SU412555A1

SU412555A1 - STRING GRAVIMETER

Info

Publication number: SU412555A1
Application number: SU1765923A
Authority: SU
Original assignee: М. В. Баркан, А. А. Геркус , В. Г. Смирнов
Priority date: 1972-03-31
Filing date: 1972-03-31
Publication date: 1974-01-25

Description

1one

Изобретение относитс к навигационным устройствам и может найти применение в аппаратуре, измер ющей ускорение силы т жести па подвижном основании.The invention relates to navigation devices and can be used in apparatus measuring gravity acceleration on a movable base.

Известен струнный акселерометр, представл ющий из себ инерционный элемент, раст нутый между двум одинаковыми струнами , кажда из которых своим свободным концом закреплена в корпусе прибора. Струны расположены па одной пр мой, вл ющейс осью чувствительного прибора. Дл предохранепи струп от поперечпого прогиба инерционный элемент креп т к мембране, имеющей малую жесткость в направлении оси чувствительности.A string accelerometer is known, which consists of an inertial element stretched between two identical strings, each of which is fixed in its case with its free end. The strings are located on one straight line, which is the axis of the sensitive instrument. In order to prevent a scab from transverse deflection, the inertial element is attached to a membrane having a low stiffness in the direction of the axis of sensitivity.

Измер емое ускорение определ етс по изменению частот собственных колебаний струн. В приборе предусмотрен специальный возбудитель, поддерживающий колебани строго определенной частоты, и датчики, определ ющие изменение частот струн при наличии ускорени .The measured acceleration is determined by the change in the natural vibration frequencies of the strings. The device has a special exciter that supports oscillations of a strictly defined frequency, and sensors that determine the frequency variation of strings in the presence of acceleration.

Известный прибор обладает только одной измерительной осью и не защищен от действи ускорени , перпендикул рных оси чувствительности . Упругость мембраны со временем мен етс , что приводит к нестабильности измерений. Кроме того, некомпепсационный метод съема информации сокращает динамический диапазон измерени .The known device has only one measuring axis and is not protected from acceleration, perpendicular to the axis of sensitivity. The elasticity of the membrane varies with time, which leads to measurement instability. In addition, the non-compulsory information retrieval method reduces the dynamic range of measurement.

Цель изобретени - компенсаци и регистраци горизонтальных ускорений, действующих на прибор, и измерение ускорени силы т жести.The purpose of the invention is to compensate and record the horizontal accelerations acting on the device, and the measurement of the acceleration of gravity.

Это достигаетс размещением в горизонтальной плоскости вокруг инерционного ферромагнитного элемента четырех электромагнитов двухосного магнитного подвеса, имеющих в стержн х магпитопроводов центральные сквозные отверсти , в каждом из которых расположена одна из четырех струн, на которых раст нут ферромагнитный элемент. В вертикальном направлении ферромагнитный элемент удерживаетс двум электромагнитами магнитного подвеса.This is achieved by placing in the horizontal plane around the inertial ferromagnetic element of four electromagnets of a biaxial magnetic suspension, having central through holes in the magpipeline rods, each of which has one of the four strings on which the ferromagnetic element is located. In the vertical direction, the ferromagnetic element is held by two electromagnets of a magnetic suspension.

На чертеже показан предлагаемый гравиметр .The drawing shows the proposed gravimeter.

Гравиметр содержит сферический ферритовый элемент 1, раст нутый па четырех взаимно перпендикул рных струнах 2, датчики 3 их поперечных колебаний и три нары взаимно перпендикул рных электромагнитов подвеса 4, 5, расположенных соответственноThe gravimeter contains a spherical ferrite element 1, extended by four mutually perpendicular strings 2, sensors 3 of their transverse oscillations and three bunks of mutually perpendicular electromagnets of suspension 4, 5 arranged respectively

по ос м X, У, Z. Электромагниты горизонтального магнитного подвеса имеют в стержп х магнитопровода центральные сквозные отверсти , в которых проход т струны. Струны имеют ленточный профиль и креп тс кon axis X, U, Z. The electromagnets of horizontal magnetic suspension have central through holes in the cores of the magnetic core, in which the strings pass. The strings have a tape profile and are attached to

корпусу прибора через пьезоэлементы вибраторов 6, возбуждающих nonejpe Hfcie колебани струн.the instrument housing through the piezoelectric elements of the vibrators 6, which excite the vibrations of the strings by nonejpe Hfcie.

Работа устройства закошючаетс в следующем .The operation of the device is skipped in the following.

Сигналы поперечных колебаний струн 2 снимаютс датчиком 3, усиливаютс и после удвоени по частоте поступают на пьезоэлемент вибратора 6, возбужда в струнах поперечные колебани . Колебани струны в поперечном направлении с частотой /о вызываютс периодически измен ющимис с частотой ,2/0 1Продольным нат гом. Цепь положительной обратной св зи обеспечивает устойчивые поперечные колебани струн на их собственных частотах.The signals of transverse vibrations of the strings 2 are removed by the sensor 3, amplified and, after doubling in frequency, arrive at the piezoelectric element of the vibrator 6, exciting transversal vibrations in the strings. The oscillations of the string in the transverse direction with a frequency of (i) are caused by periodically varying with a frequency of 2/0 1 with a longitudinal tension. A positive feedback circuit provides stable transverse vibrations of the strings at their own frequencies.

При действии вертикального ускорени происход т одинаковые изменени нат га во всех четырех струнах. Это приводит к равному по величине изменению частоты их собственных колебаний. Обработка полезной информации осуществл етс электронной схемой , котора определ ет одинаковые по знаку и величине изменени частот всех четырех струн. Эта же информаци служит входным сигналом дл управлени вертикальным магнитным подвесом 4.Under the action of vertical acceleration, the same changes of tension in the four strings occur. This leads to an equal magnitude change in the frequency of their own oscillations. The processing of useful information is carried out by an electronic circuit that determines the frequency and frequency of all four strings with the same sign and magnitude. The same information serves as an input to control the vertical magnetic suspension 4.

В цепи отрицательной обратной св зи устройств управлени вертикальным ма)гнитным подвесом наход тс фильтрующие и корректирующие цепи, пропускающие только сигналы на частотах помех (короткопериодные сигналы), например, частоты вибраций, качек судов и т. п. Вертикальный подвес компенсирует изменение одновременного нат га струн, вьтзванного только сигналами помех. Жесткость подвела дл с;игЦал6в помех максимальна .In the negative feedback circuit of control devices of a vertical magnetic suspension, there are filtering and correction circuits that transmit only signals at interference frequencies (short-period signals), for example, vibration frequencies, ship rolls, etc. Vertical suspension compensates for the change of simultaneous tension strings, called only interference signals. Stiffness summed up for s; izCal6v interference maximum.

Дл полезных . длиннопериоднь1х сигналов, которые не . прохбд т через фильтрующие цепи, жёсткост ь BeiJ HKajibHOro магнйтного подвеса практически равна нулю.For useful. long-period signals that are not. Prokhbd t through the filter circuits, BeiJ HKajibHOro magnet suspension hardness is almost zero.

Во врем д еистви горизонтального ускорени его, coctавл к)щие rip ос м X и 7 вызы1зают усиление нат га в одних струнах и ос лабление нат га в струнах им йротйвбположiibix , что вь1зь вает увеличение собственной частоть поперечнь1х к:рлебаний одних струн и сбответствук щее уменьшение - у других.During horizontal acceleration, the coaxial rim of axes X and 7 cause an increase in tension in one strings and an easing of tension in the strings immobilized iibix, which increases the natural frequency of the transverse to: the pulsation of some strings and the jaws of an antenna increasing the frequency of the transverse one to: decrease in others.

Выдел ема рйзн6стн;а частота колебаний дйух прртИйопОлбжных струн вл етс входнйм сигналом дл управлени горизонтальным ма1гнитным подвесом 5, оси которого совпадают с этими струнами. Электромагниты создают усили , компенсйру-ющйе разности нат га струн по каждой оси и, следовательно , действие горизонтальных ускорений ..The extracted frequency is 610; the oscillation frequency of the two optical strings is an input signal for controlling a horizontal magnetic suspension 5 whose axes coincide with these strings. Electromagnets create an effort to compensate for the difference in tension of the strings along each axis and, therefore, the action of horizontal accelerations.

Дл регистрации горизонтальных ускореНИИ используетс электронна схема, выдел юща сигналы разностной частоты в каждом .горизонтальном магнитном подвесе.For registration of horizontal accelerators, an electronic circuit is used that extracts the signals of the difference frequency in each horizontal magnetic suspension.

По двум сигнал ам разнЬстной частоты, пропорциональным ортогональнйм составЛЯ1ЮЦ1ИМ горизонтального направлени вычисл етс амплитуда и направление вектора горизонтального ускорени .The amplitude and the direction of the horizontal acceleration vector are calculated from two signals with a difference frequency proportional to the orthogonal component of the horizontal direction.

Благодар вводу в трехосные магнитные подвесы и в устройства измерени фильтруЮ .ЩИХ и корректирующих цепей, компенсирующих вли ние вредных сигналов, (гравиметр может быть использован дл измерени ускорени силы т жести на подвижной основании , где вредными сигналами могут быть периодические горизонтальные и вертикальные ускорени , вызванные качкой, вибрацией судна и т. п. Предлагаемое устройство позвол ет измер ть ускорени по трем ос м, а также -увеличи ает динамический диапазон измерени , благодар использованию магнитных подвесов.Due to the introduction of triaxial magnetic suspensions and filter measurement devices, THREADS and corrective circuits, compensating for the influence of harmful signals (the gravimeter can be used to measure the acceleration of gravity on a movable base, where the harmful signals can be periodic horizontal and vertical accelerations caused by rocking, vibration of the vessel, etc. The proposed device allows you to measure accelerations on three axes, and also increases the dynamic range of the measurement by using magnetic suspensions ov

Предмет изобретени Subject invention

Струнный гравиметр, содержащий ферроЛ1агнйтНь1й элёйёйт раст нутый на четь1рех гориз6нтальнь1х ст рунах, дйчйки aiCTOTbi их поперечных колеёаний ij два зЛёктр6магнйта вертикального подвеса )6магнйтй6го элемента , отличающийс тем, что, с целью компенсац йи вли ни г6риз6н альных составл ;ю1цйх ускорёнйй на прказанй Гравиметра и их регйс грации, в нём в горйзойтальной плоскости BOKpyir ферромйгнитного элемента расположены четыре электр6ма;гнита ДвухосногоIncluded in the application is a limited history of the rest of your business. the regis of grace, in it in the horizoital plane BOKpyir of the ferromigning element there are four electr6ma; gnita of Biaxial

магнйтнс1го подвеса, в стержн хmagnet suspension, in rods

.магНйтРпроводов и;ентральнь1е сквозные отвёрстй , в каждом из кото1эйх расположёна.MagNytRprovodov and; centrally through hole, in each of which is located

одна из четырех струн.one of the four strings.