RU1838804C - Vertical gravity gradiometer - Google Patents

Vertical gravity gradiometer

Info

Publication number
RU1838804C
RU1838804C SU914916083A SU4916083A RU1838804C RU 1838804 C RU1838804 C RU 1838804C SU 914916083 A SU914916083 A SU 914916083A SU 4916083 A SU4916083 A SU 4916083A RU 1838804 C RU1838804 C RU 1838804C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
load
amplifier
sensor
blocks
coil
Prior art date
Application number
SU914916083A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Субботин
Original Assignee
Пермский политехнический институт
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 Пермский политехнический институт filed Critical Пермский политехнический институт
Priority to SU914916083A priority Critical patent/RU1838804C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1838804C publication Critical patent/RU1838804C/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Использование: измерительна  техника , в частности, дл  измерени  вертикального градиента ускорени  т жести. Сущность: грузы размещены в отдельных блоках корпусов , предусмотрено устройство перемены мест блоков по высоте в виде штанги, установленной цапфой и опорой в подставке, датчик перемещени  одного из грузов через усилитель соединен с предусмотренным дополнительным датчиком силы другого груза, снабженного датчиком перемещени , усилителем и датчиком силы. Оба груза снабжены консол ми, свободный конец которых подвешен на упругом элементе . 1 ил.Usage: measuring technique, in particular for measuring the vertical gradient of gravity. SUBSTANCE: cargoes are placed in separate blocks of cases, a device is provided for changing the places of blocks in height in the form of a bar mounted by a pin and a support in the stand, the displacement sensor of one of the loads through an amplifier is connected to the provided additional force sensor of another load equipped with a displacement sensor, an amplifier and a sensor strength. Both weights are equipped with consoles, the free end of which is suspended on an elastic member. 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике предназначено дл  измерени  вертикального градиента ускорени  силы т жести.The invention relates to a measurement technique for measuring a vertical acceleration gradient of gravity.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  вертикального градиента .An object of the invention is to improve the accuracy of vertical gradient measurements.

На чертеже представлена принципиальна  схема гравитационного вертикального градиентометра.The drawing shows a schematic diagram of a gravitational vertical gradiometer.

Его чувствительна  система содержит два блока с грузами, корпусы 1, 2 которых имеют устройство перемены мест блоков по высоте, в котором корпусы 1, 2 первого и второго блока цапфами 3,4с опорами в виде подшил никое 5, 6 (опоры могут быть и скольз щими ) установлены в вертикальной штанге 7, св занной с помощью цапфы 8 и опоры 9 с подставкой 10. Блоки и штанга 7 аррети- руютс  в вертикальном положении с помощью арретиров, не показанных на чертеже. Поворотом штанги 7 на 180° осуществл етс  перемена мест блоков по высоте .Its sensitive system contains two blocks with loads, buildings 1, 2 of which have a device for changing the places of blocks in height, in which buildings 1, 2 of the first and second blocks with trunnions 3.4 with supports in the form of a hem 5, 6 (supports can be slipped ) are mounted in a vertical rod 7, connected by means of a pin 8 and a support 9 with a stand 10. The blocks and the rod 7 are locked in a vertical position by means of arresters not shown in the drawing. By turning the rod 7 through 180 °, the blocks are altered in height.

В корпусах 1. 2 первого и второго блока размещены грузы в виде посто нных магнитов 11, 12 и 13, 14, магнитопроводов 15, 16 и 17, 18 и полюсных наконечников 19, 20 и 21, 22. Груз первого блока (в корпусе) снабжен электрической пружиной в виде датчика перемещени  23, усилител  24 и датчика силы в виде магнитоэлектрического преобразовател , состо щего из посто нных магнитов 11, 12, магнитопроводов 15, 16, полюсных наконечников 19, 20 и катушки 25 в каркасе 26, закрепленном в корпусе 1 на стойках 27, 28.In cases 1. 2 of the first and second blocks placed loads in the form of permanent magnets 11, 12 and 13, 14, magnetic cores 15, 16 and 17, 18 and pole pieces 19, 20 and 21, 22. The load of the first block (in the case) equipped with an electric spring in the form of a displacement sensor 23, an amplifier 24 and a force sensor in the form of a magnetoelectric transducer, consisting of permanent magnets 11, 12, magnetic cores 15, 16, pole pieces 19, 20 and coil 25 in the frame 26 mounted in the housing 1 on racks 27, 28.

Датчик перемещени  23 через усилитель 24 соединен с катушкой 29 дополнительного датчика силы груза второго блока, состо щего из посто нных магнитов 13, 14, магнитопроводов 17,18, полюсных наконечников 21, 22 и катушки 29 в каркасе 30, закрепленном в корпусе 2 на стойках 31, 32. Катушки 25 и 29 подключены в данном слуелThe displacement sensor 23 through the amplifier 24 is connected to the coil 29 of the additional load force sensor of the second block, consisting of permanent magnets 13, 14, magnetic cores 17,18, pole pieces 21, 22 and coil 29 in the frame 30, mounted in the housing 2 on the racks 31, 32. Coils 25 and 29 are connected in this case.

СWITH

0000

со соwith

0000

22

соwith

чае параллельно, а именно и последовательно .tea in parallel, namely, sequentially.

Груз второго блока (в корпусе 2) снабжен дополнительной электрической пружиной в виде датчика перемещени  33, усилител  34 и датчика силы в виде катушки 35 в каркасе 30, посто нных магнитов 13.14, магнитолроводов 17, 18 и полюсных наконечников 21, 22. Выход с усилител  34, т.е. вход катушки 35 соединен со счетно-решающим (блоком 36, выходом с которого  вл етс  WM.The load of the second block (in housing 2) is equipped with an additional electric spring in the form of a displacement sensor 33, an amplifier 34 and a force sensor in the form of a coil 35 in the frame 30, permanent magnets 13.14, magnetic cores 17, 18 and pole pieces 21, 22. The output from the amplifier 34, i.e. the input of the coil 35 is connected to a counting-decisive (block 36, the output of which is WM.

Грузы обоих блоков снабжены горизонтальными консол ми 37, 38 свободные концы которых подвешены на упругих элементах в виде упругих пластин 39, 40.The loads of both blocks are equipped with horizontal consoles 37, 38 whose free ends are suspended on elastic elements in the form of elastic plates 39, 40.

Электрические пружины (т.е. компенсационные обратные св зи) могут содержать интегрирующие звень .Electrical springs (i.e., compensating feedbacks) may include integrating links.

Устройство перемены мест блоков по высоте может иметь и другое конструктивное оформление, например, перенос блоков в ручную с одной площадки одной высоты на другую площадку и т.п.The device for changing the places of blocks in height may have another design, for example, transferring blocks manually from one platform of one height to another platform, etc.

В рабочем положении ось чувствительности градиентометра расположена по направлению силы т жести.In the operating position, the axis of sensitivity of the gradiometer is located in the direction of gravity.

Предлагаемый градиентометр определ ет измер емую величину в два такта измерени  и работает следующим образом.The proposed gradiometer determines the measured value in two measurement steps and operates as follows.

Первый такт.The first beat.

Блок в корпусе 1 расположен вверху, блок в корпусе 2 расположен внизу.The block in the housing 1 is located at the top, the block in the housing 2 is located at the bottom.

Сила т жести верхнего груза уравновешиваетс  датчиком силы электрической пружины и силой упругого элемента 39:The gravity of the upper load is balanced by the electric spring force sensor and the force of the elastic element 39:

mig Fgcn + C1X11mig Fgcn + C1X11

(1)(1)

Сила т жести нижнего груза уравновешиваетс  дополнительным датчиком силы (катушка 29 с магнитной системой), датчиком силы дополнительной электрической пружины (катушка 35 с магнитной системой) и упругим элементов 40:The gravity of the lower load is balanced by an additional force sensor (coil 29 with a magnetic system), a force sensor of an additional electric spring (coil 35 with a magnetic system) and elastic elements 40:

m2(g + WzzH) Fgc21 + Fgc21 + C2X21, (3)m2 (g + WzzH) Fgc21 + Fgc21 + C2X21, (3)

где ma - масса нижнего груза,where ma is the mass of the lower load,

Wzz - вертикальный градиент,Wzz - vertical gradient

Н - рассто ние между центрами массH is the distance between the centers of mass

грузов,cargo

Fgc2i - сила дополнительного датчика силы (катушка 29 с магнитной системой) приFgc2i - force of an additional force sensor (coil 29 with a magnetic system) at

первом такте измерени ,the first measure

Fgc21 KgnlKglKgc2Xl1 nFgc11, (4) n Kgc2/Kgc1. (5) .Fgc21 KgnlKglKgc2Xl1 nFgc11, (4) n Kgc2 / Kgc1. (5) .

FgcSi - сила датчика силы дополнительной электрической пружины (катушка 35 с магнитной системой) при первом такте из- мерени ,FgcSi - force of the force sensor of the additional electric spring (coil 35 with a magnetic system) at the first measurement step,

С2 - жесткость упругого элемента 40, приведенна  к оси чувствительности градиентометра ,C2 is the stiffness of the elastic element 40, reduced to the axis of sensitivity of the gradiometer,

Х21 - перемещение массы rri2 при пер- вом такте измерени .X21 is the displacement of the mass rri2 during the first measurement step.

Из (1), (3) с учетом (2), (4), (5) имеем:From (1), (3), taking into account (2), (4), (5), we have:

.Fgc3i (т.2 - nrm)g + maWzzH - ncixn - С2Х21.Fgc3i (t.2 - nrm) g + maWzzH - ncixn - C2X21

(б)(b)

Значение Рдсз поступает в виде входного тока катушки 35 в счетно-решающий блок 36, т.к. величина Fgc3 равнаThe value of the Rdcz is supplied in the form of the input current of the coil 35 to the computing unit 36, because the value of Fgc3 is equal to

где mi - масса верхнего груза,where mi is the mass of the upper load,

g - ускорение силы т жести на уровне центра т жести верхнего груза,g is the acceleration of gravity at the center of gravity of the upper load,

РдсП- сила датчика силы электрической пружины при первом такте измерени ,RDSP is the force of the force sensor of the electric spring at the first measurement step,

Fgc11 Kgm Kg|Kgc1X11Fgc11 Kgm Kg | Kgc1X11

(2)(2)

Kgnt - коэффициент крутизны статической характеристики датчика перемещени  23,Kgnt is the slope coefficient of the static characteristic of the displacement sensor 23,

Kgi - коэффициент передачи блока усилител  24.Kgi is the gain of the amplifier unit 24.

Kgd - коэффициент крутизны статической характеристики датчика силы (катушка 25 с магнитной системой).Kgd is the slope coefficient of the static characteristic of the force sensor (coil 25 with a magnetic system).

С1 - жесткость упругого элемента 39, приведенна  к оси чувствительности градиентометра ,C1 is the stiffness of the elastic element 39, reduced to the axis of sensitivity of the gradiometer,

xii - перемещение массы пц при первом такте измерени .xii is the mass transfer of the PC at the first measurement step.

4040

Fgc3 Вз1з, Fgc3 Vz1z,

(10)(10)

где Вз - магнитна  индукци  в зазоре между полюсным наконечником 21, 22 и магнито- проводом 17, 18,where Bz is the magnetic induction in the gap between the pole piece 21, 22 and the magnetic wire 17, 18,

з - длина провода катушки 35, i - ток, протекающий в катушке 35. Второй такт.h is the length of the wire of the coil 35, i is the current flowing in the coil 35. The second cycle.

Блоки по высоте мен ютс  местами; Имеем: The blocks are interchanged in height; We have:

mi(g + WZ2H) Fgcn + cixi2,(7)mi (g + WZ2H) Fgcn + cixi2, (7)

ГП29 n(Fgc12 + Fgc32 + C2X22),(8)GP29 n (Fgc12 + Fgc32 + C2X22), (8)

Fgc32 (m2- nmi)g - nmiWzzH + ncixi2-C2X22,Fgc32 (m2- nmi) g - nmiWzzH + ncixi2-C2X22,

(9)(9)

где Fgci2 - сила датчика силы электрической пружины при втором такте измерени ,where Fgci2 is the force of the electric spring force sensor during the second measurement step,

Х12-перемещение массы mi при втором такте измерени ,X12 is the displacement of mass mi at the second measurement step,

Fgc32 - сила датчика силы дополнитель- нбй электрической пружины (катушка 35 с магнитной системой) при втором такте измерени ,Fgc32 - force of the force sensor of an additional electric spring (coil 35 with a magnetic system) during the second measurement step,

Х22 - перемещение массы rri2 при втором такте измерени .X22 is the displacement of the mass rri2 at the second measurement step.

Значение FgC32 поступает в виде входного тока катушки 35 в счетно-решающий бло 36.The value of FgC32 is supplied as input current of the coil 35 to the counting decisive block 36.

Из (6) и (9) имеем:From (6) and (9) we have:

Fgc31 - FgC32 (ПГ12 + nrTt2)WzzH - ПС1(хц + + X12)-C2(X21-X22)(11)Fgc31 - FgC32 (PG12 + nrTt2) WzzH - PS1 (xc + + X12) -C2 (X21-X22) (11)

Видим, что методическа  погрешность от g в отличие от прототипа отсутствует.We see that the methodological error from g, unlike the prototype, is absent.

При наличии интегрирующих звеньев в цепи электрических пружин хц, xi2, X2i, Х22 стрем тс  к нулю и второе и третье слагаемые справа в (11) будут отсутствовать и из (11} определитс  WZz.In the presence of integrating links in the circuit of electric springs xc, xi2, x2i, x22 tend to zero and the second and third terms on the right in (11) will be absent and WZz will be determined from (11}.

WzWz

Fgc31 Fgc32 Fgc31 Fgc32

( rri2 + nmi ) H(rri2 + nmi) H

ИЗ (6), (9) ВИДИМ, ЧТО Fgc31, Fgc32 И Fgc31FROM (6), (9) WE SEE THAT Fgc31, Fgc32 AND Fgc31

- Fgc32 соизмеримы и по (5) относительна  погрешность измерени  определитс  по формуле- Fgc32 are comparable and according to (5) the relative measurement error is determined by the formula

П - т+Ъ+чз, 03) P - t + b + chz, 03)

W;W;

ггgg

A(FgC31 Fgc32 ) | Fgc31 Fgc32A (FgC31 Fgc32) | Fgc31 Fgc32

А(ПГ12 + ПГП2 ) ,A (PG12 + PGP2),

---- -----.J ---- -----. J

-I - V V 111 tЈ.-I - V V 111 tЈ.

ma + nmi ) ma + nmi)

. ДН , -rlzipj-1 (14). Nam, -rlzipj-1 (14)

(15)(fifteen)

(16)(sixteen)

где т - относительна  погрешность измерени  Wzz,where t is the relative measurement error Wzz,

- с - with

ь b

11

1010

15fifteen

20twenty

2525

30thirty

3535

4040

4545

rj i -относительна  погрешность измерени  Fgc2,rj i is the relative measurement error Fgc2,

Ц 2. 7 з относительна  погрешность выдерживани  ma + nmi и Н,C 2. 7 h relative aging error ma + nmi and H,

(Три диапазоне измерени  W« - 4000 Э и т} 1 J/2, з пор дка имеем rj того же пор дка и, следовательно,(Three measurement ranges W «- 4000 Oe and m} 1 J / 2, in order we have rj of the same order and, therefore,

.43..43.

Дл  прототипа при точности измерени  в 5 Э необходимо Дт/m, Д1/1 и др. параметры выдерживать с относительной по- грешмностью , т.е. .требовани  к конструктивным параметрам предлагаемого прибора, определ ющих точность его измерени  на много пор дков меньше, чем к конструктивным параметрам прототипа.For the prototype, with a measurement accuracy of 5 Oe, Dt / m, D1 / 1 and other parameters must be maintained with a relative error, i.e. Requirements for the design parameters of the proposed device, which determine the accuracy of its measurement, are many orders of magnitude lower than for the design parameters of the prototype.

Таким образом, в сравнении с прототипом достижима  точность измерени  предлагаемого гравитационного вертикального градиентометра на несколько пор дков выше .Thus, in comparison with the prototype, the accuracy of the proposed gravitational vertical gradiometer is achievable several orders of magnitude higher.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Гравитационный вертикальный гради- ентометр, содержащий размещенную в корпусе чувствительную систему из двух грузов, расположенных на разных высотах, преобразователь и регистрирующую систему , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, каждый груз снабжен горизонтальными консол ми, свободный конец каждого из которых под- вешен на упругом элементе, при этом каждый груз размещен в отдельном корпусе, которые посредством цапф с опорами установлены на вертикальной штанге, преобразователь выполнен в виде двух систем, каждой из которых снабжен груз, при этом кажда  система включает датчик перемещени , усилитель и дзтчик.силы, причем датчик перемещени  первого груза через усилитель первого груза соединен с датчиком силы второго груза, выход усилител  второго груза соединен с регистрирующей системой , выполненной в виде счетно-решающего блока.Gravity vertical gradiometer, containing a sensitive system of two loads located at different heights located in the housing, a transducer and a recording system, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, each load is equipped with horizontal consoles, the free end of each of which - hung on an elastic element, with each load placed in a separate housing, which by means of pins with supports mounted on a vertical rod, the converter is made in the form of two systems, each one of which is supplied with a load, each system including a displacement sensor, an amplifier and a power sensor. Moreover, the first load displacement sensor is connected to the second load force sensor through the first load amplifier, the output of the second load amplifier is connected to a recording system made in the form of a counting decision block. ЯI AM ..
SU914916083A 1991-03-05 1991-03-05 Vertical gravity gradiometer RU1838804C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914916083A RU1838804C (en) 1991-03-05 1991-03-05 Vertical gravity gradiometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914916083A RU1838804C (en) 1991-03-05 1991-03-05 Vertical gravity gradiometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1838804C true RU1838804C (en) 1993-08-30

Family

ID=21563230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914916083A RU1838804C (en) 1991-03-05 1991-03-05 Vertical gravity gradiometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1838804C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113031092A (en) * 2021-03-26 2021-06-25 华中科技大学 Reed lever type vertical gravity gradiometer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 211804, кл. G 01 V 7/14, 1966. Юзефович А. П., Огородова Л.В, Гравиметри , М.: Недра, 1980, с.257. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113031092A (en) * 2021-03-26 2021-06-25 华中科技大学 Reed lever type vertical gravity gradiometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3322222A (en) Compensated electromagnetic balance
US5090493A (en) Load cells and scales therefrom
US2757923A (en) Fork lift tractor scale
US2786669A (en) Electrical weighing or measuring apparatus
CA1165784A (en) Electronic weighing apparatus of induction type
US2845795A (en) Dynamometer
RU1838804C (en) Vertical gravity gradiometer
US3991840A (en) Weighing devices
CA1151681A (en) Vibrating wire weighing apparatus
CN111879988A (en) Device and method for detecting passive current in low-frequency mechanical vibration environment
US3305035A (en) Electrical weigh scale with moving-coil detector
RU2059272C1 (en) Meter of vertical gradient of gravitational force
SU851106A1 (en) Electromagnetic balance
RU2003137C1 (en) Gravity vertical gradient meter
RU1827659C (en) Meter of acceleration and vertical gradient of gravity force
SU1500845A1 (en) Three-support electromagnetic balance
SU142784A1 (en) Three-component magnetic electric scales
SU861987A1 (en) Magnetoelastic pickup of force
SU1670652A1 (en) Device for determining conversion ratio of an electrodynamic seismograph
SU783593A2 (en) Rejecting weigher
SU1460618A1 (en) Electromagnetic digital weighing apparatus
SU757859A1 (en) Weight measuring device
RU2037163C1 (en) Gravity vertical gradient and acceleration meter
RU2002281C1 (en) Vertical gradient meter
SU669212A1 (en) Device for automatic measuring and rejecting long articles by weight