ГРАВИМЕТР

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована при измерениях ускорения силы тяжести (гравитационного поля Земли).
Известен струнный гравиметр, позволяющий измерить силу тяжести с борта самолета или вертолета. (Справочник геофизики «Гравиразведка, 1990, М., Недра с. 157-164).
Основными недостатками которого являются невысокая вибростойкость, большая масса и габариты.
Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее чувствительный элемент акселерометра, первый выход которого соединен с датчиком момента, а второй с датчиком температуры (Д.А.Браславский «Приборы и датчики летательных аппаратов изд-во Машиностроение, М., 1970 г., с. 352 рис. 13.11).
Однако, с указанного акселерометра невозможен прямой съем информации об ускорении силы тяжести с относительной погрешностью не более 10 н-10 , допускаемой при обнаружении гравитационных аномалий Земли с помощью гравиметра. Это вызвано следующими причинами: сравнительно невысокая крутизна выходной характеристики акселерометра, влияние внешних помех на аналоговый сигнал акселерометра и температурная зависимость выходного сигнала акселерометра.
Целью полезной модели является повышение точности измерения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройство дополнительно введены два компенсатора, два интегратора, два трансформатора масштаба, два счетчика импульсов, мультиплексор, блок памяти, вычислитель и генератор тактовых импульсов, при этом между выходом датчика момента и одним входом мультиплексора включены последовательно соединенные первый компенсатор, первый интегратор, первый трансформатор масштаба и первый счетчик импульсов, а между выходом датчика температуры и другим входом мультиплексора включены последовательно соединенные второй компенсатор, второй интегратор, второй трансферГравиметр
матор масштаба и второй счетчик импульсов, причем к выходу мультиплексора подсоединены последовательно соединенные блок памяти и вычислитель, а выходы генератора тактовых импульсов подключены к входам управления первого и второго трансформаторов масштаба, первого и второго счетчиков импульсов, мультиплексора, блока памяти и вычислителя соответственно.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства, где:
1- чувствительный элемент акселерометра;
2- датчик момента;
3- первый компенсатор;
4- первый интегратор;
5- первый трансформатор масштаба;
6- первый счетчик импульсов;
7- мультиплексор;
8- блок памяти;
9- вычислитель;
10- датчик температуры;
11- второй компенсатор;
12- второй интегратор;
13- второй трансформатор масштаба;
14- второй счетчик импульсов;
15- генератор тактовых импульсов.
При воздействии на чувствительный элемент акселерометра 1 ускорения силы тяжести Земли величиной (g ± 8g) на выходе датчика момента 2 появляется напряжение постоянного тока (Ug ± 8 Ug), пропорциональное действующему на акселерометр ускорению, где g и Ug - среднее значение действующего на акселерометр ускорения и эквивалентное ему напряжение постоянного тока; 8g  S Ug- переменная составляющая ускорения, характеризующая гравитационную аномалию Земли, и соответствующая ей переменная составляющая напряжения датчика момента.
Для этого сигнал с выхода датчика момента 2 подают на вход первого компенсатора 3, где осуществляется определение среднего значения и его вычитание из текущего значения. На выходе этого блока формируется таким образом только переменная часть сигнала напряжения датчика момента, в котором и заключена полезная информация о гравитационной аномалии Земли.
Однако, наряду с полезным сигналом в нем также присутствуют помехи импульсного характера. Для устранения влияния знако-переменных помех сигнал подают в первый интегратор 4. На выходе интегратора динамический диапазон изменения информационного параметра незначителен и поэтому производится его расширение путем масштабного преобразования. Для этого сигнал подают в первый трансформатор масштаба 5, где аналоговый сигнал с переменной амплитудой преобразовывается в импульсный сигнал с переменной частотой следования.
При этом определяющим информационным параметром становится число импульсов NT за один сеанс измерений (интервал времени между отсчетами б f). Поэтому с выхода трансформатора масштаба 5 сигнал подают в первый счетчик импульсов 6, на выходе которого в цифровой форме фиксируется значение Ng, которое затем через мультиплексор 7 запоминается в блоке памяти 8.
В связи с тем, что измеряемая гравитационная аномалия Земли является функцией двух переменных - ускорения и температуры, то одновременно в параллельном канале производится аналогичная обработка информационного сигнала (UT± 5 UT) от датчика температуры 10.
После компенсации постоянной составляющий во втором компенсаторе 11 переменная составляющая 5 Ujt поступает во второй интегратор 12, а затем через второй трансформатор масштаба 13 и второй счетчик импульсов 14 поступает на второй вход мультиплексора 7 и записывается в блок памяти 8.
Таким образом в блок памяти 8 последовательно записываются результаты обработки информации с выхода датчика температуры и ускорения в виде последовательности кодовых слов, содержащих информацию о числе тактовых импульсов (Ng, NT), прошедших по каждому из каналов за исследуемый интервал времени 5 t.
В вычислителе 9 производится обработка результатов измерения в соответствии с формулой:
6g - измеряемая гравитационная составляющая Земли (приращения ускорения силы тяжести);
Ng, NT - фактическое число импульсов, зафиксированных в каналах за время 6 г;
81 - время опроса каналов;
Ktfg, KNT - масштабный коэффициент (паспортные данные гравиметра);
VT - напряжение с термодатчика, эквивалентное средней температуре;
Кт - крутизна выходной характеристики термодатчика (паспортная характеристика гравиметра).
Полученные в сеансе измерений результаты оценки 6g являются выходной характеристикой устройства.
Предложенная полезная модель позволяет уменьшить относительную погрешность измерения гравитационного поля Земли с 10 ч-10 у прототипа до 10 -5-10 у заявленного устройства.