
M = 2M 1 -2M 2 = 2R′K (U 2 1 -U 2 2 ) = 2R′K (U 1 + U 2 ) ΔU,
where R 'is the arm of the beam.

Обеспечив постоянство U1 + U2, например, включением электродов статора по схеме сдвоенного линейного потенциометра, запитываемого от 2-х источников постоянного тока, получаем момент с линейной зависимостью от разности управляющих потенциалов.Ensuring the constancy of U 1 + U 2 , for example, by turning on the stator electrodes according to the scheme of a double linear potentiometer, powered from 2 DC sources, we obtain a moment with a linear dependence on the difference of the control potentials.

В результате экспериментальной проверки было установлено, что максимальный момент, развиваемый датчиком момента, составляет величину ± 10-8 H • м с погрешностью измерения момента 10-11 H • м. Диапазон рабочих углов составил ±30 угловых минут при R = 30 мм и d = 1 мм. Такие характеристики датчика момента обеспечивают компенсацию гравитационного момента, воздействующего на коромысло с моментом инерции около 10-1 кг • м2 при гравитационном градиенте 1 Этв.As a result of experimental verification, it was found that the maximum moment developed by the moment sensor is ± 10 -8 N • m with an error of moment measurement of 10 -11 N • m. The range of working angles was ± 30 angular minutes at R = 30 mm and d = 1 mm. Such characteristics of the torque sensor provide compensation for the gravitational moment acting on the beam with a moment of inertia of about 10 -1 kg • m 2 with a gravitational gradient of 1 atv.

Расположение роторных электродов на торцевых элементах коромысла позволило расширить рабочий диапазон управления движением коромысла гравитационного вариометра, а использование в качестве электродов сегментов цилиндров, расположенных на роторах и статорах указанным образом, обеспечило возможность выработки управляющего момента, величина которого в рабочем диапазоне не зависит от угла поворота коромысла. The location of the rotor electrodes on the end elements of the beam made it possible to expand the working range for controlling the movement of the beam of the gravitational variometer, and the use of cylinder segments located on the rotors and stators as electrodes in this way provided the possibility of generating a control moment, the value of which in the working range does not depend on the angle of rotation of the beam .

Подключение электродов статора по схеме, определяющей постоянство суммы управляющих потенциалов, позволило получить линейную зависимость величины крутящего момента от разности управляющих потенциалов и, как следствие, обеспечило линейную зависимость измеряемого гравитационного момента от управляющего потенциала. Connecting the stator electrodes according to a scheme that determines the constancy of the sum of the control potentials made it possible to obtain a linear dependence of the magnitude of the torque on the difference of the control potentials and, as a result, provided a linear dependence of the measured gravitational moment on the control potential.

Выполнение в составе гравитационного вариометра двух пар датчиков момента с взаимно перпендикулярным расположением осей симметрии и параллельным подключением к выходу электронного блока позволило реализовать условие независимости управляющего момента от неравномерности зазоров между роторными и статорными электродами датчиков момента, вызванных технологическими погрешностями изготовления прибора, за счет того, что дифференциальные свойства системы управления обеспечиваются как увеличением количества взаимодействующих электродов, так и распределением их в пространстве. The implementation of two pairs of torque sensors as part of the gravitational variometer with a mutually perpendicular arrangement of the axis of symmetry and parallel connection to the output of the electronic unit made it possible to realize the condition of independence of the control moment from the uneven gaps between the rotor and stator electrodes of the torque sensors caused by technological errors in the manufacture of the device, due to the fact that differential properties of the control system are provided as an increase in the number of interacting elec rows, and their distribution in space.

В целом предлагаемая конструкция гравитационного вариометра позволила повысить точность измерений в широком диапазоне изменения гравитационного градиента. In general, the proposed design of the gravitational variometer made it possible to increase the accuracy of measurements in a wide range of changes in the gravitational gradient.

На предприятии изготовлен опытный образец гравитационного вариометра, испытания которого показали положительные результаты. В настоящее время производится отработка технической документации для серийного производства гравитационных вариометров. A prototype of a gravitational variometer was manufactured at the enterprise, the tests of which showed positive results. Currently, technical documentation is being developed for serial production of gravitational variometers.

Технико-экономическая эффективность изобретения связана с возможностью получения более полной и достоверной информации о гравитационных аномалиях и качественно новым уровнем решения задач геодезии и геологоразведки. Technical and economic efficiency of the invention is associated with the possibility of obtaining more complete and reliable information about gravitational anomalies and a qualitatively new level of solving problems of geodesy and exploration.

Литература
1. Миронов B.C. "Курс гравиметрии", Л., Наука, 1980 г., с. 265-312.
Literature
1. Mironov BC "Course of gravimetry", L., Science, 1980, p. 265-312.

2. Артамонов В.Е., Пчелинцев В.А. "Об одной схеме высокочувствительных крутильных весов" в сб. "Долговременная стабильность гравиинерциальных приборов", М., Наука, 1979 г., с.47-52. 2. Artamonov V.E., Pchelintsev V.A. "On a scheme of highly sensitive torsion scales" in Sat. "Long-term stability of gravity inertial devices", M., Nauka, 1979, pp. 47-52.

Claims (3)

1. Гравитационный вариометр, содержащий вывешенное в герметичном корпусе коромысло с грузами, электростатические датчики момента, роторные электроды которых симметрично установлены на коромысле, а взаимодействующая с каждым из роторных электродов пара одинаковых статорных электродов, подключенных к выходу электронного блока следящей системы, закреплена на корпусе, датчик угловых перемещений коромысла относительно корпуса, подключенный ко входу электронного блока, отличающийся тем, что электроды на коромысле и корпусе выполнены в виде сегментов цилиндров, причем каждый роторный электрод содержит пару одинаковых сегментов цилиндров, расположенных на коромысле так, что центральный угол между полуплоскостями, проходящими через оси цилиндров, отличается от центрального угла между полуплоскостями, проходящими через оси цилиндров статора, связанного с корпусом, при этом цилиндрические поверхности соответствующих сегментов ротора и статора ориентированы встречно, линия пересечения указанных полуплоскостей совпадает с вертикальной осью симметрии коромысла, а выход электронного блока имеет два канала, каждый из которых подключен к сегментам цилиндров статоров, оси которых лежат в одной плоскости с осью симметрии коромысла. 1. Gravity variometer containing a rocker with loads posted in a sealed housing, electrostatic torque sensors, rotor electrodes of which are symmetrically mounted on the beam, and a pair of identical stator electrodes interacting with each of the rotor electrodes connected to the output of the electronic unit of the tracking system, mounted on the housing, the sensor of angular displacements of the rocker arm relative to the housing, connected to the input of the electronic unit, characterized in that the electrodes on the beam and the housing are made e cylinder segments, each rotor electrode containing a pair of identical cylinder segments located on the beam so that the central angle between the half-planes passing through the cylinder axis differs from the central angle between the half-planes passing through the axis of the stator cylinders associated with the housing, while the surfaces of the respective segments of the rotor and stator are oriented opposite, the intersection line of these half-planes coincides with the vertical axis of symmetry of the rocker arm, and the exit ics block has two channels, each of which is connected to the stator segment cylinders, the axes of which lie in one plane with the axis of symmetry of the rocker. 2. Гравитационный вариометр по п.1, отличающийся тем, что содержит две пары датчиков момента с взаимно перпендикулярным расположением плоскостей симметрии и параллельным подключением к выходу электронного блока. 2. The gravity variometer according to claim 1, characterized in that it contains two pairs of torque sensors with a mutually perpendicular arrangement of symmetry planes and parallel connection to the output of the electronic unit. 3. Гравитационный вариометр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в каждой паре ортогональных датчиков момента разность центральных углов равна удвоенному значению угла α, при котором функция
Figure 00000012

достигает максимум,
где
Figure 00000013

Figure 00000014

α - центральный угол между полуплоскостями, проходящими через оси цилиндров на роторе и статоре;
L - расстояние между осью подвеса коромысла и осью цилиндра статора;
R - радиус цилиндров ротора и статора;
d - зазор между встречно ориентированными цилиндрическими поверхностями сегментов ротора и статора.
3. The gravitational variometer according to claims 1 and 2, characterized in that in each pair of orthogonal moment sensors, the difference in central angles is equal to twice the value of angle α at which the function
Figure 00000012

reaches a maximum
Where
Figure 00000013

Figure 00000014

α is the central angle between the half-planes passing through the axis of the cylinders on the rotor and stator;
L is the distance between the suspension axis of the rocker arm and the axis of the stator cylinder;
R is the radius of the cylinders of the rotor and stator;
d is the gap between the counter-oriented cylindrical surfaces of the rotor and stator segments.
RU2000114423/28A 2000-06-05 2000-06-05 Gravitational variometer RU2172967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114423/28A RU2172967C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Gravitational variometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000114423/28A RU2172967C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Gravitational variometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2172967C1 true RU2172967C1 (en) 2001-08-27

Family

ID=48235482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000114423/28A RU2172967C1 (en) 2000-06-05 2000-06-05 Gravitational variometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2172967C1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7559149B2 (en) 2006-11-22 2009-07-14 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7562460B2 (en) 2006-11-23 2009-07-21 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7562461B2 (en) 2006-11-20 2009-07-21 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7581327B2 (en) 2006-11-20 2009-09-01 Technological Recources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7584544B2 (en) 2006-11-20 2009-09-08 Technological Resources Pty, Ltd. Gravity gradiometer
US7596876B2 (en) 2006-11-20 2009-10-06 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7624635B2 (en) 2006-11-23 2009-12-01 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7627954B2 (en) 2006-11-23 2009-12-08 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7637153B2 (en) 2006-11-23 2009-12-29 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7714584B2 (en) 2006-11-20 2010-05-11 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7784343B2 (en) 2005-10-06 2010-08-31 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7823449B2 (en) 2006-11-23 2010-11-02 Technological Resources Pty, Ltd. Gravity gradiometer
US7849739B2 (en) 2006-11-23 2010-12-14 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АРТАМОНОВ В.Е., ПЧЕЛИНЦЕВ В.А. Об одной схеме высокочувствительных крутильных весов в сб. Долговременная стабильность гравиинерциальных приборов. - М.: Наука, 1979, с.47-52. *

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7784343B2 (en) 2005-10-06 2010-08-31 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US8074515B2 (en) 2005-10-06 2011-12-13 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7980130B2 (en) 2005-10-06 2011-07-19 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7975544B2 (en) 2005-10-06 2011-07-12 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7942054B2 (en) 2005-10-06 2011-05-17 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7938003B2 (en) 2005-10-06 2011-05-10 Technological Resources Pty. Limited Gravity gradiometer
US7823448B2 (en) 2005-10-06 2010-11-02 Technological Resources Pty. Ltd. Actuatory and gravity gradiometer
US7788974B2 (en) 2005-10-06 2010-09-07 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7596876B2 (en) 2006-11-20 2009-10-06 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7581327B2 (en) 2006-11-20 2009-09-01 Technological Recources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US8033170B2 (en) 2006-11-20 2011-10-11 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7562461B2 (en) 2006-11-20 2009-07-21 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7814790B2 (en) 2006-11-20 2010-10-19 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7714584B2 (en) 2006-11-20 2010-05-11 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7584544B2 (en) 2006-11-20 2009-09-08 Technological Resources Pty, Ltd. Gravity gradiometer
US7559149B2 (en) 2006-11-22 2009-07-14 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7849739B2 (en) 2006-11-23 2010-12-14 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7624635B2 (en) 2006-11-23 2009-12-01 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7823449B2 (en) 2006-11-23 2010-11-02 Technological Resources Pty, Ltd. Gravity gradiometer
US7627954B2 (en) 2006-11-23 2009-12-08 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7637153B2 (en) 2006-11-23 2009-12-29 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer
US7562460B2 (en) 2006-11-23 2009-07-21 Technological Resources Pty. Ltd. Gravity gradiometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2172967C1 (en) Gravitational variometer
US2332994A (en) Acceleration measuring device
US4611491A (en) Accelerometer system
US5249465A (en) Accelerometer utilizing an annular mass
EP0323709B1 (en) Tri-axial accelerometers
KR20070090116A (en) Servo compensating accelerometer
US10436812B2 (en) Micro-electro-mechanical acceleration sensor device
JPH0664156B2 (en) Photoelectric acceleration measuring device
JPS5952365B2 (en) Measuring device that can be used for angle measurement or acceleration measurement
Havskov et al. Seismic sensors
EA006191B1 (en) Apparatus for the measurement of gravitational gradients
US3612991A (en) Paramagnetic gas sensor having capacitive position sensing and ac null balancing feedback
US4802364A (en) Angular rate sensor
US3084558A (en) Capacitance pickoff with low coercion
US7434482B1 (en) Feedback-controlled piezoelectric force measuring apparatus
Nastro et al. Servo-assisted position-feedback MEMS inclinometer with tunable sensitivity
US8893563B1 (en) Differential capacitance torque sensor
RU2033632C1 (en) Gravity three-component gradiometer
US3114264A (en) Gravity sensing instrument
Iafolla et al. One axis gravity gradiometer for the measurement of Newton's gravitational constant G
US3668932A (en) Gravity gradient meter
Gunn A convenient electrical micrometer and its use in mechanical measurements
Yan High resolution force measurement system for Lorentz force velocimetry
Moore et al. A balance for precise weighing in a disturbed environment
Melton The La Coste suspension—principles and practice

Legal Events

Date Code Title Description
HK4A Changes in a published invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160606