PL245653B1

PL245653B1 - Device for tilt calibration of the dynamic gravity sensor

Info

Publication number: PL245653B1
Application number: PL432667A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Pyrchla; Krzysztof Pyrchla; Marek Przyborski; Jakub Szulwic; Patrycja Żulewska; Mateusz Szwaba
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2024-09-16
Also published as: PL432667A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ przyrządu do przechyłowej kalibracji sensora grawimetru dynamicznego, którego obszarem zastosowań są: techniki pomiarowe elementów pól fizycznych dotyczących zwłaszcza siły ciężkości oraz jej przyspieszenia, a także, geofizyka i hydrografia. Układ przyrządu według zgłoszenia zawiera stelaż, posadowiony na stabilnym stole (9), w kształcie litery „T”, składający się z szyny wzdłużnej (1) oraz przytwierdzonej do niej na jednym z końców, poprzecznej (2). Na przeciwległym końcu szyny (1) oraz na obu końcach szyny (2) zainstalowane są zespoły regulacyjne złożone z prowadnika (3) i śruby poziomującej (4) - mikrometrycznej. Na środku szyny (1) posadowiony jest pasowany do niej nośnik szynowy (5), a do niego montowane są w montażu pasowanym - podstawa (6) do montażu grawimetru, oraz do niej, element montażowy (8) grawimetru. Montaż tych elementów jest pasowany i bezluzowy. Na szynie (1) zamontowane są także elementy odbłyśnikowe (7) na które skierowane są wiązki światła generowane przez tachimetr (10) posadowiony na statywie przed stołem (9).The subject of the application is a device system for tilt calibration of a dynamic gravity sensor, the area of application of which is: measurement techniques of physical field elements concerning in particular gravity and its acceleration, as well as geophysics and hydrography. The device system according to the application comprises a frame, placed on a stable table (9), in the shape of the letter "T", consisting of a longitudinal rail (1) and a transverse rail (2) attached to it at one of its ends. At the opposite end of the rail (1) and at both ends of the rail (2) there are installed adjustment units consisting of a guide (3) and a leveling screw (4) - micrometric. In the middle of the rail (1) there is placed a rail carrier (5) fitted to it, and to it are mounted in a fitted assembly - a base (6) for mounting the gravimeter, and to it, a mounting element (8) of the gravimeter. The assembly of these elements is fitted and backlash-free. Reflector elements (7) are also mounted on the rail (1) and the light beams generated by the tachymeter (10) placed on a tripod in front of the table (9) are directed at them.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do przechyłowej kalibracji sensora grawimetru dynamicznego.The subject of the invention is a device for tilt calibration of a dynamic gravimeter sensor.

Obszar zastosowań przedmiotu wynalazku to techniki pomiarowe elementów pól fizycznych dotyczących zwłaszcza siły ciężkości oraz jej przyspieszenia, a także geofizyka i hydrografia.The scope of applications of the subject of the invention includes measurement techniques for elements of physical fields relating in particular to gravity and its acceleration, as well as geophysics and hydrography.

Proces kalibracji sensorów grawimetrów dynamicznych jest skomplikowany. Można go przeprowadzić tylko przy użyciu specjalnego sprzętu z udziałem wysoko wykwalifikowanego personelu. Najczęściej stosowanym sprzętem są stoły przechyłowe. Stół przechylany jest kilka razy parami powyżej i poniżej horyzontu. W rezultacie uzyskuje się zależność wskazania grawimetru „V” od kąta pochylenia „Θ”. Najczęściej jest to wykonywane w laboratoriach producentów grawimetrów co pięć lat. Czynność ta wymaga od użytkownika przetransportowania sensora grawimetru do i od producenta. Główni producenci grawimetrów dynamicznych mają swoje siedziby i laboratoria w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Rosji. Oprócz wymienionej metody, stosowane są jeszcze cztery zasadnicze inne metody kalibracji. Pierwszą z nich jest kalibracja przy użyciu ciągów pionowych lub poziomych wartości przyspieszenia siły ciężkości, zwanych liniami kalibracyjnymi, w których efekty przyspieszenia siły ciężkości są obliczane teoretycznie lub mierzone za pomocą „skalibrowanych instrumentów”. Druga z metod to kalibracja z wykorzystaniem platformy, wykonującej ruchy pionowe, wytwarzającej układ nieinercjalny. Kolejna metoda kalibracji wykorzystuje masy testowe. Ostatnia z metod to metoda kalibracji przez porównanie, przy czym jej realizacja polega na rejestracji równoległej z innymi skalibrowanymi grawimetrami, albo rejestracja równoległa z grawimetrem absolutnym, względnie rejestracja na stacjach podstawowych, na których zostały pomierzone wartości przyspieszenia siły ciężkości przy użyciu grawimetrów absolutnych, przy czym parametry pływów i środowiska są dobrze znane. Powyższe techniki są najczęstszymi metodami rejestrowania grawimetrów. Metoda kalibracji wykonywana w laboratoriach z wykorzystaniem mas testowych realizowana jest na dwa sposoby - pod grawimetr toczy się kula albo torus pierścieniowy wokół grawimetru, porusza się w płaszczyźnie pionowej. Za pomocą tych metod można generować jedynie niewielkie zmiany grawitacji, a zatem wymagana jest wysoka rozdzielczość instrumentalna. Problematyka kalibracji instrumentarium dla grawimetrii jest szeroko opisana w literaturze specjalistycznej. Najpoważniejsze publikacje to: E.A. Boyarsky and L.V. Afanasyeva. “Magellan-2 universal software package for the processing and analysis of aero and marine gravity measurements”, Gyroscopy and Navigation, 1(2):146-154, 2010 r.; Bruno Meurers “Aspects of gravimeter calibration by time domain comparison of gravity records”, Bull Inf Mar'ees Terr, 135:10643-10650, 2002 r.; Arne Vestergaard Olesen “Improved airborne scalar gravimetry for regional gravity field mapping and geoid determination”, Copenhagen: University of Copenhagen, 2002 r.; B. Richter, H. Wilmes, and I. Nowak “The Frankfurt calibration system for relative gravimeters”, Metrologia, 32(3):217, 1995 r. - przedmiot publikacji w części zgłoszony był do ochrony w narodowym Urzędzie Patentowym; A.V. Sokolov, A.A. Krasnov, L.S. Elinson, V.A. Vasil’ev, and L.K. Zheleznyak “Calibration of the chekan-AM gravimeter by a tilting method”, Gyroscopy and Navigation, 6(4):288-293, 2015 r. - przedmiot publikacji w wybranym zakresie wcześniej był zgłoszony do ochrony w narodowym Urzędzie Patentowym ; M. Van Ruymbeke, A. Somerhausen, and N. Grammatica “Calibration of gravimeters with the vrr 8601 calibration platform”, Metrologia, 32(3):209, 1995 r. także i ten przedmiot publikacji poprzedzająco w części zgłoszony był do ochrony w narodowym Urzędzie Patentowym; P. Varga, A. Haj’osy, and G. Csap’o “Laboratory calibration of Lacoste-Romberg type gravimeters by using a heavy cylindrical ring” Geophysical Journal International, 120(3):745-757, 1995 r. - również, w części, przedmiot publikacji zgłoszony był wcześniej do ochrony w narodowym Urzędzie Patentowym. Przedmiotowo właściwym dla niniejszego zgłoszenia jest rozwiązanie opisane w dokumencie: CN109752769, „Parameter calibration method of measurement device for gravity meter stable platform”. Wszystkie powyżej wymienione publikacje dotyczą tematu rozwiązań technicznych przedmiotowo zbliżonych do przedmiotu niniejszego zgłoszenia, zwłaszcza w aspekcie wyniku końcowego jakim jest oznaczenie wartości i znaku poprawki jaką należy uwzględnić przy opracowywaniu wyników pomiarów grawimetrycznych, przy czym korekta może być uwzględniana zarówno w sposób analityczny jednostkowo, albo poprzez wprowadzenie jej na stałe, przykładowo przez umieszczenie jej w algorytmie obsługującym procedurę pomiarów i rejestracji. Cel techniczny powyższych rozwiązań jest zbliżony do celu uzyskiwanego przez rozwiązanie według zgłoszenia, jednak środki techniczne użyte w przyrządzie są znacząco różne od tych stanowiących stan techniki. Znane są także rozwiązania techniczne opisane w dokumencie patentowym PL 110083 „Sposób i urządzenie do pomiaru ugięcia elementów sprężystych płaskich” oraz w dokumencie patentowym PL/EP 2063292 „Kalibrowanie wielowiązkowego urządzenia sonarowego”, w których zastosowane zostały środki techniczne występujące w zgłaszanym rozwiązaniu, takie jak precyzyjne śruby regulacyjne oraz optometryczne elementy do pomiaru odchyleń kątowych, jednak ich użycie nakierowane jest na osiągnięcie zupełnie innego celu technicznego.The process of calibrating dynamic gravity sensor sensors is complicated. It can only be performed using special equipment involving highly qualified personnel. The most commonly used equipment is tilting tables. The table is tilted several times in pairs above and below the horizon. As a result, the dependence of the gravimeter reading "V" on the tilt angle "Θ" is obtained. This is most often done in the laboratories of gravity manufacturers every five years. This operation requires the user to transport the gravimeter sensor to and from the manufacturer. The main manufacturers of dynamic gravity meters have their headquarters and laboratories in the United States, Canada, and Russia. In addition to the above method, four other basic calibration methods are used. The first is calibration using vertical or horizontal series of gravity acceleration values, called calibration lines, in which the effects of gravity acceleration are calculated theoretically or measured using "calibrated instruments." The second method is calibration using a platform that performs vertical movements, creating a non-inertial system. Another calibration method uses test masses. The last method is the calibration by comparison method, where its implementation consists in parallel recording with other calibrated gravimeters, or parallel recording with an absolute gravimeter, or recording at basic stations, where the values of the acceleration of gravity were measured using absolute gravimeters, where the tidal and environmental parameters are well known. The above techniques are the most common methods of recording gravimeters. The calibration method performed in laboratories using test masses is implemented in two ways - a ball or a ring torus rolls under the gravimeter, moves in a vertical plane. Using these methods, only small changes in gravity can be generated, and therefore high instrumental resolution is required. The problem of calibrating gravimetric instruments is widely described in the specialist literature. The most important publications are: E.A. Boyarsky and L.V. Afanasyeva. “Magellan-2 universal software package for the processing and analysis of aero and marine gravity measurements”, Gyroscopy and Navigation, 1(2):146-154, 2010; Bruno Meurers “Aspects of gravimeter calibration by time domain comparison of gravity records”, Bull Inf Mar'ees Terr, 135:10643-10650, 2002; Arne Vestergaard Olesen “Improved airborne scalar gravimetry for regional gravity field mapping and geoid determination”, Copenhagen: University of Copenhagen, 2002; B. Richter, H. Wilmes, and I. Nowak “The Frankfurt calibration system for relative gravimeters”, Metrologia, 32(3):217, 1995 - the subject of the publication was partly registered for protection in the National Patent Office; A.V. Sokolov, A.A. Krasnov, L.S. Elinson, V.A. Vasil’ev, and L.K. Zheleznyak “Calibration of the chekan-AM gravimeter by a tilting method”, Gyroscopy and Navigation, 6(4):288-293, 2015 - the subject of the publication in the selected scope was previously filed for protection with the National Patent Office; M. Van Ruymbeke, A. Somerhausen, and N. Grammatica “Calibration of gravimeters with the vrr 8601 calibration platform”, Metrologia, 32(3):209, 1995 - also this subject of the publication was previously filed for protection in the National Patent Office; P. Varga, A. Haj’osy, and G. Csap’o “Laboratory calibration of Lacoste-Romberg type gravimeters by using a heavy cylindrical ring” Geophysical Journal International, 120(3):745-757, 1995 - also, in part, the subject of the publication was previously filed for protection in the national Patent Office. The subject matter relevant to this application is the solution described in the document: CN109752769, “Parameter calibration method of measurement device for gravity meter stable platform”. All of the above-mentioned publications concern the subject matter of technical solutions similar to the subject matter of this application, especially in the aspect of the final result, which is the designation of the value and sign of the correction to be taken into account when developing the results of gravimetric measurements, whereby the correction can be taken into account both analytically individually, or by introducing it permanently, for example by placing it in the algorithm supporting the measurement and recording procedure. The technical purpose of the above solutions is similar to the purpose achieved by the solution according to the application, however, the technical means used in the device are significantly different from those constituting the state of the art. There are also known technical solutions described in patent document PL 110083 "Method and device for measuring the deflection of flat elastic elements" and in patent document PL/EP 2063292 "Calibration of a multi-beam sonar device", in which the technical means present in the reported solution were used, such as precise adjustment screws and optometric elements for measuring angular deviations, however, their use is aimed at achieving a completely different technical purpose.

Głównym problemem przy wykonywaniu kalibracji z wykorzystaniem opisanych technik pomiarowych jest konieczność stosowania wysoce specjalistycznego sprzętu. Dodatkowo każda z przedstawionych technik posiada wady dla niej charakterystyczne. Kalibracja z wykorzystaniem punktów o znanych wartościach przyspieszenia ziemskiego - linii kalibracyjnej, wymaga wcześniejszego zbudowania i utrzymania takiej linii. Jest to procedura kosztowna, ponieważ nie w każdych warunkach geograficznych można taką linię zbudować, do jej wykonania potrzeba przy najmniej jednego dobrze skalibrowanego grawimetru, a w celu uzyskania dużych zmian wartości „g” linia musi być z reguły długa lub wykorzystywać korzystne warunki geograficzne, przykładowo duże zmiany wysokości. Kalibracja z wykorzystaniem platformy oscylacyjnej rozwiązuje problem zależności od warunków geograficznych ale pociąga za sobą inne utrudnienia. Sama platforma jest urządzeniem wysoce specjalistycznym, które musi być wykonane z dużą precyzją. Ruch powinien mieć stosunkowo niedużą amplitudę, częstotliwość, z którą wykonywane są wibracje musi mieścić się w zakresie pasma pomiarowego grawimetru, czyli od mikroherców do pojedynczych herców. Ruch musi być wykonywany możliwe płynnie z wykluczeniem wszystkich szarpnięć, a przechyły w trakcie podnoszenia muszą być również tak małe, by można je było uznać za pomijalne. Wymagania mechaniczne na budowę takiego urządzenia są więc mocno wyśrubowane, a uzyskany produkt jest wysoce specjalistyczny. Typowa platforma nie umożliwia również kalibracji przechyłomierzy grawimetru, a więc nie jest odpowiednia do grawimetrów dynamicznych, dla których są one równie ważne. Kalibracje z wykorzystaniem masy testowej pozwalają na osiągnięcie znaczonej precyzji, ponieważ wartość pobudzenia jest dobrze określona. Wymaga jednak dużego zaplecza sprzętowego. Ze względu na małą wartość stałej grawitacji wielkość masy próbnej musi być znacząca, aby uzyskać nawet niewielkie zmiany przyspieszenia grawitacyjnego. W połączeniu z koniecznością jej przemieszczania stanowi to wyzwanie inżynierskie i podnosi kosztowność projektu. Kalibracje poprzez porównanie mają zasadniczo dwie wspólne wady. Po pierwsze wymagają pobudzenia, które będzie w równym stopniu oddziaływać na oba przyrządy pomiarowe. Naturalnym wyborem takiego pobudzenia mogą być pływy skorupy ziemskiej. Posiadają one amplitudę o wartości około 150 mikro Gala i są wolnozmienne z pozycją na powierzchni Ziemi. Będą więc równo oddziaływać na blisko umieszczone instrumenty. Ich częstotliwość jest jednak niewielka rzędu 2 cykli na dzień, dlatego w celu zebrania odpowiedniej ilości danych trzeba prowadzić pomiary przez długi okres. Kolejny problem stanowi konieczność wykorzystywania urządzenia wzorcowego przez cały okres pomiaru. Urządzenie musi być bardziej stabilne niż sensor badany. Z tych względów pomiar tego typu jest procedurą kosztowną i czasochłonną. Wymienione w stenie techniki sposoby i urządzenia do kalibracji sensorów grawimetrów dynamicznych, dotyczą rozwiązań zainstalowanych trwale w laboratoriach pomiarowych certyfikujących przedmiotowe sensory. Każdorazowa potrzeba wykonania takiej kalibracji skutkuje koniecznością przetransportowania sensora - samego albo osadzonego w specjalizowanym urządzeniu, do producenta sprzętu, nierzadko oddalonego o tysiące kilometrów. Sprzęt musi być bardzo dobrze zabezpieczony, z uwagi na fakt, iż urządzenia takie są bardzo kosztowne w zakupie, również transport do laboratorium i z powrotem jest obarczony wysokim kosztem. Ponad to grawimetr nie może być używany przez właściciela przez czas niezbędny do przeprowadzenia kalibracji - nierzadko jest to kilka tygodni a nawet miesięcy.The main problem when performing calibration using the described measurement techniques is the need to use highly specialized equipment. Additionally, each of the presented techniques has its own characteristic drawbacks. Calibration using points with known values of the gravitational acceleration - a calibration line, requires the prior construction and maintenance of such a line. This is an expensive procedure, because such a line cannot be built in all geographical conditions, at least one well-calibrated gravimeter is needed to make it, and in order to obtain large changes in the "g" value, the line must usually be long or use favorable geographical conditions, for example large changes in height. Calibration using an oscillating platform solves the problem of dependence on geographical conditions, but entails other difficulties. The platform itself is a highly specialized device that must be made with high precision. The movement should have a relatively small amplitude, the frequency with which the vibrations are performed must be within the range of the gravimeter's measurement band, i.e. from microhertz to single hertz. The movement must be performed as smoothly as possible, excluding all jerks, and the tilts during lifting must also be so small that they can be considered negligible. The mechanical requirements for the construction of such a device are therefore very strict, and the resulting product is highly specialized. A typical platform also does not allow the calibration of the gravimeter's tiltmeters, and is therefore not suitable for dynamic gravimeters, for which they are equally important. Calibrations using a test mass allow for achieving significant precision, because the excitation value is well-defined. However, it requires a large hardware base. Due to the low value of the gravitational constant, the size of the test mass must be significant in order to obtain even small changes in the gravitational acceleration. Combined with the need to move it, this is an engineering challenge and increases the project's cost. Calibrations by comparison have two common disadvantages. First, they require an excitation that will affect both measuring instruments to the same extent. A natural choice for such an excitation may be the tides of the Earth's crust. They have an amplitude of about 150 microGal and are slowly changing with the position on the Earth's surface. They will therefore affect closely placed instruments equally. However, their frequency is low, on the order of 2 cycles per day, so in order to collect the appropriate amount of data, measurements must be carried out over a long period. Another problem is the need to use a reference device throughout the measurement period. The device must be more stable than the sensor being tested. For these reasons, this type of measurement is an expensive and time-consuming procedure. The methods and devices for calibrating dynamic gravity sensors listed in the technical document concern solutions permanently installed in measurement laboratories certifying the sensors in question. Each time such calibration is needed, the sensor must be transported - either alone or embedded in a specialized device - to the equipment manufacturer, often thousands of kilometers away. The equipment must be very well secured, due to the fact that such devices are very expensive to purchase, and transport to the laboratory and back is also burdened with high costs. Moreover, the gravimeter cannot be used by the owner for the time necessary to perform calibration - often several weeks or even months.

Przyrząd do przechyłowej kalibracji sensora grawimetru dynamicznego w istocie wykonania zawiera stelaż zestawiony z listwy wzdłużnej będącej w istocie szyną optyczną, do której na jej jednym z końców, trwale, symetrycznie zainstalowana jest listwa poprzeczna - podtrzymująca. Na przeciwległym końcu listwy wzdłużnej oraz na obu końcach listwy poprzecznej, poziomo osadzone są prowadniki, w których pionowo posadowione są śruby poziomujące regulowane. Na listwie wzdłużnej, w środkowym sektorze, posadowiony jest nośnik szynowy, do którego przytwierdzana jest podstawa montażowa przeznaczona do osadzania elementu mocującego sensor grawimetru. Przed tym elementem oraz na końcu listwy wzdłużnej, bezpośrednio przed prowadnikiem śruby poziomującej zainstalowane są elementy odbłyśnikowe dla tachimetru. Stelaż posadowiony jest na odpowiednio przygotowanym stole o wysokostabilnej konstrukcji uniemożliwiającej jakiekolwiek ruchy w którymkolwiek kierunku. Listwa wzdłużna wykonana jest z wieloprofilowego kształtownika, a nośnik szynowy, jest na niej posadowiony, precyzyjnie bez luzów wzdłużnych i poprzecznych. Podstawa montażowa wraz z elementem do montażu gra wimetru wykonane są także bardzo precyzyjnie, odwzorowane do kalibrowanego egzemplarza grawimetru, by wyeliminować jakiekolwiek przemieszczanie się grawimetru podczas kalibracji, z wyjątkiem tych przemieszczeń, które są zamierzone w procesie kalibracji. Śruby poziomujące, w istocie są śrubami z naciętym na nich gwintem drobnozwojnym, którego skok nie powinien być większy niż jeden milimetr. Użycie śrub z gwintem o skoku mniejszym niż jeden milimetr skutkuje poprawą dokładności procesu kalibracji oraz znacząco ułatwia i przyspiesza proces kalibracji.The device for tilt calibration of the dynamic gravity sensor in its design essentially comprises a frame composed of a longitudinal strip which is in fact an optical rail, to which a transverse - supporting strip is permanently and symmetrically installed at one of its ends. At the opposite end of the longitudinal strip and at both ends of the transverse strip, guides are mounted horizontally, in which adjustable leveling screws are mounted vertically. On the longitudinal strip, in the middle sector, a rail carrier is mounted, to which a mounting base is attached, intended for mounting the gravimeter sensor mounting element. In front of this element and at the end of the longitudinal strip, directly in front of the leveling screw guide, reflector elements for the tachymeter are installed. The frame is mounted on a suitably prepared table with a highly stable structure that prevents any movement in any direction. The longitudinal strip is made of a multi-profile shape, and the rail carrier is placed on it, precisely without longitudinal and transverse play. The mounting base, together with the gravimeter mounting element, are also made very precisely, mapped to the calibrated gravimeter copy, to eliminate any movement of the gravimeter during calibration, except for those movements that are intended in the calibration process. Leveling screws are in fact screws with a fine-pitch thread cut on them, the pitch of which should not be greater than one millimeter. The use of screws with a thread pitch of less than one millimeter results in improved accuracy of the calibration process and significantly facilitates and speeds up the calibration process.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym Fig. 1 - pokazuje widok przyrządu z boku, Fig. 2 - schemat aksjonometryczny przyrządu, zaś Fig. 3 - widok złożeniowy przyrządu.The subject of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 - shows a side view of the device, Fig. 2 - an axiometric diagram of the device, and Fig. 3 - an exploded view of the device.

Przedmiot wynalazku w przedmiocie wykonania posiada stelaż zestawiony z listwy wzdłużnej 1 pełniącej jednocześnie funkcję szyny optycznej oraz przytwierdzonej trwale i symetrycznie do jednego z jej końców, listwy poprzecznej 2 pełniącej funkcję szyny podtrzymującej. Na jej końcach oraz na przeciwległym końcu listwy wzdłużnej 1 zainstalowane są prowadniki 3 wiodące śruby poziomujące 4. Listwa wzdłużna 1 wykonana jest z metalowego profilu cztero kształtowego półotwartego, zaś listwa poprzeczna 2 jest sztabą metalową pełną. Śruby poziomujące 4 są śrubami z naciętym gwintem zewnętrznym o skoku 0,7 milimetra. Sam rodzaj gwintu, sposób jego nacięcia na śrubach oraz w tulei wiodącej prowadnika 3, jest taki, że tworzy zespół regulacyjny, praktycznie bezluzowy. Na listwie 1 w połowie jej długości posadowiony jest nośnik szynowy 5, na którym jest osadzona podstawa 6 do montażu grawimetru, do której doinstalowuje się element montażowy 8 grawimetru, przy czym wzajemne połączenia tych elementów są pasowane by nie było pomiędzy nimi żadnych luzów. Również na listwie 1 przy końcu, w którym osadzony jest zespół regulacyjny 3 i 4, od góry zamontowany jest element odbłyśnikowy 7. Taki sam element zamontowany jest także przed elementem montażowym 8 grawimetru. Stelaż do pracy osadzony jest na stole 9, którego konstrukcja i inne walory zapewniają stabilne posadowienie, by uniemożliwić jakiekolwiek przemieszczenia się. Poza stołem 9 na przedłużeniu listwy 1, w jej osi w pewnej odległości instalowany jest tachimetr 10 współpracujący z elementami odbłyśnikowymi 7. Odległość tachimetru 10 od stołu 9 warunkowana jest geometrią pomieszczenia oraz parametrami tachimetru 10. Im ta odległość jest większa to i baza pomiarowa także jest większa i tym samym pomiar wartości kąta przechyłu jest dokładniejszy.The subject of the invention in the subject of the implementation has a frame composed of a longitudinal strip 1 simultaneously acting as an optical rail and a transverse strip 2 permanently and symmetrically attached to one of its ends, acting as a supporting rail. At its ends and at the opposite end of the longitudinal strip 1, guides 3 leading levelling screws 4 are installed. The longitudinal strip 1 is made of a semi-open four-shaped metal profile, while the transverse strip 2 is a solid metal bar. The levelling screws 4 are screws with a cut external thread with a pitch of 0.7 millimetres. The type of thread itself, the way it is cut on the screws and in the guide sleeve of the guide 3, is such that it creates a practically backlash-free regulating assembly. On the strip 1, in the middle of its length, a rail carrier 5 is mounted, on which a base 6 for mounting the gravimeter is mounted, to which the mounting element 8 of the gravimeter is installed, whereby the mutual connections of these elements are fitted so that there is no play between them. Also on the strip 1 at the end, in which the adjustment unit 3 and 4 are mounted, a reflector element 7 is mounted from above. The same element is also mounted in front of the mounting element 8 of the gravimeter. The work frame is mounted on a table 9, the construction and other features of which ensure a stable foundation to prevent any movement. Outside the table 9, on the extension of the strip 1, at a certain distance along its axis, a tachymeter 10 is installed, cooperating with reflector elements 7. The distance of the tachymeter 10 from the table 9 is determined by the geometry of the room and the parameters of the tachymeter 10. The greater this distance, the larger the measurement base and therefore the more accurate the measurement of the tilt angle value.

Przyrząd będący przedmiotem wynalazku jest szczególnie właściwym dla przechyłowej metody kalibracji grawimetrów dynamicznych. W przypadku tej metody pomiaru, zminimalizuje się możliwie dużą ilość czynników wpływających na wynik pomiaru. Ze względu na relatywnie niewielki czas pomiaru, szczególnie w porównaniu z metodami porównawczymi, czynniki takie jak modulacja pływowa i dryft instrumentalny mają niewielki wpływ na błąd pomiaru. Pomiar wykonywany jest metodą krokową, ława zatrzymuje się przy danym wychyleniu, więc składnik siły bezwładności indukowanej przez oscylator pionowy, jest również pomijalny. Zmiana położenia pionowego ławy w trakcie cyklu pomiarowego jest również mała, więc czynnik ten może być pominięty lub doliczony jako poprawka wyższego rzędu. Najistotniejszym czynnikiem wpływającym na zmianę odczytu przyrządu jest efekt pochylenia, którego kontrolowanie stanowi istotę prezentowanego rozwiązania. Ważną zaletą metody realizowanej przez przyrząd jest to, że urządzenie jest przenośne i kalibrację można przeprowadzić na miejscu. Metodę przechyłu wykorzystaną do kalibracji elementu pomiarowego realizowaną przez przedmiot wynalazku można stosować dla wszystkich typów grawimetrów względnych. Główną zaletą nowej technologii kalibracji jest fakt, że nie ma potrzeby stosowania precyzyjnych obrotowo-przechyłowych stołów. Czujnik grawitacji można przechylać dzięki ławie optycznej połączonej ze śrubami mikrometrycznymi, czyli w oparciu o podzespoły o szerokim zastosowaniu pomiarowym. Konstrukcja pozwoliła określać kąty przechyłu, nie bazuje więc jedynie na wskazaniach sensorów urządzenia badanego i pozwala na sprawdzenie dokładności zewnętrznej.The device that is the subject of the invention is particularly suitable for the tilt method of calibrating dynamic gravity meters. In the case of this measurement method, as many factors influencing the measurement result as possible are minimized. Due to the relatively short measurement time, especially in comparison with comparative methods, factors such as tidal modulation and instrumental drift have a small impact on the measurement error. The measurement is performed using the step method, the bench stops at a given deflection, so the component of the inertial force induced by the vertical oscillator is also negligible. The change in the vertical position of the bench during the measurement cycle is also small, so this factor can be omitted or added as a higher-order correction. The most important factor influencing the change in the reading of the device is the tilt effect, the control of which is the essence of the presented solution. An important advantage of the method implemented by the device is that the device is portable and the calibration can be performed on site. The tilt method used to calibrate the measuring element implemented by the subject of the invention can be used for all types of relative gravity meters. The main advantage of the new calibration technology is the fact that there is no need to use precise tilt-rotary tables. The gravity sensor can be tilted thanks to the optical bench connected to micrometric screws, i.e. based on components with a wide range of measuring applications. The design allows determining tilt angles, so it is not based only on the readings of the tested device's sensors and allows checking the external accuracy.

Claims

1. A device for tilt calibration of a dynamic gravity sensor, having a frame made of profiled sections and containing position adjustment elements in the form of fine-threaded screws and optometric elements for measuring angular deviations, characterized in that the frame of the device is a longitudinal strip (1) with rigid shape characteristics to which a transverse strip (2) is symmetrically attached transversely at one of its ends, at the ends of which and at the opposite end of the longitudinal strip (1) guides (3) are installed with leveling screws (4) mounted in them, being screws with a micrometer thread pitch, and on the upper surface of the strip (1), a rail carrier (5) is mounted, to which mounting elements (6) and (8) of the gravity meter are installed, respectively directly and indirectly, furthermore on the strip (1) in front of its adjustment unit (3) and (4), and behind the mounting element (8) of the gravity meter, reflector elements (7) cooperating with the tachymeter (10) are mounted, and the device itself is placed on a stable table (9).

2. A device according to claim 1, characterized in that the leveling screws (4) have an external thread cut with a pitch of no more than one millimeter, preferably smaller, wherein the same thread as to the pitch and type, only internal, is cut in the guide sleeve of the guide (3), and the type of thread and the method of its cutting in the elements (3) and (4) of the adjustment unit are such as to eliminate, in such a threaded connection, both longitudinal, transverse and circumferential play.

3. A device according to claim 1, characterized in that the longitudinal strip (1) simultaneously functions as an optical strip and is preferably made of a metal homogeneous multi-profile section, while the transverse strip (2), functionally supporting, is made of a metal bar section.

4. A device according to claim 1, characterized in that the mounting element (8) is a close and play-free fit with the base socket (6) for mounting the gravimeter, which is also a play-free fit with the rail carrier (5) mounted on the rail (1) for the duration of the calibration process, with the simultaneous possibility of moving the gravimeter assembly along the strip (1), if such a need arises during calibration.

5. A device according to claim 1, characterized in that the device frame is placed on a table (9), the construction of which ensures stability of the installation, and in front of the table (9), on a tripod, a tachymeter (10) is placed in such a way that its two light beams are directed at the reflecting elements (7), respectively the front and rear ones, placed on the strip (1).