Способ измерения параметров маятника вертикального сейсмометра

ОЛИСАНИЕ

ЧЗОБРЕТЕЙ ИЯ

V. АВТОРСИОМУ СВМДЕТЕЛЫЛ ВУ

01542963

Союз Соеетсиих

Социалистических

Республ:="т (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 26.06.74 (21) 2037449/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубли ;003ktî 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опублпков".ã.я описания 2!.01.77 (51) М yg е 6 01Ч 1/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДЕ 550.834(088.8) по делан изобретений и открытий (72) Автор изобретения

В. Т. Архангельский

Ордена Ленина институт физики Зе им. О. Ю. Шмидта (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МА

ВЕРТИКАЛЬНОГС СЕЙСМОМЕТРА

deaf„, = гфтт.

Изобретение относится к сейсмометрии и предназначено для измерения механических параметров маятника вертикального сейсмометра.

Известны способы измерения параметров маятника вертикального сейсмометра путем прокачки kIB «ножах» освобожденного от пружины маятника (1).

Однако точность определения параметров известным способом невелика и, кроме того, требует большого количества наблюдений.

В качестве прототипа предлагаемого способа принят способ измерения параметров маятника вертикального сейсмометра путем освобождения его от уравновешивающей пружины, закрепления на нем цилиндрического груза и определения по свободным колебаниям мая-.ника приведенной длины и момента инерции (2).

Этот спосоо имеет принципиальньш недостаток, заключающийся в том, что в нем не учитывается вес винтовой пружины, уравновешивающей маятник в горизонтальной плоскости. Тем самым обуславливается погрешность в определении параметров чувствительного элемента маятник-пружина, что приводит к снижению точности выходных параметров сейсмометра.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров чувствительного элемента, что, в свою очередь, позволяет достичь более достоверных выходных параметров сейсмометра.

Это достигается тем, что по предлагаемому

5 способу между осью вращения маятника и шарниром пружины устанавливают дополнительный плоский стержень. Таким образом, создается эквивалентньш маятник, параметры которого равны параметрам чувствительного

10 элемента м аятник-пружина.

На фпг. 1 показана схема вертикального сейсмометра, а на фнг. 2 — маятник с дополнительным жестким стержнем.

Чувствительный э ke»ekkx сейсмометра со15 ставляет маятник 1 с массой mp и пружина 2 с массой т, скрепленные между собою шарниром 3, расположенным на расстоянии а от оси вращения шарнира 4, скрепляющей маятник с неподвижной станиной 5, к которой шар20 нпром 6 прикреплен второй конец пружины 2.

Из чертежа на фнг. 1 видно, что при угловых поворотах маятника на угол т, каждая элементарная частица пружины cink; перемен;ается по дуге ssi на тот же угол т, сохраняя

25 неизменным радиус г; и центр дуги о;.

Прп этих условиях статический момент элементарной частицы, выражающийся произведением массы на плечо равен

542963 т

dms = — dry. а (2) М = — 1 rdr, а .1 о (3) (5) К„,= — r dr. о (6) (7) — О + аь

Статический момент кг м

Момент инерци и, м2

Приведенная длина, м

Масса, кг

Сравниваемые параметры

0,968

2,026

5,58

0,478

0,988

2,163

0,457

G,35

При равномерном распределении массы m вдоль длины пружины имеем

Тогда статический момент пружины m определится выражением а а статический момент чувствительного элемента М определится суммой

М=М, -{-М„ (4) где Mo=mogo — статический момент маятника.

Аналогично, и момент инерции элементарной частицы, определяемый произведением массы dm; на квадрат радиуса r;, равен

Н(= r) dill), Откуда получается выражение для момента инерции пружины а

Величина момента инерции К для чувствительного элемента также составляет сумму где Ко — момент инерции маятника.

На чертеже (фиг. 2) показан жесткий стержень 7, длиною а и весом, равным весу пружины 2, прикрепленной к маятнику 1 в промежутке между шарнирами 3 и 4.

Параметры маятника, полученные способом — прототипом

Параметры чувствительного элемента маятник †пружи, полученные предлагаемым способом

Как видно из таблицы, относительная погрешность известного способа (прототипа) составляет: при определении массы 18,6o/o, при определении приведенной длины 4,6о/о, при определении статического момента 6,3о/о и и при определении момента инерции 2,0 /о.

Эффективность предлагаемого способа определяется величиной исключаемой погрешности способа, прототипа и зависит она от соотношения масс пружины и маятника.

Наибольшая эффективность оказывается для длиннопериодных сейсмометров, в которых вес пружины может повышать 20 о/о от веса маятника.

Лналитические выражения статического момента и момента инерции стерхкня относительно оси вращения в шарнире 4 совпада|от соответственно с выражениями (3) и (6). Следовательно, и статический момент эквивалента маятник-стержнень, а также и его момент инерции определяются соответственно выражениями (4) и (7) .

Таким образом, определение механических

10 параметров чувствительного элемента маятник-пружина правомерно заменигь определением параметров его эквивалента маятник-стержень, На этом и основан предлагаемый способ из15 мерения параметров вертикального сейсмометра. В соответствии с настоящим способом осуществляется следующая последовательность операций. К маятнику, освобожденному от шарниров 3 и 4 на время независимого

20 определения приведенной длине l и момента инерции К, прикрепляют дополнительный жесткий стержень 7 весом, равным весу пружины, и длиною, равной длине а рычага, как показано на фиг. 2. После этого измеряют его

25 параметры путем определения по собственным его колебаниям при прокачке в вертикальном положении на «ножах» приведенной длины и момента инерции. Точность измерения при этом будет свободна от погрешно30 сти, допускаемой за счет пренебрежения весом пружины.

Пример повышения точности измерения параметров длиннопериодного вертикального сейсмометра, полученных известным и преч,35 лагаемым способами, приведен в таблице

Формула изобретения

Способ измерения параметров маятника

40 вертикального сейсмометра путем освобождения от уравновешивающей пружины, закрепления на нем цилиндрического груза и определения по свободным колебаниям маятника приведенной длины и момента инерции, 45 отличающийся тем, что, с целью повышения точности, на время измерений между осью вращения маятника и шарниром пружины устанавливают дополнительный жесткий стержень.

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

542963 тягл

Составитель Л. Солодилов

Текред И. Карандашова

Редактор И. Шубина

Корректор Н. Аук

Заказ 532/5 Изд. № 230 Тираж 729 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. В. Г. Архангельский и др. «Руководство по производству и обработке наблюдений на сейсмических станциях СССР»., ч. 2, издательство АН СССР, М. 1954, с. 160 — 164. б

2. В. Г. Архангельский и др. «Аппаратура и методика наблюдений на сейсмических станциях СССР», издательство АН СССР, М, 1962, с. 89 — 91 (прототип).