Гравиметр

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к гравиметрам. Технический результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в повышении точности измерений при одновременном упрощении и уменьшении габаритов конструкции. Гравиметр, включает опорный элемент 1, корпуса 2, 3, 4, размещенные соответственно в корпусе 2 - горизонтально расположенные неподвижные электроды 5, 6 и размещенный между неподвижными электродами 5, 6 подвижный электрод 7 переменного конденсатора, в корпусе 3, 4 - соответственно вертикально расположенные неподвижные электроды 8, 9 и 10, 11 и размещенные между неподвижными электродами подвижные электроды 12, 13 переменных конденсаторов. Неподвижные электроды 5, 6, 8, 9 и 10, 11 соединены с корпусами 2, 3, 4 посредством диэлектриков 14. Подвижные электроды 7, 12, 13 соединены с корпусами 2, 3, 4 посредством осей 15, 16, 17, образующие шарнирные соединения. Оси 16, 17 подвижных электродов 12, 13 размещены перпендикулярно друг другу. Корпуса 2, 3, 4 соединены с опорным элементом 1 посредством шарниров, выполненных в виде карданных механизмов 18, 19, 20. Электроемкости каждого из пар внутреннего и соответствующих внешних электродов конденсаторов выполнены разными за счет выступов соответственно 21 и 22. Это может быть выполнено, например, за счет того, что расстояния в каждой из пар между одним из неподвижным электродов и подвижным электродом и другим

неподвижным электродом и подвижным электродом могут быть выполнены разными. Это может быть выполнено также за счет того, что площади в каждой из пар неподвижных электродов могут быть выполнены различными. На пары неподвижных электродов соответственно 5, 6, 8, 9 и 10, 11 подают противофазное постоянное напряжение с одинаковой формой импульсов. Импульсы могут быть любой формы, но должны быть периодические и симметричные. Предпочтительна прямоугольная форма импульсов из-за простоты их получения. В результате на соответствующие подвижные электроды 7, 12, 13 наводится переменное напряжение, аналогичной форме той из фаз, емкость электрода которой выше. Полярность наведенного сигнала анализируется с помощью фазовых детекторов, которые управляют напряжениями, приложенным к соответствующим неподвижным электродам таким образом, чтобы при вращении каждого из подвижных электродов соответственно 7, 12, 13 вокруг соответствующей оси 15, 16, 17 сделать сигнал переменного напряжения равным нулю. Сигнал на подвижном электроде равен нулю только в случае строгого равенства электроемкостей соответственно 5-7 и 6-7, 8-12, 9-12 и 10-13, 11-13 электродов. Составляющие величин X, Y, Z гравитационного поля пропорциональны величинам изменения напряжения на соответствующих электродах и вычисляются путем применения соответствующих коэффициентов пропорциональности.

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к гравиметрам.

Известен гравиметр, включающий опорный элемент, переменный конденсатор с горизонтально расположенными неподвижными и размещенным между ними подвижным электродами [1].

В известном устройстве подвижный электрод соединен с размещенным на опорном элементе упругим кварцевым коромыслом.

Однако известный гравиметр не обладает требуемой точностью и очень зависит от перепадов температуры и требует контроля непосредственно в процессе измерений. Защита от перепадов температуры требует применения сложной конструкции, увеличивающей габариты устройства, что не позволяет использовать устройство в условиях ограниченного пространства.

Известный гравиметр также не позволяет получать непосредственно составляющие величины гравитационного поля в декартовых координатах X, Y, Z (где Z - направляющая силы тяжести), что также влияет на точность измерений.

Технический результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в повышении точности измерений при одновременном упрощении и уменьшении габаритов конструкции.

Указанный результат достигается за счет того, что гравиметр, включающий опорный элемент, переменный конденсатор с горизонтально расположенными неподвижными и размещенным между ними подвижным электродами, снабжен, дополнительными переменными конденсаторами, каждый из которых выполнен в виде вертикально расположенных неподвижных и размещенным между ними

подвижным электродами, корпусами, с которыми шарнирно соединены подвижные электроды, и, через диэлектрики, скреплены неподвижные электроды, причем корпуса соединены с опорным элементом посредством шарниров, а электроемкости каждого из пар внутреннего и соответствующих внешних электродов переменных конденсаторов выполнены разными. Шарниры, соединяющие корпуса с опорным элементом выполнены в виде карданных механизмов. Электроды выполнены из немагнитного токопроводящего материала.

Указанный результат достигается так же за счет того, что расстояния между одним из неподвижным электродов и подвижным электродом и другим неподвижным электродом и подвижным электродом каждого из переменного конденсаторов выполнены различными. Площади каждой из пар неподвижных электродов переменных конденсаторов выполнены различными.

Примеры выполнения изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1, 5 представлены конструктивные варианты исполнения заявляемого устройства, на фигурах 2, 3, 4, 6 и 7 - соответственно виды А, В, С, D, Е.

Гравиметр, включает опорный элемент 1, корпуса 2, 3, 4, размещенные соответственно в корпусе 2 - горизонтально расположенные неподвижные электроды 5, 6 и размещенный между неподвижными электродами 5, 6 подвижный электрод 7 переменного конденсатора, в корпусе 3, 4 - соответственно вертикально расположенные неподвижные электроды 8, 9 и 10, 11 и размещенные между неподвижными электродами подвижные электроды 12, 13 переменных конденсаторов.

Неподвижные электроды 5, 6, 8, 9 и 10, 11 соединены с корпусами 2, 3, 4 посредством диэлектриков 14.

Подвижные электроды 7, 12, 13 соединены с корпусами 2, 3, 4 посредством осей 15, 16, 17, образующие шарнирные соединения. Оси 16, 17 подвижных электродов 12, 13 размещены перпендикулярно друг другу.

Корпуса 2, 3, 4 соединены с опорным элементом 1 посредством шарниров, выполненных в виде карданных механизмов 18, 19, 20.

Электроемкости каждого из пар внутреннего и соответствующих внешних электродов конденсаторов выполнены разными, как это показано на фиг.3 и фиг.7 за счет выступов соответственно 21 и 22.

Это может быть выполнено, например, за счет того, что расстояния в каждой из пар между одним из неподвижным электродов и подвижным электродом и другим неподвижным электродом и подвижным электродом могут быть выполнены разными (как показано на фиг.3 расстояние L1>L2 и на фиг.7 расстояние L3>L4).

Это может быть выполнено также за счет того, что площади в каждой из пар неподвижных электродов могут быть выполнены различными.

Работает устройство следующим образом.

На пары неподвижных электродов соответственно 5, 6, 8, 9 и 10, 11 подают противофазное постоянное напряжение с одинаковой формой импульсов. Импульсы могут быть любой формы, но должны быть периодические и симметричные. Предпочтительна прямоугольная форма импульсов из-за простоты их получения.

В результате на соответствующие подвижные электроды 7, 12, 13 наводится переменное напряжение, аналогичной форме той из фаз, емкость электрода которой выше. Полярность наведенного сигнала анализируется с помощью фазовых детекторов, которые управляют напряжениями, приложенным к соответствующим неподвижным электродам таким образом, чтобы при вращении каждого из подвижных электродов соответственно 7, 12, 13 вокруг соответствующей оси 15, 16,

17 сделать сигнал переменного напряжения равным нулю. Сигнал на подвижном электроде равен нулю только в случае строгого равенства электроемкостей соответственно 5-7 и 6-7, 8-12, 9-12 и 10-13, 11-13 электродов. Составляющие величин X, Y, Z гравитационного поля пропорциональны величинам изменения напряжения на соответствующих электродах и вычисляются путем применения соответствующих коэффициентов пропорциональности.

Таким образом, предложенное техническое решение позволит:

- повысить точность измерений;

- облегчить настройку и эксплуатационную надежность конструкции;

- упростить и уменьшить габариты устройства.

Источник информации

1. Авторское свидетельство СССР 193100, МПК G01V 7/02, 1966

1. Гравиметр, включающий опорный элемент, переменный конденсатор с горизонтально расположенными неподвижными и размещенным между ними подвижным электродами, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными переменными конденсаторами, каждый из которых выполнен в виде вертикально расположенных неподвижных и размещенным между ними подвижным электродами, корпусами, с которыми шарнирно соединены подвижные электроды и через диэлектрики скреплены неподвижные электроды, причем корпуса соединены с опорным элементом посредством шарниров, а электроемкости каждого из пар внутреннего и соответствующих внешних электродов переменных конденсаторов выполнены разными.

2. Гравиметр по п.1, отличающийся тем, что шарниры, соединяющие корпуса с опорным элементом, выполнены в виде карданных механизмов.

3. Гравиметр по п.1, отличающийся тем, что оси шарниров вертикально расположенных электродов размещены перпендикулярно друг другу.

4. Гравиметр по п.1, отличающийся тем, что электроды выполнены из немагнитного токопроводящего материала.

5. Гравиметр по п.1, отличающийся тем, что расстояния между одним неподвижным электродом и подвижным электродом и другим неподвижным электродом и подвижным электродом каждого из переменного конденсаторов выполнены различными.

6. Гравиметр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что площади каждой из пар неподвижных электродов переменных конденсаторов выполнены различными.