SU545949A1

SU545949A1 - String gravimeter

Info

Publication number: SU545949A1
Application number: SU2109524A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Вацлавович Стакло
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1977-02-05

Description

Изобретение 5ТНОСИТСЯ к приборам дл измерени силы т жести на иодвнжном основании и может быть использовано при морских геофизических съемках.The invention of 5 is referred to instruments for measuring the force of gravity on an effective basis and can be used in marine geophysical surveys.

Известен гравиметр, датчик которого состоит из вибрирующей провод щей струны, груза, выполиенного в виде рычага, один конец которого крепитс к корпусу с помощью перекрещивающихс пружин, и возбуждающего магнита. Регистрирующа аппаратура укомплектована специальной ЭВМ, котора проводит вычисление мгновенных значений силы т жести и оередненне их на иекоторот интервале непосредственно во врем измерений 1. К недостаткам прибора относитс чрезвычайно высока чувствительность к помехам , особенно вибрации, сложна нелинейна зависимость выходной частоты от ускорени , в результате чего точность прибора невысока (иогрещность измерепий до 10 мГл). A gravimeter is known, the sensor of which consists of a vibrating conducting string, a weight made in the form of a lever, one end of which is attached to the body by means of intersecting springs, and an excitation magnet. The recording equipment is equipped with a special computer that calculates instantaneous values of gravity and averaged them for some time during measurements 1. The device’s disadvantages include extremely high sensitivity to interference, especially vibration, a complex non-linear dependence of the output frequency on acceleration, as a result the accuracy of the instrument is low (up to 10 mGl merestraction).

Известен гравиметр, содержащий инерционную массу, подвешенную на проволоке или ленте из токопровод щего материала 2. В этом гравиметре инерционна масса крепитс к корпусу. Можно осуществл ть демпфироваиие массы за счет узких зазоров между ней и корпусом. Подобное демпфирование вно недостаточно дл з-лучщени вибростойкости прибора. Главным недостатком вл етс то, что зависимость частоты колебаний A gravimeter is known that contains an inertial mass suspended on a wire or tape of conductive material 2. In this gravimeter, an inertial mass is attached to the body. It is possible to carry out damping masses due to narrow gaps between it and the body. Such damping is clearly not enough to cause the instrument to resist vibration. The main disadvantage is that the dependence of the oscillation frequency

струны от действующих на прибор ускорений не вл етс пропорциоиальной, и эта нелинейность приводит к по влению систематических погрешностей.the strings from the accelerations acting on the device are not proportional, and this nonlinearity leads to systematic errors.

Известен струнный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенный в поле демпфирующего магиита, возбуждающий магнит, пластины, соедин ющие груз с корпусом , электронное устройство дл возбуждени : колеба1П й струны и регистрирующее устройство с измерителем частоты 3.A string gravimeter is known, comprising a housing, a string, a working load placed in the field of a damping magitite, a driving magnet, plates connecting the load to the housing, an electronic excitation device: a vibrating string, and a recording device with a frequency meter 3.

Иедоетатками этого гравиметра вл етс51 нелинейна св зь выход ой части с мгновенным значением силы т жести, что при действии больших ускорений может привести к существенным погрешност м результатов измерений.The effects of this gravimeter are 51 non-linear communication of the output to the instantaneous value of the force of gravity, which under the action of large accelerations can lead to significant errors in the measurement results.

Цель изобретени - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

Дл этого в предлагаемом гравиметре рабочий груз выполнен в виде катущки, котора последовательно соединена через измеритель частоты, цифровой фильтр высоких частот и преобразователь «код-аналог с электронным устройством и параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магнита.To do this, in the proposed gravimeter, the working load is made in the form of a roller, which is sequentially connected via a frequency meter, a digital high-pass filter and a code-to-analog converter with an electronic device and connected in parallel with a damping magnet winding.

Иа фнг. 1 изображен предлагаемый гравпметр; на фиг. 2 - блок-схема электрической части гравиметра.Ia fng. 1 shows the proposed gravimeter; in fig. 2 is a block diagram of the electrical part of the gravimeter.

Гравиметр содержит корпус /, струну 2 сThe gravimeter contains a body /, string 2 with

укрепленным на ней рабочнм грузом 3, выполненным в виде катушки. Дл нредотвращени горизонтальных смещений груз крепитс к корпусу с помощью пластин 4. Струна номещена в зазоре возбуждающего посто нного магнита 5. Рабочий груз расположен в зазоре демпфирующего посто нного магпита 6 с обмоткой 7. Верхний копец струны св зан с корпусом или жестко, или через пружину.reinforced on her working load 3, made in the form of a coil. To prevent horizontal displacements, the load is attached to the body using plates 4. The string is placed in the gap of the exciting permanent magnet 5. The working load is located in the gap of the damping constant magnetite 6 with the winding 7. The upper end of the string is connected to the body or rigidly or through a spring .

Струна электрически соедин етс с электронным устройством, составл с ним струнный автогенератор 8 (фпг. 2). Выход струн}югого автогенератора соединен с измерителем частоты 9 и с частотным детектором. Частотным детектором называетс устройство, дающее на выходе напр жение, величина которого зависит от частоты входного сигнала. Это устройство может быть выполнено но любой пзвестпой аналоговой схеме, однако дл повышени точности целесообразно использовать цифровую технику. В этом случае измеритель частоты соедин етс с цифровым фильтром высоких частот JO и преобразователем «код- аналог //. Выход преобразовател еоеднн етс с катущкой 3 и с обмоткой 7.The string is electrically connected with the electronic device, which is a string oscillator 8 with it (phpg 2). The output of the strings of the south autogenerator is connected to a frequency meter 9 and to a frequency detector. A frequency detector is a device that produces a voltage at the output, the value of which depends on the frequency of the input signal. This device can be made but any known analog circuit, however, to improve accuracy, it is advisable to use digital technology. In this case, the frequency meter is connected to a digital high-pass filter JO and a code-to-analog converter. The output of the converter is connected with the coil 3 and with the winding 7.

Гравиметр работает следующим образом.The gravimeter works as follows.

Под влн нием вертикальных ускорений происход т вар15ацпп частоты колебаний струны . Соответственно нзмен ютс показани измерител частоты. Дл того, чтобы изменени частоты струны, св занные с сгЛой т жести , не комиеиеировались, показани измернтел частоты постунают на цифровой фильтр высокнх частот со срезом на частоте около 0,01 Гц. Выходной сигнал фильтра подаетс на иреобразователь «код-аьшлог, на выходе которого получаетс нанр же11не, иропорпиональное отфильтрованным отсчетам измернтел чаетоты. Выходное напр жение преобразовател «код-аналог поступает на катушку, через нее соответственно проходит ток, который, взаимодейству с гп)лем иосто ииогс ) демпфпрующего магнпта, создает силу, компеисируюи1,ую вли ние возмун ающих ускорений. Благодар действию описанной обратной св зи остаютс лишь небольщне изменени частоты, св занные е длиниоперподнымн нроцессамп. Систематические эффекты, св занные е нелинейностью характеристики гравиметра, при этом уменьшаютс до пренебрежимо малых велпчпп. Так, прпUnder the influence of vertical accelerations, a variation of the string oscillation frequency occurs. The meter readings are taken accordingly. In order for the frequency changes of the string associated with the curve of the body not to be commenced, the readings of the measurement frequencies are sent to a digital high-pass filter with a cut at a frequency of about 0.01 Hz. The output signal of the filter is fed to the transducer, the code-log, the output of which is not exactly the same, the ipoporion of the filtered readings of the measured signals. The output voltage of the converter-code-analogue goes to the coil, through it, respectively, a current passes, which, interacting with the hp lem and the hogs of the damping magnet, creates a force that compresses the accelerating accelerations. Due to the effect of the described feedback, only small changes in frequency associated with the length of the imperfect process patterns remain. The systematic effects associated with nonlinearity of the characteristics of the gravimeter, while reduced to negligible velcpp. So prp

компенсацни возмущений с невысокой точностью нор дка одного гала систематическа ногрешность около 0,1 мГл.compensation of disturbances with a low accuracy of the norm of one gala systematic resolution of about 0.1 mGl.

Так как ток, проход щий через катущку, оказывает размагничивающее действие па посто нный магнит, то дл повышени точности работы системы комненеапии на магните расиолагаетс подмагничнвающа обмотка, подключенна к выходу преобразовател «коданалог таким образом, чтобы поле, еоздаваемое ею, было равно и наиравлено в нротивоположпую сторону по отношени)о к полю катушки компенсации.Since the current passing through the coil has a demagnetizing effect on a permanent magnet, to increase the accuracy of the number system on a magnet, the magnetizing coil is distributed, connected to the output of the converter code in such a way that the field generated by it is equal and The opposite side is relative to the field of the compensation coil.

Положительный эффект данного иредложенн заключаетс в снижении уровн помех на струне до уровн , ири котором нелинейность струнного гравиметра не вызывает долн ггельных снстематических погрешностей, в результате чего повышаете точность измереннй . В то же врем струнный гравиметр сохран ет все иоложительные качества цифрового прпбора. Небольшой уровень остаточных возмущений облегчает послед ющую фильтрацию показаннй.The positive effect of this is to reduce the level of interference on the string to a level where the nonlinearity of the string gravimeter does not cause any helium errors and, as a result, increases the accuracy of the measurements. At the same time, the string gravimeter retains all the positive qualities of a digital instrument. A small level of residual disturbances facilitates the last filtering shown.

Форм } л а изобретени Form} l and inventions

Стр -нный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенные в иолеGravimeter, containing body, string, working load, placed in the field

демпфируюп.его магнита, возбуждаюишй магиит, пластппы, соедин ющие груз с корпусом , электрониое уетройетво дл возбуждени колебаний стрлны и регистрирующее устройство с измерителем частоты, о т л и ч аю H.I, и и с тем, что, е целью повышен11Я точности 11змерений, рабочий груз выполнен в виде катупткп, котора последовательно соеД1 иена через нзмерптель чаетоты, цпфровой фильтр выеоких частот и преобразователь «код-аналог с электронным устройством иdamping of its magnet, exciting magit, plastpps connecting the load with the case, an electronic device for exciting the oscillations of the line, and a recording device with a frequency meter, which is HI, and with the aim of improving the accuracy of 11 measurements, The working load is made in the form of a catuptc, which successively connects the yen through the measuring tube, digital high-pass filter and the code-to-analog converter with electronic device and

параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магпита.in parallel with the winding of the damping magpite.

Источникн ииформации, прин тые во внимание ирп экеиертизе:Source information taken into account by irq ekertize:

1. Проспект фирмы Sokkisha Ltd. Proc. Ceod. Soe. Japan v. 9 1963 pp 571-576.1. Prospectus of Sokkisha Ltd. Proc. Ceod. Soe. Japan v. 9 1963 pp 571-576.

2.Патент Франции Л 1536427. кл G 01 V, 1968.2. The patent of France L 1536427. cl G 01 V, 1968.

3.Струйный гравиметр дл измерени силы т жести иа море. Извести АН СССР, сер. геофизическа , .Y 3, 1959.3. Inkjet gravimeter to measure gravity and sea. Lime USSR Academy of Sciences, sir. Geophysical .Y 3, 1959.

ipuf iipuf i

иг 2u2