SU930195A1

SU930195A1 - Gas gravity meter

Info

Publication number: SU930195A1
Application number: SU802926149A
Authority: SU
Inventors: Григорий Максимович Андреев; Михаил Иванович Киселев
Original assignee: Московское Высшее Техническое Училище Им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1982-05-23

Description

II

Изобретение относитс к устройствам дл измерени гравитационного пол Земли на подвижном основании, преимущественно на судах морского (флота.The invention relates to devices for measuring the gravitational field of the Earth on a movable base, mainly on ships of the sea (fleet.

Известно устройстводл Измерени ускорений, в том числе ускорени силы т жести - гидростатический частотный датчик. Указанный датчик имеет резонатор с внутренней и внешней полост ми и капилл р, заполненный двум несмешивающимис жидкост ми. Под действием переменных инерционных и гравитационных сил возникает разность давлений, приложенных к внешней и внутренней полости резонатора, что вызывает изменение частоты . колебаний резонатора l.A device for measuring accelerations, including the acceleration of gravity, is a hydrostatic frequency sensor. The sensor has a resonator with an internal and external cavity and a capillary filled with two immiscible liquids. Under the action of variable inertial and gravitational forces, a pressure difference arises applied to the external and internal cavities of the resonator, which causes a change in frequency. resonator oscillations l.

Недостатком этого устройства вл етс невозможность непосредственно разделить с его помощью измер емое ускорение силы т жести и инерционную помеху.A disadvantage of this device is the inability to directly separate with it the measured acceleration of gravity and inertial interference.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс однокапилл рный газовый гравиметр Ломоносова , содержащий герметичную систему , состо щую из двух соединенных капилл ром баллонов, один из которых заполнен жидкостью, а вто|)ой газом, и блок индикации. Ускорение силы т жести измер етс здесь по смещейию в капилл ре жидкости, вытесн к цей газ The closest in technical essence to the present invention is a Lomonosov single-capillary gas gravimeter containing a hermetic system consisting of two cylinders connected by a capillary, one of which is filled with liquid and the second gas, and a display unit. Acceleration of gravity is measured here by the displacement in the capillary liquid, displaced to the gas

10 в баллон 2 3.10 in the cylinder 2 3.

Достоинством известного устройства вл етс отсутствие в нем механической пружины или рычага в качестве упругого элемента роль пружины иг15 рает сжимаемый газ), что позвол ет избежать дрейфа нуль-пункта, создаваемого старением в результате ползучести , однако оно также чувствительно к инерционным помехами не позвом л ет отделить их от полезного сигнала.The advantage of the known device is the absence of a mechanical spring or lever in it as an elastic element (the compressible gas plays the role of a spring), which avoids a zero-point drift created by creep aging, but is also sensitive to inertial interference and does not allow separate them from the useful signal.

Цель изобретени -, повышение точности измерений путём фильтрации инерционных помех.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by filtering inertial noise.

Поставленна цель достигаетс тем, что в гравиметр введен дополнительный мерный капилл р, соедин ющий баллоны, причем капилл ры имеют различные диаметры .This goal is achieved by introducing an additional measuring capillary into the gravimeter that connects the cylinders, the capillaries having different diameters.

На чертеже изображен предлагаемый гравиметр.The drawing shows the proposed gravimeter.

Устройство состоит из двух баллонов 1 и 5, герметично соединенных между собой двум капилл рными трубками 2 и 3, имеющими различные радиусы внутренних каналов. Сосуд 5 содержит жидкость 4 с высокой плотностью (например , ртуть), сосуд 1 заполнен газом . Вс система помещена в термостат б с возможностью измерени положени жидкостных столбиков в капилл рах с помощью блока 7 индикации.The device consists of two cylinders 1 and 5, hermetically interconnected by two capillary tubes 2 and 3, having different radii of the internal channels. Vessel 5 contains high-density liquid 4 (for example, mercury), vessel 1 is filled with gas. The entire system is placed in a thermostat b with the possibility of measuring the position of liquid columns in the capillaries using the display unit 7.

Принцип работы устройства заключаетс в следующем.The principle of operation of the device is as follows.

В статическом случае вес эффективного столба жидкости в баллоне 5 и капилл рах 2 и 3 уравновешиваетс давлением газа в баллоне 1 и концы жидких столбиков в капилл рах смещены одинаково. Под действием возникающей инерционной помехи в жидкости формируетс дополнительное давление, привод щее к смешению жидкости в капилл рах . Благодар тому, что радиусы капилл ров 2 и 3 различны и жидкость в них испытывает различное в зкое трение, различны будут и неста.ционарные смещени жидкости в капилл pax. Однако, если колебани жидкости в капилл рах соответствуют периодическому (закритическому) режиму демпфировани , то в момент совпадени нестационарных смещений жидкости в капилл ра величина этого смещени соответствует значению ускорени силы т жести, свободному от инерционной помехи.In the static case, the weight of the effective liquid column in the cylinder 5 and capillaries 2 and 3 is balanced by the gas pressure in the cylinder 1 and the ends of the liquid columns in the capillaries are equally displaced. Under the action of inertial disturbance, additional pressure is generated in the liquid, leading to the mixing of the liquid in the capillaries. Due to the fact that the radii of capillaries 2 and 3 are different and the fluid in them experiences different viscous friction, non-stationary displacements of the fluid in the capillaries pax will also be different. However, if the fluid oscillations in the capillaries correspond to the periodic (supercritical) damping mode, then at the time when the unsteady fluid displacements in the capillary coincide, the magnitude of this displacement corresponds to the gravitational acceleration value free from inertial interference.

Колебани жидкости в капилл ре про исходит с коэффициентом затухани Fluid oscillations in the capillary occur with attenuation coefficient

Р R

(1)(one)

а собственна частота колебаний равнаand the natural frequency is

V,o V4-|f-. V, o V4- | f-.

где J5|/) -. плоскость и в зкость жидкости; TQ - внутренний радиус капилл ра 2 или 3 VQ - номинальный объем газа в баллоне 1; S - длина столбика жидкости в капилл ре в равновесном состо йии.where J5 | /) -. liquid level and viscosity; TQ is the internal radius of the capillary 2 or 3 VQ is the nominal volume of gas in the cylinder 1; S is the length of the liquid column in the capillary in the equilibrium state.

При воздействии на прибор сигнала (t) колебательна система прибора приходит в движение по законуWhen a signal is applied to a device (t), the oscillating system of the device starts moving according to the law

Г+ Vo a(t), где X - амплитуда отклонени колебательной системы.Г + Vo a (t), where X is the oscillation system deviation amplitude.

Решение данного уравнени имеет видThe solution to this equation is

Y aftl Y aftl

YrwpV2)+4/,2Uf2 2 YrwpV2) + 4 /, 2Uf2 2

Задава сь значени ми --- ,6&5- 6 ,5-10 кг/м(ртуть), 1 , S 0,5 м, (,07), a(t)- M/cAGiven the values ---, 6 & 5-6, 5-10 kg / m (mercury), 1, S 0.5 m, (, 07), a (t) - M / cA

Предложенное техническое решение позвол ет повысить точность измерени ускорени силы т жести на подвижном основании,The proposed solution allows to increase the accuracy of measuring the acceleration of gravity on a movable base,

Claims

1.Gorenstein I.A. Hydrostatic frequency sensors of primary information. M., Mechanical Engineering, 1976, p. 20.

2. Andreev G.M., Kiselev M.I. About the possibility of using a gas gravimeter to measure variable linear accelerations. Measuring equipment, 1977, N 7, p. 52 (prototype)

Y /

/

f /