SU1289336A1 - Superconducting gravimeter - Google Patents
Superconducting gravimeter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1289336A1 SU1289336A1 SU853881068A SU3881068A SU1289336A1 SU 1289336 A1 SU1289336 A1 SU 1289336A1 SU 853881068 A SU853881068 A SU 853881068A SU 3881068 A SU3881068 A SU 3881068A SU 1289336 A1 SU1289336 A1 SU 1289336A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- solenoid
- ball
- microwave
- superconducting
- gravimeter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к гравиметрическим устройствам дл прецизионных измерений изменений силы т жести . Целью изобретени . вл етс повышение стабильности работы гравиметра . Эта цель достигнута целым р дом конструктив} ых особ еин остей предлагаемого устройства. Основным из них вл етс выполнение нижней торцово | стенки резо} атора в виде сверхпровод шего шара, что позвол ет избавитьс от или нин перекосов Г Той стенки. Магнитна система пол,песа представл ет собой соленоид, вмпол- ненный КЗ двух цил 1идров, верхнего и нижнего Верхний охватывает корпус резонатора. Внутренний диаметр нижнего равен диаметру полости резонатора . На нижнем намотаны две секции обмотки, внешн и внутренн . Нижние кра их совпадают, длина вней- ней секции составл ет 0,,9 диаметра шаровой торцовой стенки. Длина внутренней секции больше длины внешней секции на ;-1,3 диаметра этого шара. Такое выполнение позвол ет расподожить шар при работе в зоне максимальной однородности пол , а сверхпровод щий подвес при этом имеет минимальную вертикальную жесткость .Описанные в форме изобретени схемы выполнени цепей управлени способствуют достижешда цели, так как позвол ют сохранить устойчивость системы демпфировани при большом коэффициенте демпфировани колебаний торцовой стенки-под действие -; помех. 3 з.п. ф-лы, 3 HjT. а (О к: ос ос Сл: ос с:The invention relates to gravimetric devices for precision measurements of changes in gravity. The purpose of the invention. is to increase the stability of the gravimeter. This goal has been achieved by a number of constructive features of the proposed device. The main one is the implementation of the lower end | the walls of the rezoo} ator in the form of a superconducting ball, which makes it possible to get rid of or any distortions of the wall. The magnetic field system, the pesa, is a solenoid that is inserted into the short-circuit of two cylinders, upper and lower. The upper covers the resonator housing. The inner diameter of the bottom is equal to the diameter of the cavity cavity. Two winding sections are wound on the bottom, externally and internally. Their lower edges coincide, the length of the outer section is 0,, 9 of the diameter of the spherical end wall. The length of the inner section is greater than the length of the outer section by; -1.3 times the diameter of this ball. This embodiment allows the ball to operate when operating in the zone of maximum uniformity of the field, and the superconducting suspension at the same time has minimal vertical rigidity. The control circuit schemes described in the form of the invention contribute to the achievement of the goal, since they help to maintain the stability of the damping system with a large oscillation damping factor end wall-under the action -; interference. 3 hp f-ly, 3 HjT. a (O k: os os Sl: os with:
Description
Изобретение относитс к измерительной техникеJ в частности к гравиметрическим устройствам дл прецизионных измерений изменений силы т жести,The invention relates to a measurement technique, in particular, to gravimetric devices for precision measurements of changes in gravity,
Целью изобретени вл етс повышение стабильности работы гравиметрвсThe aim of the invention is to increase the stability of the operation of gravimeters.
На фиг.1 схематично изображен чувствительный элемент предлагаемого гравиметра; на фиг,2 и 3 - два варианта выполнени гравиметра,In Fig.1 schematically depicts a sensitive element of the proposed gravimeter; Figs 2 and 3 are two versions of a gravimeter,
В обоих случа х чувствительный элемент гравиметра содержит сверхпровод щий цилиндрический СВЧ резонатор 1 с подвижной торцовой стенкой, вы10In both cases, the gravimeter sensing element contains a superconducting cylindrical microwave resonator 1 with a movable end wall,
(например, из алюмини ) и изнутри отполирован . Резонатор 1 с шаром 2, соленоид 3 окружены.сверхпровод щим цилиндрическим экраном 9, прикрепленным к верхней части корпуса резонатора 1, Причем внутренний диаметр экрана 9 составл ет 1,,5 внешнего диаметра цилиндра 4, Этим уменьшаетс давление магнитного пол на соленоид 3, так как магнитные пол снаружи и внутри соленоида 3 будут в этом. чае приблизительно одинаковыми. По-- верх сверхпровод щего экрана 9 равномерно расположена обмотка подогрети перевода сверхпровод щего подвеса в нормальное состо ние в процессе его настройки и дл его термостабилизации во врем работы гравиметра, (for example, from aluminum) and polished from the inside. The resonator 1 with the ball 2, the solenoid 3 is surrounded by a superconducting cylindrical screen 9 attached to the upper part of the housing of the resonator 1, the inner diameter of the screen 9 being 1, 5 the outer diameter of the cylinder 4, this reduces the magnetic field pressure on the solenoid 3, so like magnetic fields outside and inside the solenoid 3 will be in it. tea about the same. The top of the superconducting screen 9 is evenly arranged to wind the preheating of the transition of the superconducting suspension into a normal state during its adjustment and for its thermal stabilization during operation of the gravimeter,
полненной в форме inapa 2 из сверхпро- вател 10 дл обеспечени возможнос- вод щето материала (фиГв1), Диаметр шара 2 выбираетс таким образом, чтобы между ним и стенкой резонатора 1.оставалс зазор, приблизительно ; равшгй 1 мм. Это позвол ет обеспечить20 Экран 9 вместе с установленными в свободное перемещение шара 2 при сох- нем элементами 1-8 окружен герметич- ранений .высокой добротности резонатора К Шар 2 свободно подвешен в магнитном Поле сверхпровод щего.коротконым корпусом 11, выполненным в виде вакуумированного двухстенного цилиндра 12, между крышкой 13 которого иfilled in the form of inapa 2 from the superconductor 10 for providing the possibility of a brush of material (FIG. 1). The diameter of the ball 2 is chosen so that there is a gap between it and the wall of the resonator 1. approximately; 1 mm. This makes it possible to provide20 Screen 9 together with elements 1–8, which are set in free movement, while being preserved, elements 1–8 are surrounded by hermetic cavities. High Q of the resonator K Ball 2 is freely suspended in a magnetic field of a superconducting short box 11, made in the form of a double-wall evacuated cylinder 12 between which lid 13 and
замкнутого соленоида 3. Обмотка соле- выступающей верхней частью корпуса .closed solenoid 3. Winding with salt-protruding upper part of the body.
НОИД1 3 расположена на цилиндре 4, резонатора -1 расположен вакуумныйNOID1 3 is located on cylinder 4, cavity -1 is located vacuum
внутрь которого введен шар 2, и вы- зазор 14„ Корпус оезонатора .1 соеди-тinto which a ball 2 was inserted, and a gap 14 “Case of an ozonizer .1 connect
полнена в виде двух последовательноcomplete in the form of two in series
соединенных секций, внешней 5 и внутнен с крьш1кой 13 посредством втулки 15 из материала с низкой теплопроренней 6. Секции 5 6 расположены од- водностью (например, из фторопласта), на поверх другой , нижние кра их сов7 образующей тепловой мост с большим падают. Длина внешней секции 5 сое- тепловым сопротивлением. Это обес- тавл ет 0,5-0,9 диаметра шара 2, а печивает квазистабильный - емператур- длина внутренней секции 6 больше дли- «ьй режим всего датчика гравиметра, ны внешней секции 5 на 1-1,3 диамет- 35 так как все его элементы выполненыthe connected sections, the outer 5 and the inner with the crush 13 by means of a sleeve 15 from a material with low heat resistance 6. Sections 5 and 6 are located one-sidedly (for example, from fluoroplastic), on top of the other, the lower edges of the joint forming the thermal bridge with a large fall. The length of the outer section 5 is its thermal resistance. This ensures 0.5-0.9 of the diameter of the ball 2, and bakes a quasistable — temperature — the length of the inner section 6 is longer than the length of the whole gravimeter sensor, the outer section 5 is 1-1.3 of the diameter — 35 so how all its elements are made
ра шара 2, ball 2,
Выбор таких размеров был обусловлен необходимостью создани конфигу40The choice of these sizes was due to the need to create a configuration 40
радии поддерживающего шар 2 магнитного .ПОЛЯ, при котором создаетс широка зона минимальной вертикальной жесткости сверхпровод щего подвеса при устойчивом положении шара 2, Поверх обмотки верхней секции 5 распо- 45 0,8 Не), ложена-сверхпровод ща обмотка .демпфирующей катушки 7, Тонкостенный металлический цилиндр 4 прикреплен к верхней части корпуса резонатора 1 посредством жестко соединенного с ним 50 соленоида 3, выполненным из металла -с металлического тонкостенного цилинд- высокой проводимостью, имеет зазор ра 8, Цилиндр 8 охватывает корпус 17 шириной vQ, ,2 мм. Это обеспёчи- резонатора 1 , Причем диаметр полос- ти резонатора 1 равен внутреннему диаметру цилиндра А Жестко соединен-55 электромагнитное поле, что позвол ет ные цилиндры 4s, 8 представл ют, собой исключить-потери на посто нном токе каркас сверхпровод щего соленоида 3„ Цилиндр 4 изготовлен из немагнит- кого ме,талла с высокой проводимостьюradium of the magnetic field supporting ball 2, in which a wide zone of minimum vertical rigidity of the superconducting suspension is created at a stable position of the ball 2, above the winding of the upper section 5 is 45 0.8 He), lies the superconducting winding of the damping coil 7, thin-walled the metal cylinder 4 is attached to the upper part of the resonator body 1 by means of a solenoid 3 rigidly connected to it 50, made of metal — with a metal thin-walled cylinder — highly conductive, has a gap of 8, the cylinder 8 covers the core pus 17 vQ wide, 2 mm. This provides a resonator 1, Moreover, the diameter of the resonator cavity 1 is equal to the inner diameter of cylinder A The electromagnetic field is rigidly connected-55, which allows cylinders 4s, 8 to be excluded from the DC loss the frame of the superconducting solenoid 3 " Cylinder 4 is made of non-magnetic IU, tal with high conductivity
из металла с высокой тецлопроводнос- тьюа Герметичный корпус 11 расположен в гелиевой .ванне криостата (не показано ) . Внутри цилш.дра 4 укреплена опора 16 шара 2, В области меаду нижней торцовой стенкой резонатора 1 - шаром 2 и каркасом соленоида 3 величина напр женности-магнитного пол близка к критическому полю Не (,3- Дл исключени потерь на . посто нном токе нижн часть корпуса ;резонат.ора 1 скруглена, а между резонатором- 1, выполненным .из cfeepx провод щего материала, и каркасомfrom metal with high thermal conductivity The hermetic case 11 is located in the helium bath of the cryostat (not shown). Inside the cylinder 4, the support 16 of the ball 2 is strengthened. In the area of the lower end wall of the resonator 1 - the ball 2 and the frame of the solenoid 3, the magnitude of the magnetic field is close to the critical field He (3- To avoid losses in direct current bottom) part of the body; resonator. 1 is rounded, and between the resonator - 1, made of cfeepx conductive material, and the frame
вает отсутствие контакта металл- сверхпровоДник в местах, где имеетс absence of metal-superconductor contact in places where there is
и практически устранить взаимное вли ние полей резонатора 1 и соленоида 3.0and practically eliminate the mutual influence of the fields of the resonator 1 and the solenoid 3.0
(например, из алюмини ) и изнутри отполирован . Резонатор 1 с шаром 2, соленоид 3 окружены.сверхпровод щим цилиндрическим экраном 9, прикрепленным к верхней части корпуса резонатора 1, Причем внутренний диаметр экрана 9 составл ет 1,,5 внешнего диаметра цилиндра 4, Этим уменьшаетс давление магнитного пол на соленоид 3, так как магнитные пол снаружи и внутри соленоида 3 будут в этом. чае приблизительно одинаковыми. По-- верх сверхпровод щего экрана 9 равномерно расположена обмотка подогрети перевода сверхпровод щего подвеса в нормальное состо ние в процессе его настройки и дл его термостабилизации во врем работы гравиметра, (for example, from aluminum) and polished from the inside. The resonator 1 with the ball 2, the solenoid 3 is surrounded by a superconducting cylindrical screen 9 attached to the upper part of the housing of the resonator 1, the inner diameter of the screen 9 being 1, 5 the outer diameter of the cylinder 4, this reduces the magnetic field pressure on the solenoid 3, so like magnetic fields outside and inside the solenoid 3 will be in it. tea about the same. The top of the superconducting screen 9 is evenly arranged to wind the preheating of the transition of the superconducting suspension into a normal state during its adjustment and for its thermal stabilization during operation of the gravimeter,
вател 10 дл обеспечени возможнос- Экран 9 вместе с установленными в нем элементами 1-8 окружен герметич- The pad 10 for providing the opportunity. Screen 9 together with the elements 1-8 installed therein is surrounded by a hermetic
0,8 Не), соленоида 3, выполненным из металла -с высокой проводимостью, имеет зазор 17 шириной vQ, ,2 мм. Это обеспёчи- электромагнитное поле, что позвол ет исключить-потери на посто нном токе 0.8 He), solenoid 3, made of metal with high conductivity, has a gap 17 of width vQ, 2 mm. This is due to the electromagnetic field, which eliminates direct current losses.
из металла с высокой тецлопроводнос- тьюа Герметичный корпус 11 расположен в гелиевой .ванне криостата (не показано ) . Внутри цилш.дра 4 укреплена опора 16 шара 2, В области меаду нижней торцовой стенкой резонатора 1 - шаром 2 и каркасом соленоида 3 величина напр женности-магнитного пол близка к критическому полю Не (,3- Дл исключени потерь на . посто нном токе нижн часть корпуса ;резонат.ора 1 скруглена, а между резонатором- 1, выполненным .из cfeepx провод щего материала, и каркасомfrom metal with high thermal conductivity The hermetic case 11 is located in the helium bath of the cryostat (not shown). Inside the cylinder 4, the support 16 of the ball 2 is strengthened. In the area of the lower end wall of the resonator 1 - the ball 2 and the frame of the solenoid 3, the magnitude of the magnetic field is close to the critical field He (3- To avoid losses in direct current bottom) part of the body; resonator. 1 is rounded, and between the resonator - 1, made of cfeepx conductive material, and the frame
0,8 Не), соленоида 3, выполненным из металла -с высокой проводимостью, имеет зазор 17 шириной vQ, ,2 мм. Это обеспёчи- электромагнитное поле, что позвол ет исключить-потери на посто нном токе 0.8 He), solenoid 3, made of metal with high conductivity, has a gap 17 of width vQ, 2 mm. This is due to the electromagnetic field, which eliminates direct current losses.
вает отсутствие контакта металл- сверхпровоДник в местах, где имеетс absence of metal-superconductor contact in places where there is
0,8 Не), соленоида 3, выполненным из металла высокой проводимостью, имеет зазор 17 шириной vQ, ,2 мм. Это обеспёч электромагнитное поле, что позвол е исключить-потери на посто нном токе 0,8 He), solenoid 3, made of high conductivity metal, has a gap 17 of width vQ, 2 mm. This ensures the electromagnetic field, which allows to exclude the loss of direct current
и практически устранить взаимное вли ние полей резонатора 1 и соленоида 3.0and practically eliminate the mutual influence of the fields of the resonator 1 and the solenoid 3.0
На фнг.2 резонатор 1 подключен гз цепь положительной обратной св зи СВЧ усилител 18, образу СВЧ автогенератор 19. оыход СБЧ автогенератора 19 соединен с частотомером 20 и подключен к демпфирующей катушке 7 посредством цепи управлени , состо щей из последовательно соединенных частотного детектора 21, фазо- корректирующей цепи 22, усилител 23 посто нного тока и разв зывающего трансфррматора 24.On fng.2, the resonator 1 is connected to a positive feedback circuit of the microwave amplifier 18, to form a microwave oscillator 19. The output of the SCh of the automatic oscillator 19 is connected to the frequency meter 20 and connected to the damping coil 7 via a control circuit consisting of series-connected frequency detector 21, phase - a correction circuit 22, a DC amplifier 23, and an isolation transformer 24.
На фиг.З резонатор 1 подключен в цепь положительной обратной св зи СВЧ усилител с амплитудой модул ции и переносом усилени на промежуточную частоту (не показан), образу СВЧ автогенератор 25, В состав СВЧ усилител с амплитудной модул цией и переносом усилени на промежуточную частоту входит СВЧ генератор 26, (например , отражательный клистрон), подключенный одновременно к смесителю 27 и амплитудному модул тору 28, мелдду которыми включен усилитель 29 промежуточной частоты. Резонатор 1 подключен мевду смесителем 27 и амп- лйтудным модул тором 28. СВЧ выход автогенератора 25 (выход СВЧ генератора 26) подключен к частотомеру 20. Выход промежуточной частоты автогенератора 25 (т.е. выход усилител 29 промежуточной частоты) подключен к демпфирующей катушке 7 посредствомIn FIG. 3, the resonator 1 is connected to a positive feedback circuit of a microwave amplifier with amplitude modulation and transferring the gain to an intermediate frequency (not shown), forming a microwave self-oscillator 25. The microwave amplifier with amplitude modulation and transferring the gain to the intermediate frequency is included The microwave generator 26, (for example, a reflection klystron), connected simultaneously to the mixer 27 and the amplitude modulator 28, with which melddu includes an intermediate frequency amplifier 29. The resonator 1 is connected with a mixer 27 and an amplitude modulator 28. The microwave oscillator 25 output (microwave generator 26 output) is connected to the frequency meter 20. The oscillator 25 intermediate frequency output (i.e. the intermediate frequency amplifier 29 output) is connected to a damping coil 7 by means of
него кра нижней секани 6 соле-юидл 3., составл ющем 0,7-1 радиуса шлра 2 При этом шар 2 оказываетс в зоне с максимальной однородностью маг- с нитного пол , а сверхпро одлший подвес имеет минимальную вертикальную жесткость, о чем свидетельствует измер емый при зтом минимум частоты собственных колебаний сверхпровс.д fO щего подвеса. После установлени оптимального режима функционировани сверхпровод щего подвеса соленоид 3 переводитс в режтт циркулирующего тока (режим короткого зам- гкани ) сthe edge of the bottom section is 6 soles-yuidl 3., which is 0.7-1 of the radius of the slr 2. At the same time, the ball 2 appears in the zone with the maximum uniformity of the magnetic field, and the over-extended suspension has the minimum vertical rigidity, as evidenced by the measurement at this, the minimum of the frequency of natural oscillations of the superconductor fO of the common suspension. After establishing the optimal mode of operation of the superconducting suspension, the solenoid 3 is transferred to the current circuit current (short-circuit mode) with
t5 помощью теплового ключа (не показан) Обмотка соленоида 3 в состо нии сверхпроводимости обладает нулевым омическим сопротивлением. Если она замкнута накоротко, то наведенный вt5 using a thermal switch (not shown) The winding of the solenoid 3 in the state of superconductivity has zero ohmic resistance. If it is short-circuited, then the
2Q ней электрический ток циркулирует сколь угодно долго и его магнитное поле остаетс стабильным. Положение шара 2 определ етс одновременным действием на него силы со стороны удерживающего его во взвешенном состо нии магнитного пол соленоида 3 и силы т жести. При изменении ускорени силы т жести положелие шара 2 измен етс , что приводит к изме нению размеров резонатора 1, торцово йтенкой которого вл етс гаар 2. При этом измен етс резонансна частота резонатора 1. 2Q, the electric current circulates for an arbitrarily long time and its magnetic field remains stable. The position of the ball 2 is determined by the simultaneous action of a force on it from the side of the magnetic field of the solenoid 3 holding it in a suspended state and the force of gravity. When the acceleration force changes, the position of the ball 2 changes, which leads to a change in the dimensions of the resonator 1, the butt of which is gaar 2. At the same time, the resonant frequency of the resonator 1 changes.
В первом варианте выполнени гра25In the first embodiment,
це-пи управлени , состо щей из после- 35 виметра (фиг,2) при изменении резо- довательно соединенных фазового дете- нансной частоты резонатора 1 измен - ктора 30, фазокорректирующей Цепи 31, усилител 32.посто нного тока и раз- в зыва ощего трансформатора 33. При этом СВЧ автогенератор 25 подключен 0 в систему фазовой автоподстройки частоты СВЧ генератора 26, т.е. выход соединенного с опорным кварцевым генератором 34 фазового детектора 30 подключен через фильтр 35 нижних час-45 никает сигнал ошибки на частотном тот к электроду управлени частотой детекторе 21. Этот сигнал ошибки по- (не показан) СВЧ генератора 26.a control circuit consisting of a post-35Vm meter (FIG. 2) when the resonance connected frequency of the resonator 1 is changed by changing the phase-switch Ktora 30, the phase-correcting Circuit 31, the amplifier 32. direct current and There is a transformer 33. At the same time, the microwave self-oscillator 25 is connected 0 to the system of phase-locked loop of the microwave generator 26, i.e. The output of phase detector 30 connected to the reference crystal oscillator 34 is connected through a filter 35 of the lower 45 hours. No error signal on the frequency one to the frequency control electrode of the detector 21. This error signal is (not shown) microwave generator 26.
етс частота СВЧ автогенератора 19, измер ема частотомером 20, По изменению fIacтoты СВЧ автогенератора 19 можно судить однозначно об изменении силы 1т жести. В случае воздействи на шар 2 вибрации или других помех, привод щих к вертикальным колебани м его возле положени равновеси , воз-The frequency of the microwave oscillator 19, measured by the frequency meter 20, By changing the fIstates of the microwave oscillator 19 can be judged unambiguously about the change in the strength of 1t tin. In the event of a vibration or other interference on the ball 2, resulting in its vertical oscillations near its equilibrium position,
даетс через фазокорректирующую цепь 22 на усилитель 23 посто нного тока, а далее через разв зывающий трансформатор 24 на обмотку демпфир ующей катушки 7. Вследствие наличии отрицательной обратной св зи в демпфирующей катушке 7 возникает управл ющий ток, создаюший маг итное поле, устраIgiven through a phase-correction circuit 22 to a direct current amplifier 23, and then through an isolation transformer 24 to the winding of the damper coil 7. Due to the presence of negative feedback in the damping coil 7, a control current arises that creates a magical field,
Сверхпровод щий гравиметр работает следующим образом,50The superconducting gravimeter works as follows, 50
В момент охлаждени системы гравиметра до гелиевых температур шар 2 лежит на опоре 16. После перевода резонатора 1 с шаром 2 и секций 5,At the time of cooling the gravimeter system to helium temperatures, ball 2 lies on support 16. After transferring the resonator 1 with ball 2 and sections 5,
даетс через фазокорректирующую цепь 22 на усилитель 23 посто нного тока, а далее через разв зывающий трансфор матор 24 на обмотку демпфир ующей катушки 7. Вследствие наличии отрицательной обратной св зи в демпфирующей катушке 7 возникает управл ющий ток, создаюший маг итное поле, устра6 обмотки соленоида 3 в сверхпрово- 55 н ющёе колебани шара 2 вокруг поло- д щее состо ние в соленоид 3 подает- жени его равновеси . Регулировка с ток, вел1гчина которого подбираетс таким образом, чтобы центр шара 2given through phase correction circuit 22 to direct current amplifier 23, and then through decoupling transformer 24 to the winding of the damping coil 7. Due to the negative feedback in the damping coil 7, a control current arises that creates a magnetic field that arranges the solenoid winding 3 in the superconducting 55 oscillations of the ball 2 around the positive state in the solenoid 3 gives it equilibrium. The adjustment with current, the height of which is chosen so that the center of the ball 2
степени демпфировани возможных колебаний шара 2 под действием помех осу- ществ,п етс регулировкой коэ4)фициенрасположилс на рассто нии от верхthe degree of damping of possible oscillations of the ball 2 under the action of interference of the components, by adjusting the co4), is located at a distance from the top
него кра нижней секани 6 соле-юидл 3., составл ющем 0,7-1 радиуса шлра 2. При этом шар 2 оказываетс в зоне с максимальной однородностью маг- с нитного пол , а сверхпро одлший подвес имеет минимальную вертикальную жесткость, о чем свидетельствует измер емый при зтом минимум частоты собственных колебаний сверхпровс.д O щего подвеса. После установлени оптимального режима функционировани сверхпровод щего подвеса соленоид 3- переводитс в режтт циркулирующего тока (режим короткого зам- гкани ) сthe edge of the bottom section 6 is a salt-yudl 3. of 0.7-1 of the radius of the slit 2. At the same time, the ball 2 appears in the zone with maximum magnetic field uniformity, and the over-extended suspension has a minimum vertical rigidity, as evidenced by measured at the same time, the minimum frequency of natural oscillations of the superprov. After establishing the optimal mode of operation of the superconducting suspension, the solenoid 3- is converted into the current circuit current (short-circuit mode) with
5 помощью теплового ключа (не показан). Обмотка соленоида 3 в состо нии сверхпроводимости обладает нулевым омическим сопротивлением. Если она замкнута накоротко, то наведенный в5 using a heat key (not shown). The coil of the solenoid 3 in the state of superconductivity has zero ohmic resistance. If it is short-circuited, then the
Q ней электрический ток циркулирует сколь угодно долго и его магнитное поле остаетс стабильным. Положение шара 2 определ етс одновременным действием на него силы со стороны удерживающего его во взвешенном состо нии магнитного пол соленоида 3 и силы т жести. При изменении ускорени силы т жести положелие шара 2 измен етс , что приводит к изменению размеров резонатора 1, торцовой йтенкой которого вл етс гаар 2. При этом измен етс резонансна частота резонатора 1. By this, the electric current circulates for an arbitrarily long time and its magnetic field remains stable. The position of the ball 2 is determined by the simultaneous action of a force on it from the side of the magnetic field of the solenoid 3 holding it in a suspended state and the force of gravity. When the acceleration force changes, the position of the ball 2 changes, which leads to a change in the dimensions of the resonator 1, whose end part is gaar 2. At the same time, the resonant frequency of the resonator 1 changes.
В первом варианте выполнени гра5In the first embodiment,
виметра (фиг,2) при изменении резо- нансной частоты резонатора 1 измен - никает сигнал ошибки на частотном детекторе 21. Этот сигнал ошибки по- Vimeters (FIG. 2), when the resonant frequency of the resonator 1 changes, the error signal on the frequency detector 21 changes. This error signal is
етс частота СВЧ автогенератора 19, измер ема частотомером 20, По изменению fIacтoты СВЧ автогенератора 19 можно судить однозначно об изменении силы 1т жести. В случае воздействи на шар 2 вибрации или других помех, привод щих к вертикальным колебани м, его возле положени равновеси , воз-The frequency of the microwave oscillator 19, measured by the frequency meter 20, By changing the fIstates of the microwave oscillator 19 can be judged unambiguously about the change in the strength of 1t tin. In the event of a vibration or other interference on the ball 2 leading to vertical oscillations, its near the equilibrium position may
виметра (фиг,2) при изменении резо- нансной частоты резонатора 1 измен - никает сигнал ошибки на частотном детекторе 21. Этот сигнал ошибки по- Vimeters (FIG. 2), when the resonant frequency of the resonator 1 changes, the error signal on the frequency detector 21 changes. This error signal is
даетс через фазокорректирующую цепь 22 на усилитель 23 посто нного тока, а далее через разв зывающий трансформатор 24 на обмотку демпфир ующей катушки 7. Вследствие наличии отрицательной обратной св зи в демпфирующей катушке 7 возникает управл ющий ток, создаюший маг итное поле, устран ющёе колебани шара 2 вокруг поло- жени его равновеси . Регулировка given through a phase-correction circuit 22 to a direct current amplifier 23, and then through an isolation transformer 24 to the winding of the damper coil 7. Due to the presence of negative feedback in the damping coil 7, a control current arises that creates a magnetic field that eliminates the oscillation of the ball 2 around his equilibrium position. Adjustment
н ющёе колебани шара 2 вокруг поло- жени его равновеси . Регулировка oscillation of the ball 2 around its equilibrium position. Adjustment
степени демпфировани возможных колебаний шара 2 под действием помех осу- ществ,п етс регулировкой коэ4)фициента усилени усилител 3 посто нного тока. Фазокорректирующа цепь 22 позвол ет сохранить устойчивость работы системы демпфировани при большом коэффициенте демпфировани возможных колебаний шара 2 вокруг положени его равновеси , . .the degree of damping of possible oscillations of the ball 2 under the action of interference from the body, by adjusting the coefficient 4) of the amplification factor of the DC amplifier 3. Phase-correction circuit 22 allows maintaining the stability of the damping system operation with a large damping factor of possible oscillations of the ball 2 around its equilibrium position,. .
Во втором варианте выполнени гравиметра (фиГоЗ) при изменении резонансной частоты резонатора 1 ,, обусловленной изменением положени шара 2 за счет изменени ускорени силы т - жести измен етс частота СВЧ автогенератора 25, выполненного на основе СВЧ усилител с амплитудной модул цией и переносом усилени на промежуточную частоту По автогенератору 25 осуществл етс фазова автоподстройка частоты СВЧ генератора 26 изменени частоты которого фиксируютс частотомером 20 и свидетельствуют об изменении ускорени силы т жести .In the second embodiment of the gravimeter (phygo), when the resonant frequency of the resonator 1 changes, due to the change in the position of the ball 2, the frequency of the microwave oscillator 25, based on the microwave amplifier with amplitude modulation and transfer of the amplifier to the intermediate one, changes frequency According to the oscillator 25, the phase self-tuning of the frequency of the microwave generator 26 is carried out, the frequency of which is recorded by the frequency meter 20 and indicate a change in the gravitational force.
Частота генератора 26 fc определ етс резонансной частотой резонатора 1 fp, и отличаетс от нее на величину промежуточной частоты Fj, на которую настроен усилитель 29 промежуточной чистоты и котора равна частоте кварцевого генератора 34 fp. f ± F, При этом учитываетс на какой из боковых составл ющих спектра амплитудного модухг тора 28 („ + F или fр .- F) работает автогенератор 25, Сигналы с усилител 29 промежуточной частоты и опорного кварцевого генератора 34 поступают на фазовый детектор 30 с выхода которого сигнал ошибки подаетс дл автоподстройкиThe frequency of the oscillator 26 fc is determined by the resonant frequency of the resonator 1 fp, and differs from it by the magnitude of the intermediate frequency Fj to which the intermediate-purity amplifier 29 is tuned and which is equal to the frequency of the quartz oscillator 34 fp. f ± F. This takes into account which of the lateral components of the spectrum of the amplitude modulator 28 ("+ F or fr.- F) the auto-oscillator 25 operates. The signals from the intermediate frequency amplifier 29 and the reference crystal oscillator 34 are fed to the phase detector 30 from the output which error signal is applied to auto-tuning
цепь 31 позвол ет сохранить устойчи вость работы системы демпфировани при большом коэффициенте демпфирова ни возможны;} колебаний шара 2 вок5 руг положени его равновеси под де ствием помех.The circuit 31 makes it possible to preserve the stability of the damping system with a large damping coefficient;} oscillations of the ball 2 of the wok org of its equilibrium position under the influence of interference.
Предлагаемый гравиметр отличаетс высокой стабильностью работы, т.е. при воздействии помех он обладает вThe proposed gravimeter is highly stable, i.e. when exposed to interference it possesses
JO сокой чувствительностью} широким ди намическим диапазоном и малым дрейфом нуль-пуцкта.JO is a high sensitivity} wide dynamic range and low zero-point drift.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU853881068A SU1289336A1 (en) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | Superconducting gravimeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU853881068A SU1289336A1 (en) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | Superconducting gravimeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1289336A1 true SU1289336A1 (en) | 1990-10-23 |
Family
ID=21171971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU853881068A SU1289336A1 (en) | 1985-04-09 | 1985-04-09 | Superconducting gravimeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1289336A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325941C (en) * | 2004-08-18 | 2007-07-11 | 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 | Mass space homing sphere gravity external correction method |
| CN105891742A (en) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中国农业大学 | Device and method of measuring magnet suspension system magnetic gradient |
-
1985
- 1985-04-09 SU SU853881068A patent/SU1289336A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| С.Н.Кузнецов, Г.И.Самойленко. Перспективы использовани -сверхпроводимости в геофизике. - Сб, Энергетика, Электроника, Св зь, Материалы 3-й региональн, научно-практической конференции Молодые ученые и специа- листь - народному хоз йству, Томск, изд-во Томского университета, 1980, с. 184-186. Ф.Ф.Менде, И.Н.Бондаренко, А.В.Трубицын. Сверхпровод щие и охлаждаемые резонансные системьт. Киев, Наукова думка, 1976, с. 238-239, рис, 6.12, с. 188, рис. 5.14, * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1325941C (en) * | 2004-08-18 | 2007-07-11 | 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 | Mass space homing sphere gravity external correction method |
| CN105891742A (en) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中国农业大学 | Device and method of measuring magnet suspension system magnetic gradient |
| CN105891742B (en) * | 2016-04-15 | 2018-09-21 | 中国农业大学 | A method of measuring magnetic suspension system magnetic gradient |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5224380A (en) | Superconducting six-axis accelerometer | |
| Chan et al. | Superconducting gravity gradiometer for sensitive gravity measurements. II. Experiment | |
| Locke et al. | Invited article: Design techniques and noise properties of ultrastable cryogenically cooled sapphire-dielectric resonator oscillators | |
| Van Degrift | Tunnel diode oscillator for 0.001 ppm measurements at low temperatures | |
| US5668315A (en) | Gravity gradiometer with flexural pivot bearing | |
| US4687987A (en) | Beam current sensor | |
| Van Dyck Jr et al. | Ultrastable superconducting magnet system for a penning trap mass spectrometer | |
| US5505555A (en) | Flexural pivot bearing | |
| US4864237A (en) | Measuring device having a squid magnetometer with a modulator for measuring magnetic fields of extremely low frequency | |
| US5058431A (en) | Superconducting Josephson junction gyroscope apparatus | |
| Goodman et al. | Superconducting instrument systems | |
| US6833701B2 (en) | Stabilization of transverse magnetization in superconducting NMR resonators | |
| EP0451171B1 (en) | Gravity gradiometer | |
| SU1289336A1 (en) | Superconducting gravimeter | |
| EP0163779A1 (en) | Magnetic resonance apparatus | |
| Cavalleri et al. | Progress in the development of a position sensor for LISA drag-free control | |
| Bagaev et al. | An optoacoustical gravitational antenna | |
| US2863998A (en) | Frequency converter comprising resonant cavity having thin supraconductive walls and direct magnetic field | |
| US4509014A (en) | Nuclear magnetic resonance gyroscope | |
| Zieve et al. | Investigation of quantized circulation in superfluid 3 He-B | |
| US4814728A (en) | Ultra-stable superconducting cavity maser oscillator | |
| Hao et al. | Temperature compensated cryogenic whispering gallery mode resonator for microwave frequency standard applications | |
| Oelfke et al. | Superconducting accelerometers for the study of gravitation and gravitational radiation | |
| Charkin et al. | A high horizontal stiffness sensor as used in gravimetry | |
| Weyand | DC-current control using SQUID-gradiometer systems |