RU1589828C

RU1589828C - Gravity meter

Info

Publication number: RU1589828C
Authority: RU
Inventors: О.Б. Кирста; Г.В. Керимов
Original assignee: Кирста Олег Богданович
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: geophysical instrumentation. SUBSTANCE: gravity meter has sensitive system, additional sensitive system having smaller measurement range than main one is provided with master system. Additional sensitive system displays enhanced mechanical sensitivity as compared with main one and makes it possible to measure small differences of acceleration of gravitational force with higher precision. Master system accurately sets force adequate to value of difference of acceleration of gravitational force between points measured by main sensitive system. It compensates for corresponding deviations of sensitive element of additional sensitive system and brings it out into working range. Additional sensitive system measures deviation of real difference of acceleration of gravitational force between points from predetermined one. EFFECT: increased precision of measurements. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть применено при проведении высокоточных относительных измерений ускорения силы тяжести. The invention relates to geophysical instrumentation and can be applied when conducting high-precision relative measurements of the acceleration of gravity.

Цель изобретения повышение точности измерений. The purpose of the invention is the improvement of measurement accuracy.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого гравиметpа; на фиг.2 схема задающего устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed gravimeter; figure 2 diagram of the master device.

Предлагаемый гравиметр включает в себя основную 1 и дополнительную 2 чувствительные системы. Последняя, кроме того, снабжена задающей системой 3. Чувствительные системы содержат чувствительные элементы 4 и 5, индикаторы 6 и 7 малых перемещений, регистрирующие устройства 8 и 9, диапазонные устройства 10 и 11, устройства 12 и 13 для компенсации и измерения силы тяжести, устройства 14 и 15 для компенсации действия температуры, устройства 16 и 17 для нивелирования чувствительных элементов, устройства 18 и 19 для компенсации влияния атмосферного давления. Задающая система 3 содержит устройство 20 ввода информации, микропроцессорное устройство 21 управления и обработки данных, устройство 22 отображения, цифро-аналоговый преобразователь 23 и задающее устройство 24. The proposed gravimeter includes a primary 1 and an additional 2 sensitive systems. The latter, in addition, is equipped with a master system 3. Sensitive systems contain sensitive elements 4 and 5, indicators 6 and 7 of small displacements, recording devices 8 and 9, range devices 10 and 11, devices 12 and 13 for compensating and measuring gravity, devices 14 and 15 for compensating for the action of temperature, devices 16 and 17 for leveling sensitive elements, devices 18 and 19 for compensating for the effect of atmospheric pressure. The master system 3 comprises an information input device 20, a microprocessor control and data processing device 21, a display device 22, a digital-to-analog converter 23, and a driver 24.

Чувствительный элемент 5, с которым связано задающее устройство 24, состоит из рычага 25 с грузом 26, имеющего ось 27 вращения, и прикрепленной к нему пружины 28. The sensing element 5, to which the driver 24 is connected, consists of a lever 25 with a load 26 having a rotation axis 27 and a spring 28 attached thereto.

Задающее устройство 24 выполнено в виде конденсатора, состоящего из двух неподвижных пластин 29, и подвижной пластины 30, жестко связанной с рычагом 25 чувствительного элемента 5. The master device 24 is made in the form of a capacitor, consisting of two fixed plates 29, and a movable plate 30, rigidly connected with the lever 25 of the sensing element 5.

Диапазон измерений основной чувствительной системы 1 достигает 5000 мГал при погрешности измерений 0,01-0,03 мГал. Для регистрации изменения положения груза в ней применяется индикатор 6 малых перемещений. Мерой разности ускорения силы тяжести является значение тока. На одно измерение основной чувствительной системой 1 требуется около 5 мин. Дополнительная чувствительная система 2 подобна основной. Диапазон измерений дополнительной чувствительной системы составляет 5 мГал при точности измерений 0,001-0,003 мГал. The measuring range of the main sensitive system 1 reaches 5000 mGal with a measurement error of 0.01-0.03 mGal. To register a change in the position of the cargo, an indicator of 6 small movements is used in it. The measure of the difference in the acceleration of gravity is the current value. For one measurement, the main sensitive system 1 takes about 5 minutes. Additional sensitive system 2 is similar to the main one. The measuring range of the additional sensitive system is 5 mGal with a measurement accuracy of 0.001-0.003 mGal.

Рейсы ведутся общеизвестными способами. Перед наблюдениями для поддержания постоянного температурного режима на все время измерения включаются устройства 14 и 15. После установки гравиметра на репер и приведения чувствительных элементов 4 и 5 в горизонтальное положение с помощью устройства 16 и 17 для нивелирования прибору дают отстояться несколько минут, а микропроцессорное устройство 21 управления и обработки данных переводят в рабочий режим. Компенсация измерения силы тяжести, действующей на чувствительный элемент 4, выполняется устройствами 8 и 12. Компенсация и измерение остаточной величины силы тяжести, действующей на чувствительный элемент 5, выполняется устройствами 11 и 13. Индикаторами 6 и 7 служат фотоэлектрические устройства, на выходе которых расположены регистрирующие устройства 8 и 9. Для исключения влияния атмосферного давления на чувствительные элементы 4 и 5 используются барокомпенсаторы. Flights are conducted in well-known ways. Before observations, to maintain a constant temperature regime for the entire measurement time, devices 14 and 15 are turned on. After the gravimeter is mounted on the benchmark and the sensing elements 4 and 5 are brought into horizontal position using the device 16 and 17 for leveling, the device is allowed to stand for several minutes, and the microprocessor device 21 management and data processing are put into operation. Compensation of the measurement of gravity acting on the sensor 4 is performed by devices 8 and 12. Compensation and measurement of the residual value of the force of gravity acting on the sensor 5 is performed by devices 11 and 13. Indicators 6 and 7 are photovoltaic devices, at the output of which are located devices 8 and 9. To eliminate the influence of atmospheric pressure on the sensitive elements 4 and 5, bar compensators are used.

Измеренное на опорном пункте с помощью устройства 10 и 12 отсечное значение ускорения силы тяжести через устройство 20 ввода информации заносится в память микропроцессора 21 и хранится там в течение всего рейса. Одновременно с изменением силы тяжести на опорном пункте задающая система 3 на основе заложенных в микропроцессорное устройство 21 программ и поступающих с индикатора малых перемещений данных производит автоматическую настройку чувствительного элемента 5 в нулевое положение, т.е. выводит рычаг 25 элемента 5 в середину диапазона. Величина силы, которую создает при этом задающее устройство 24, также заносится в память микропроцессорного устройства 21. При измерениях на исследуемых пунктах она служит отсечной величиной при компенсации разности ускорения силы тяжести. По окончании измерения микропроцессорное устройство 21 переключается на режим хранения данных, а гравиметр приводится в транспортабельное состояние и перевозится на новый пункт. The cut-off value of the acceleration of gravity measured at the reference point using the device 10 and 12 is entered into the memory of the microprocessor 21 through the information input device 20 and stored there throughout the flight. Simultaneously with the change in gravity at the reference point, the master system 3, based on the programs embedded in the microprocessor device 21 and received from the indicator of small data displacements, automatically adjusts the sensitive element 5 to the zero position, i.e. displays the lever 25 of element 5 in the middle of the range. The magnitude of the force that the driver 24 creates in this case is also stored in the memory of the microprocessor 21. When measured at the test points, it serves as a cut-off value for compensating for the difference in the acceleration of gravity. At the end of the measurement, the microprocessor device 21 switches to the data storage mode, and the gravimeter is brought into a transportable state and transported to a new point.

На исследуемом пункте аналогично предыдущему с помощью устройства 10 и 12 снимается новое значение отсчета с чувствительного элемента 4, которое заносится в память микропроцессорного устройства 21 через устройство 20. По окончании ввода информации рассчитанное микропроцессорным устройством 21 по разности отсчетов основной чувствительной системы 1 на опорном и исследуемом пунктах значение разности ускорения силы тяжести отображается на соответствующем устройстве 22 и передается в цифро-аналоговый преобразователь 23. Последний переводит цифровой код в постоянный по своему значению ток. Ток подается на задающее устройство 24, где с помощью неподвижных пластин 29 конденсаторов создается электростатическое поле, действующее на подвижную пластину 30, жестко прикрепленную к рычагу 25 чувствительного элемента 5. Задающее устройство 24 создает силу, равную сумме измеренной величины разности ускорения силы тяжести между пунктами и начальной величины компенсирующей силы, выводящей чувствительный элемент 5 в нулевое положение. Таким образом, с высокой точностью задается разность ускорения силы тяжести, причем рычаг 25 чувствительного элемента 5 оказывается в рабочем диапазоне. С помощью устройств 11 и 13 измеряется отклонение заданной разности от реальной, при которой элемент 5 должен оказаться в нулевом положении. Вычитание заданной разности ускорения силы тяжести с измеренной дополнительной чувствительной системой 2 величины позволяет определить разность ускорения силы тяжести с погрешностью 0,001-0,003 мГал. Это вычисленное в микропроцессоре 21 точное значение отображается на устройстве 22. По окончании измерения гравиметр приводится в транспортабельное состояние и перевозится на новый пункт. At the item under study, similarly to the previous one, using the device 10 and 12, a new reference value is taken from the sensing element 4, which is stored in the memory of the microprocessor device 21 through the device 20. At the end of the input, the microprocessor device 21 calculated by the difference of the readings of the main sensitive system 1 on the reference and studied points, the value of the difference in the acceleration of gravity is displayed on the corresponding device 22 and transmitted to the digital-to-analog converter 23. The latter translates the qi rovoy code in a constant current in its significance. The current is supplied to the driver 24, where, using the fixed plates of the capacitors 29, an electrostatic field is created, acting on the movable plate 30, rigidly attached to the lever 25 of the sensing element 5. The driver 24 creates a force equal to the sum of the measured value of the difference in the acceleration of gravity between points and the initial value of the compensating force, bringing the sensing element 5 to the zero position. Thus, the difference in the acceleration of gravity is set with high accuracy, and the lever 25 of the sensing element 5 is in the working range. Using devices 11 and 13, the deviation of the given difference from the real one is measured, at which element 5 should be in the zero position. Subtraction of the specified difference in the acceleration of gravity with the measured additional sensitive system 2 values allows you to determine the difference in the acceleration of gravity with an error of 0.001-0.003 mGal. This exact value calculated in the microprocessor 21 is displayed on the device 22. Upon completion of the measurement, the gravimeter is brought into a transportable state and transported to a new point.

Claims

1. GRAVIMETER containing a sensitive system including a sensitive element, an indicator of small displacements, a range device and a device for compensating and measuring gravity, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, it is equipped with an additional sensitive system, including a sensitive element, an indicator of small movements, a range device and a device for compensating and measuring gravity, while the additional sensitive system is smaller than that of the main sensitive systems, the measurement range, and the associated master system, consisting of an information input device connected to a microprocessor control and data processing device, the output of which is connected to the input of the display device and the input of the digital-to-analog converter connected to the master device connected to the sensitive element of the additional sensitive system.

2. The gravimeter according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the complexity of the work by automatically setting the sensitive element of the additional sensitive system to zero and automatically compensating for the differences in the acceleration of gravity, an indicator of small displacements is additionally connected to the microprocessor control and data processing device additional sensitive system, and the master system is connected to the main sensitive system through an information input device, one of the input of the cat cerned range of devices connected to the primary sensing system and another with the device for measuring and compensating the gravity sensitive primary system.

3. The gravimeter according to claim 1, characterized in that the master device is made in the form of a capacitor, consisting of two fixed plates connected to a digital-to-analog converter and a movable plate rigidly connected to a sensitive element of an additional sensitive system.

4. The gravimeter according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that it contains at least two additional sensitive systems with successively decreasing measurement ranges and equipped with master systems, each of which is connected to the previous additional sensitive system.