гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей
Классы МПК: | G01V7/02 элементы конструкции гравиметрических устройств |
Автор(ы): | Богомолов О.Д., Волнянский В.Н., Ильин В.Н., Ермаков М.А., Смоллер Ю.Л., Юрист С.Ш., Савельев Е.Б. |
Патентообладатель(и): | Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-07-09 публикация патента:
20.03.1996 |
Использование: при гравиметрических измерениях на подвижном основании. Сущность изобретения: гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей содержит гиростабилизированную платформу (ГСП) с установленными на ней гироскопом, оси чувствительности которого совпадают с осями ГСП, акселерометрами, оси чувствительности которых совпадают с осями ГСП, гравиметрическим чувствительным элементом (ГРЧЭ), ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости ГСП. Гравиметр содержит также корректирующее устройство, входы которого подключены к выходам акселерометров, а выходы - к входу датчиков момента, гравиметрический фильтр, вход которого подключен к выходу ГРЧЭ, и усилители стабилизации, входы которых подключены к выходам датчиков угла гироскопа, а выход - к исполнительным устройствам следящих систем стабилизации. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ДВИЖУЩИХСЯ НОСИТЕЛЕЙ, содержащий гиростабилизированную платформу с установленными на ней гироскопом и акселерометрами, при этом оси чувствительности гироскопа и акселерометров совпадают с осями платформы, гравиметрическим чувствительным элементом, ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости платформы, гравиметр также содержит датчики угла и момента гироскопа, корректирующее устройство, усилитель стабилизации, исполнительные элементы следящих систем стабилизации и гравиметрический фильтр, при этом вход корректирующего устройства соединен с выходами акселерометров, а выход - с входами датчиков момента гироскопа, первый вход гравиметрического фильтра подключен к выходу гравиметрического чувствительного элемента, выходы датчиков угла гироскопа соединены с входами усилителей стабилизации, выходы которых подключены к входам исполнительных элементов следящих систем стабилизации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индикаторы фиксированного наклона гиростабилизированной платформы вокруг ее осей, установленные на гиростабилизированной платформе, и блок калибровки, при этом выходы индикаторов фиксированного наклона подключены к второму входу корректирующего устройства, а вход блока калибровки - к выходу гравиметрического чувствительного элемента.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гравиметрическому приборостроению и может быть использовано для измерения силы тяжести с движущихся носителей (судов, самолетов, вертолетов, вездеходов и др.). Известны гравиметры для измерения силы тяжести с движущихся носителей [1] включающие в свой состав гиростабилизированную платформу (ГСП) с установленными на ней одним или несколькими гироскопами и гравиметрическим чувствительным элементом (ГРЧЭ). Оси чувствительности гироскопов совпадают с осями ГСП, ось чувствительности ГРЧЭ перпендикулярна плоскости ГСП. Эти гравиметры содержат также усилители стабилизации, входы которых подключены к выходам датчиков углов гироскопов, а выходы к входу исполнительных элементов следящих систем стабилизации. В гравиметрах ГМН, Чета АГГ, KSS применена гиростабилизация с маятниковой коррекцией. В целях увеличения точности стабилизации ГСП в известном гравиметре La Coste Romberg применена акселерометрическая коррекция [2] С этой целью на ГСП установлены акселерометры, оси чувствительности которых совпадают с осями ГСП, в состав гравиметра включено корректирующее устройство, входы которого соединены с выходами датчиков момента гироскопа. В гравиметре La Coste Romberg для эпизодического определения масштабного коэффициента (цены деления) ГРЧЭ методом наклона требуется демонтаж его и установка на прецизионное наклономерное устройство наземной гравиметрической лаборатории (см. Гравиразведка. Справочник геофизика. М: Недра, 1981). Это усложняет процесс калибровки, приводит к увеличению периодов вынужденного простоя судов (движущихся носителей), снижает точность калибровки в связи с тем, что условия лаборатории не соответствуют штатным условиям использования ГРЧЭ и не позволяет определить неперпендикулярность оси чувствительности ГРЧЭ плоскости ГСП. Изобретение направлено на повышение точности определения масштабного коэффициента ГРЧЭ благодаря обеспечению возможности калибровки ГРЧЭ без его демонтажа, что сокращает периоды вынужденного простоя судов в процессе калибровки ГРЧЭ и повышает точность гравиметрической съемки, обеспечение возможности определения неперпендикулярности оси чувствительности ГРЧЭ плоскости ГСП для ее дальнейшего учета в целях повышения точности гравиметрической съемки. Указанные задачи решаются за счет того, что в гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, содержащий ГСП с установленными на ней гироскопом, оси чувствительности которого совпадают с осями ГСП, акселерометрами, оси чувствительности которых совпадают с осями ГСП, ГРЧЭ, ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости ГСП, содержащий также корректирующее устройство, входы которого подключены к выходам акселерометров, а выходы к входам датчиков момента гироскопа, гравиметрический фильтр, вход которого подключен к выходу ГРЧЭ, и усилители стабилизации, входы которых подключены к выходам датчиков угла гироскопа, а выходы к входам исполнительных элементов следящих систем стабилизации, введены индикаторы фиксированного наклона ГСП вокруг ее осей, установленные на ГСП, и блок калибровки, причем выходы индикаторов подключены к свободным входам корректирующего устройства, а вход блока калибровки подключен к выходу ГРЧЭ. На фиг. 1 изображена схема предложенного гравиметра для измерения силы тяжести с движущихся носителей (показана лишь одна ось стабилизации); на фиг. 2 схематично изображена одна из возможных конструкций индикатора фиксированного наклона ГСП. Гравиметр (фиг. 1) содержит ГСП 1 с установленными на ней гироскопом 2, акселерометрами 3, индикаторами 4 фиксированного наклона ГСП и ГРЧЭ 5. Выходы датчиков 6 угла гироскопа подключены к входам усилителей 7 следящих систем стабилизации, выходы которых подключены к входам исполнительных элементов 8 следящих систем стабилизации. Выходы акселерометров и индикаторов фиксированного наклона ГСП подключены к входам корректирующего устройства 9, представляющего собой вычислительное устройство с устройствами ввода-вывода, выходы которого подключены к датчикам 10 момента гироскопа. Выход ГРЧЭ подключен к входу блока 11 калибровки, представляющего собой вычислительное устройство с устройствами ввода и вывода, и к входу гравиметрического фильтра 12, представляющего собой вычислительное устройство с устройствами ввода и вывода. Положение ротора гироскопа относительно Земли, обеспечивающее горизонтирование ГСП, управляется корректирующим устройством 9, формирующим управляющие сигналы как некоторые функции от показаний акселерометров, например![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056038/937.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056641/8747.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056038/937.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056641/8747.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056038/937.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056038/937.gif)
Wx, Wy показания акселерометров;
K1, K2 постоянные коэффициенты. Сигналы с датчиков 6 угла гироскопа, пропорциональные динамическим ошибкам следящих систем стабилизации, подаются на входы усилителей 7 стабилизации, управляющих исполнительными элементами 8 следящих систем стабилизации, стабилизируя на движущемся носителе ГСП 1 в горизонтальном положении. В режиме калибровки ГРЧЭ корректирующее устройство 9 формирует управляющие сигналы, являющиеся функцией (например (1)) показаний индикаторов 4 наклона ГСП, тем самым стабилизируя ГСП 1 в положении, характеризующемся фиксированным наклоном ее на известный угол относительно горизонта. На первом и втором этапах калибровки корректирующее устройство 9 использует показания первого и второго (соответственно) акселерометров индикатора 4 фиксированного наклона ГСП, что приводит к стабилизации ГСП 1 с наклоном относительно горизонта на углы
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
Wz1=Kgcos(
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642t.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
Wz2=Kgcos(
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-2t.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
1, 2 номера этапов калибровки;
K масштабный коэффициент ГРЧЭ;
g значение силы тяжести в месте калибровки;
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-3t.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-4t.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-5t.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-6t.gif)
K
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-7t.gif)
При выводе соотношений (3) учтено, что
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056642/2056642-8t.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
При проведении калибровки по перпендикулярной оси аналогично определяется вторая составляющая неперпендикулярности оси чувствительности ГРЧЭ плоскости ГСП
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056026/947.gif)
Определенные на этапе калибровки значения K,
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056026/947.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056026/177.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056028/948.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056010/729.gif)
![гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, патент № 2056642](/images/patents/416/2056008/946.gif)
Класс G01V7/02 элементы конструкции гравиметрических устройств
гравиметр - патент 2413961 (10.03.2011) | ![]() |
гравиметр - патент 2370794 (20.10.2009) | ![]() |
гравиметр - патент 2345387 (27.01.2009) | ![]() |
способ гравиметрических измерений и струнный гравиметр - патент 2342683 (27.12.2008) | ![]() |
гравитационный вариометр - патент 2290674 (27.12.2006) | |
чувствительный элемент устройства для измерения гравитационной постоянной - патент 2282219 (20.08.2006) | |
гравиметр - патент 2253882 (10.06.2005) | ![]() |
гравиметр - патент 2253138 (27.05.2005) | ![]() |
способ выявления горизонтов полезных ископаемых (варианты) и устройство для его осуществления - патент 2232410 (10.07.2004) | |
способ и устройство для измерения гравитационного поля - патент 2221263 (10.01.2004) |