SU913310A1 - Wire gravimeter - Google Patents

Wire gravimeter Download PDF

Info

Publication number
SU913310A1
SU913310A1 SU802954532A SU2954532A SU913310A1 SU 913310 A1 SU913310 A1 SU 913310A1 SU 802954532 A SU802954532 A SU 802954532A SU 2954532 A SU2954532 A SU 2954532A SU 913310 A1 SU913310 A1 SU 913310A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
string
gravimeter
coil
magnet
frequency
Prior art date
Application number
SU802954532A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Vadim G Knorring
Vyacheslav S Moisejchenko
Lidiya K Rukina
Original Assignee
Le Polt I Im M I Kalinina
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 Le Polt I Im M I Kalinina filed Critical Le Polt I Im M I Kalinina
Priority to SU802954532A priority Critical patent/SU913310A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU913310A1 publication Critical patent/SU913310A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Изобретение относится к приборам для измерения силы тяжести на подвижном основании и может быть использовано при морских геофизических . съемках.The invention relates to instruments for measuring gravity on a movable base and can be used in marine geophysical. filming.

Известен струнный гравиметр, содержащий корпус, струну, рабочий груз, помещенный в поле демпфирующего магнита, возбуждающий магнит, пластины, соединяющие груз с корпусом, электронное устройство для возбуждения колебаний струны и регистрирующее устройство с измерителями частоты [1].Known string gravimeter, comprising a housing, a string, a working load placed in the field of a damping magnet, a driving magnet, plates connecting the load to the housing, an electronic device for exciting vibrations of the string and a recording device with frequency meters [1].

Недостатками .этого гравиметра является нелинейная связь выходной частоты с мгновенным значением силы тяжести, что при действии больших ускорений помех может привести к существенным погрешностям результатов измерений.The disadvantages of this gravimeter are the non-linear connection of the output frequency with the instantaneous value of gravity, which under the action of large accelerations of interference can lead to significant errors in the measurement results.

Известен также струнный гравиметр содержащий корпус, струну с укрепленным на ней рабочим грузом, помещенным в поле демпфирующего магнита, возбуждающий магнит, пластины, соединяющие груз с корпусом, электронное устройство для возбуждения колебаний струны и регистрирующее уст'ройство, причем рабочий груз выполГРАВИМЕТРAlso known is a string gravimeter comprising a case, a string with a working load fixed on it, placed in the field of a damping magnet, a driving magnet, plates connecting the load to the case, an electronic device for exciting the vibrations of the string and registering the device, with the working load executing the GRAMMETER

22

нен в виде катушки, которая последовательно соединена через измеритель частоты, цифровой фильтр высоких час·not in the form of a coil, which is connected in series through a frequency meter, a digital filter of high hours

д тот и преобразователь код - аналог с электронным устройством и параллельно соединена с обмоткой демпфирующего магнита. В результате‘положительным качеством данного гравиΊ0 метра является снижение уровня помех на струне [2].The latter and the code converter are analogous to an electronic device and are connected in parallel with the winding of the damping magnet. As a result, the positive quality of this gravel-0 meter is the reduction of the noise level on the string [2].

Недостатками данного струнного . гравиметра являются значительное усложнение гравиметра в электронной части, связанное с введением дополнительной цепи коррекции помех на струне путем использования цифрового фильтра с низкой частотой среза (около 0,01 Гц) и преобразователяThe disadvantages of this string. The gravimeter is a significant complication of the gravimeter in the electronic part, due to the introduction of an additional chain of interference correction on the string by using a digital filter with a low cut-off frequency (about 0.01 Hz) and a converter

__ код -айалог высокой разрешающей способностй.__ code - high resolution log.

Цель изобретения - упрощение устройства без потери точности.The purpose of the invention is to simplify the device without loss of accuracy.

Цель достигается тем, что струнный гравиметр, содержащий корпус,The goal is achieved by the fact that the string gravimeter, comprising a body,

25 струну с укрепленным на ней рабочим грузом, выполненным в виде катушки, демпфирзлощий магнит с обмоткой, возбуждающий магнит, пластины, соединяющие груз с корпусом, регистрирую30 щее устройство с измерителем часто*25 string with a working load reinforced on it, made in the form of a coil, a damping magnet with a winding, an excitation magnet, plates connecting the load to the body, registering the device with the meter often *

33

913310913310

4four

ты снабжен кварцевой пластиной с двумя токосъемками, расположенными в месте крепления струны с корпусом между корпусом и струной, так что его токосъемы подключены к входам дополнительно установленного усилителя заряда, выходы которого соединены с катушкой.You are equipped with a quartz plate with two current recordings, located at the point of attachment of the string with the case between the case and the string, so that its current collectors are connected to the inputs of the additionally installed charge amplifier, the outputs of which are connected to the coil.

На фиг. 1 изображен предлагаемый гравиметр; на фиг. 2 - блок-схема электрической части гравиметра.FIG. 1 shows the proposed gravimeter; in fig. 2 is a block diagram of the electrical part of the gravimeter.

Гравиметр содержит корпус 1, струну 2 с укрепленным на ней рабочим грузом 3, выполненным в виде катушки. Для предотвращения горизонтальных смещений груз крепится к корпусу с помощью пластин 4. Струна помещена в зазоре возбуждающего постоянного магнита 5. Рабочий груз расположен в зазоре демпфирующего постоянного магнита 5 и б с обмоткой 7. Верхний конец струны связан с корпусом 1 жестко через кварцевый преобразователь 8. Выход струнного автогенератора 9, содержащий струну соединен с измерителем частоты 10 (фиг. 2). Токосъемы 11 и 12 кварцевого преобразователя 8 соединены с входом усилителя заряда 13, выходы которого соединяются с катушкой 3 и обмоткой 7.The gravimeter includes a housing 1, a string 2 with a working load 3 mounted on it, 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 permanent magnet 5 and b with the winding 7. The upper end of the string is rigidly connected to the body 1 through a quartz converter 8. The output of the string oscillator 9, containing the string connected to the frequency meter 10 (Fig. 2). Current collectors 11 and 12 of the quartz transducer 8 are connected to the input of the charge amplifier 13, the outputs of which are connected to the coil 3 and the winding 7.

Гравиметр работает следующим об- . разом.The gravimeter works as follows. at once.

Сигнал, действующий на струну, является смесью измеряемого полезного сигнала дх, связанногб с изменением силы тяжести, и помехи дп , обладающей широким спектром частот. Под влиянием этих вертикальных ускорений меняется сила механического натяжения струны Г, а, следовательно, и частота на выходе струнного автогенератора 9 (£ = , где ш масса струны, 2 - длина'струны) , в связи с чем изменяются и показания измерителя частоты. Для того, чтобы только изменения частоты струны, связанные с очень медленными изменениями силы тяжести (полезный сигнал) можно было прочесть на отсчетном устройстве измерителя частоты 10, сигнал помехи Должен быть отфильтрован. Кварцевый преобразователь 8, работающий на растяжение под действием вертикальных ускорений помехи, на своем выходе (токосъемах 11 и 12) выдает электрический сигнал в виде заряда, который усиливается в усилителе заряда 13'; и в виде тока 1 подается в катушку 3,расположенную в поле демпфирующего магнита 6.В катушке 3 возникает сила Га =В1Р(где В - индукция магнита, 2 - длина витков), пропорциональная помехе д„ и направленная встречно дополнительной силе , натяжения струны, вызванной сигналом помехи дп. Таким образом возмущающая сила компенсируется силой Ρβ. Благодаря тому, что кварцевойSignal acting on said string is a mixture of the measured desired signal d x, svyazannogb with a change of gravity, and interference d n, has a broad frequency spectrum. Under the influence of these vertical accelerations, the strength of the mechanical tension of the string G, and, consequently, the frequency at the output of the string oscillator 9 (£ =, where w is the mass of the string, 2 is the length of the string), changes the readings of the frequency meter. In order that only changes in the frequency of the string associated with very slow changes in gravity (the useful signal) can be read on the reading device of the frequency meter 10, the interference signal must be filtered out. Quartz Converter 8, working under tension under the action of vertical accelerations of interference, at its output (current collectors 11 and 12) produces an electrical signal in the form of a charge, which is amplified in the charge amplifier 13 '; and in the form of current 1 is fed into the coil 3 located in the field of the damping magnet 6. In the coil 3, a force Ha = B1P (where B is the magnet induction, 2 is the length of turns) is proportional to the interference d и and directed against the additional force caused by the interference signal d p . Thus, the disturbing force is compensated by the force of Ρβ. Due to the fact that quartz

преобразователь 8 имеет частотную характеристику, аналогичную характеристике дифференцирующего звена первого порядка, постоянная времени которого может достичь 100 с и более, такой фильтр высоких частот с усилителем заряда на выходе по существу заменяет сложную в изготовлении и наладке, аналогичную по назначению цепь, состоящую из цифрового фильтра и преобразователя код ток на выходе. Передаточная функция кварцевого преобразователя 8 с усилителем заряда 13 имеет видConverter 8 has a frequency response similar to that of a first-order differentiator, the time constant of which can reach 100 s or more, such a high-pass filter with a charge amplifier at the output essentially replaces a circuit with a digital filter that is difficult to manufacture and set up and converter code output current. The transfer function of the quartz transducer 8 with charge amplifier 13 has the form

где 5 - чувствительность кварцевого преобразователя 8 с усилителем заряда 13;where 5 is the sensitivity of the quartz transducer 8 with charge amplifier 13;

Ф - постоянная времени фильтра причемФ - filter time constant, where

δ = <3,| /Со,δ = <3, | / So,

где <3,, - пьезоэлектрическая константа;where <3 ,, is the piezoelectric constant;

С - собственная емкость пьезопреобразователя ;C - own capacity of the piezoelectric transducer;

Со - емкость в цепи обратной связи, усилителя заряда;С о - capacitance in the feedback circuit, charge amplifier;

= КСС,= COP C ,

где К - сопротивление утечки (1ΟΊ 10^ Ом).where K - leakage resistance (1Ο Ί 10 ^ ohms).

При С = 10-100 пФ, άη=2.3.10’иКл/н.When C = 10-100 pF, άη = 2.3.10 ' and C / n.

С = Со, чувствительность 5 составляет минимально (0,02-0,2) В/Н. При массе подвижной части гравиметра 200 г это 4-10"® В/мГал. Если помеха дп отфильтрована до 10 мГал, то минимальный сигнал на выходе усилителя заряда 13 составляет 0,4 мкВ, что практически не вызывает затруднений в построении такой цепи, а помеха в 10 мГал при усреднении в измерителе частоты 10 приводит к погрешности менее 0,1 мГал. При необходимости постоянную времени 7 можно увеличить путем увеличения емкости Ср. а одновременное снижение чувствительности можно компенсировать, например, выбором относительных размеров пьезоэлемента, что при поперечном пьезоэффекте приводит к выражению для зарядаC = Co, sensitivity 5 is minimal (0.02-0.2) V / N. When the mass of the movable part gravimeter 200 g is 4-10 "® V / mGal. If d n hindrance filtered mGal to 10, the minimum signal at the output of the charge amplifier 13 is 0.4 mV, which practically causes no difficulties in constructing such a circuit, A 10 mGal noise, when averaged in the frequency meter 10, leads to an error of less than 0.1 mGal. If necessary, the time constant 7 can be increased by increasing the capacitance Cf. a simultaneous decrease in sensitivity can be compensated for, for example, by choosing the piezoelectric effect leads to the expression for the charge

0 = Р 0/х,0 = P 0 / x

где у - длина;where is the length;

х - ширина пьезокристалла.x is the width of the piezocrystal.

Так как ток, проходящий через катушку 3, оказывает размагничивающее действие на постоянный магнит, как и в прототипе, для повышения точности работы системы компенсации на магните 5 располагается подмагничивающая обмотка 7, подключенная к выходу усилителя мощности 13 такимSince the current passing through the coil 3, has a demagnetizing effect on the permanent magnet, as in the prototype, to improve the accuracy of the compensation system on the magnet 5 is a biasing winding 7 connected to the output of the power amplifier 13 such

5five

913310913310

66

образом, чтобы поле, создаваемое ею, было равно и направлено в противоположную сторону по отношению к полю катушки компенсации.in such a way that the field created by it is equal and directed in the opposite direction with respect to the field of the compensation coil.

Положительный эффект данного изобретения в существенном упрощении структурного гравиметра при сохранении его точностных характеристик за счет включения кварцевого преобразователя .вертикальных ускорений в заряд со стороны крепления струны к корпусу.The positive effect of this invention is a significant simplification of the structural gravimeter while maintaining its accuracy characteristics due to the inclusion of a quartz transducer. The vertical accelerations in charge from the side of the string attachment to the body.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Струнный гравиметр, содержащий корпус, струну с укрепленным на ней рабочим грузом, выполненным в виде катушки, демпфирующий магнит с обмоткой, возбуждающий магнит, пластины, соединяющие груз с корпусом, регистрирующее устройство с измерителем частоты о тличающий с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности измерений, он снабжен кварцевым преобразователем с двумя токосъемниками , .расположенными между корпусом и струной, при этом токосъемники подключены к входам дополнительно установленного усилителя заряда, выход которого соединен с катушкой.A string gravimeter, comprising a housing, a string with a coil supported on it, made in the form of a coil, a damping magnet with a winding, a driving magnet, plates connecting the load to the housing, a recording device with a frequency meter which is identical to that in order to simplify device and improve measurement accuracy, it is equipped with a quartz transducer with two current collectors. located between the case and the string, while the current collectors are connected to the inputs of the additionally installed charge amplifier, the output of which pogo connected to the coil.
SU802954532A 1980-07-07 1980-07-07 Wire gravimeter SU913310A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802954532A SU913310A1 (en) 1980-07-07 1980-07-07 Wire gravimeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802954532A SU913310A1 (en) 1980-07-07 1980-07-07 Wire gravimeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU913310A1 true SU913310A1 (en) 1982-03-15

Family

ID=20907537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802954532A SU913310A1 (en) 1980-07-07 1980-07-07 Wire gravimeter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU913310A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4238844A (en) Displaced position detecting device
US4412317A (en) Transducer for picking up mechanical vibrations, in particular seismic waves, and a seismic measuring system including such a transducer
EP0083144B1 (en) Improved method and apparatus for mass flow measurement
US6075754A (en) Single-coil force balance velocity geophone
US4051718A (en) Apparatus for measuring the velocity of low frequency vibrations
SU913310A1 (en) Wire gravimeter
US3483753A (en) Gravity meter of the vibrating wire type
US4255969A (en) Ring laser gravity gradiometer
CN100451552C (en) Double resonator sensitive structure resonant sensor
US4120370A (en) Weighing equipment
RU1795374C (en) Compensating accelerometer
SU1642255A1 (en) Weighing device
SU545949A1 (en) String gravimeter
RU1778546C (en) Scale balancing device
SU757859A1 (en) Weight measuring device
Mehta The development of accelerometers
SU1735722A2 (en) Weight measuring transducer
SU1046664A1 (en) Thermogravimetric moisture meter
SU1486933A1 (en) Compensational accelerometer
SU960540A1 (en) Digital system for automatic weight registering
CN117289333A (en) Acceleration sensor and displacement integrator using geophone
SU871076A1 (en) Acceleration pickup with frequency output
SU1427314A1 (en) Vertical piezoelectric geophone
SU777556A1 (en) Vibration-type meter of rheological characteristics of substances
SU455246A1 (en) Thermomassometric installation