В.Л. Пантелеев - ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НА ПОДВИЖНОМ ОСНОВНИИ (1186115), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В отличие от гравиметра СЗ гравиметр ГАЛ имелфотографическую систему регистрации положений обоих рычагов чувствительногоэлемента (ЧЭ). Наиболее сложной и трудоемкой операцией при измерении силы тяжестикак гравиметром СЗ, так и гравиметром ГАЛ, была определение усредненного отсчета.Поэтому в первое время большое внимание уделялось разработке способов регистрации иобработки выходных данных.9.В ФРГ морской гравиметр был создан на базе геодезического гравиметра А. Графафирмы «Аскания». Этот гравиметр получил название Gss-2 и впервые был испытан наШтарнбергском озере в 1955 году. От сухопутных гравиметров он отличался тем, что вконструкцию чувствительного элемента введены дополнительные связи, которые сделалиего более жестким по отношению к “лишним” степеням свободы. Кроме того,алюминиевый рычаг чувствительной системы был помещен между двумя полюсами оченьсильного постоянного магнита, что обеспечило сверхкритическое апериодическоедемпфирование с постоянной времени около 200 с.
Система регистрации –фотоэлектрическая: на дифференциальный фотоэлемент свет падает так, что пригоризонтальном положении рычага фототок равен нулю. При отклонении рычагавозникает фототок, который затем сглаживается с помощью RC-фильтра, что практическиполностью освобождает от необходимости усреднять отсчеты прибора.10.В США прототипом морского гравиметра был сухопутный гравиметр Лакоста–Ромберга. Морской вариант этого прибора отличался от сухопутного тем, что в нем былоусилено воздушное демпфирование.11.В Советском Союзе работы по созданию морских гравиметров в шестидесятыегоды были в основном сосредоточены в ИФЗ АН СССР, ВНИИГеофизике и ГАИШ(МГУ).
Основной задачей было найти способ регистрации, который бы привел квозможности непрерывного автоматического измерения вдоль заданного профиля. Так, вИФЗ были изготовлены и испытаны экспериментальные образцы с различнымиконструкциями отсчетных устройств. Во ВНИИГеофизике помимо совершенствованиягравиметра СЗ проводились исследования по созданию морского пружинногоастазированного гравиметра. В ГАИШ по предложению В.Л. Пантелеева совместно сВНИИГеофизикой был разработан и испытан гравиметр с визуальной системой отсчета, вкотором чисто оптическими средствами была реализована идея двукратной фильтрации.Проведенные испытания прибора на Черном море показали, что вертикальная качкасоздает настолько малые возмущения, что отсчеты можно делать уверенно с помощьюокулярного микроскопа (визуально).12.Крупным шагом вперед в создании гравиметров в конце пятидесятых – началешестидесятых годов стала автоматизация “нулевого метода” отсчета.
Вращениемикровинта для приведения рычага чувствительного элемента в исходное положениеосуществлялось автоматически. Такие устройства, у которых исполнительный механизмприводится в действие сигналом рассогласования, называются системами с обратнойсвязью. Первым гравиметром с обратной связью был гравиметр Gss-2. Современныйгравиметр Лакоста–Ромберга, который применяется не только на море, но и на самолетахи вертолетах, также относится к типу гравиметров с обратной связью.613.В Советском Союзе гравиметр с автоматизированной обратной связью,автоматизированный набортный гравиметр (АНГ), был построен совместными усилиямиГАИШ и ВНИИНеофизики в 1962 году. Достаточно трудной технической проблемойоказалось обеспечение устойчивости управления затушенной упругой системой.
Еерешили, воздействуя на рычаг чувствительной системы через вязкое трениедемпфирующей среды, связанной с исполнительным механизмом. Первыйпродолжительный гравиметрический профиль с этим прибором был получен на НИС“Витязь” в 1966 году. Совместная работа ГАИШ (В.Л. Пантелеев) и ВНИИГеофизики(В.А. Багромянц) над созданием гравиметра с обратной связью позволила решитьпроблему автоматизации морского пружинного астазированного гравиметра, которыйполучил название ГМН-К (гравиметр морской набортный – кварцевый). Этот гравиметрнашел широкое применение в предприятиях Мингео СССР, Министерства нефти и газаСССР и ГУГК.14.Другим направлением в развитии гравиметрии на подвижном основании являютсягравиметры, в основу которых положен струнный датчик. Чувствительный элемент такихгравиметров основан на том, что изменение веса пробного тела изменяет натяжениеструны, на которой висит этот груз.
Изменение веса груза приводит к изменению значениясобственной частоты колебаний струны. Идея создания прибора на таком принципепринадлежит советским ученым Л.И. Мандельштаму и Г.Н. Папелески. Независимо отних ее высказал и французский ученый Ж. Бертран в 1938 году. В то же время первыйструнный гравиметр был построен в Англии в 1949 году Р. Джильбертом и испытан в рядеэкспедиций на подводной лодке. В Советском Союзе струнный гравиметр былсконструирован и изготовлен во ВНИИГеофизике под руководством А.М. Лозинской.Была также разработана модификация этого гравиметра для измерения силы тяжести насамолете и вертолете.
Струнные гравиметры были также созданы в США, Японии,Франции. Основная отличительная черта струнных датчиков – малая инерционность инелинейность. В то же время, цифровая форма данных делает удобным их применение вкомплексе с компьютерами (ЭВМ).15.Помимо разработки самих датчиков чувствительных элементов гравиметроводновременно велась разработка по созданию устройств, удерживающих прибор вгоризонтальном положении, т.е.
положения, когда ось чувствительности гравиметрасовпадает с вертикалью. Для исключения влияния наклонов Венинг-Мейнес применилкарданов подвес. Однако приборы, стабилизированные малоинерционным кардановымподвесом, могут дать “большую” систематическую погрешность.
Величина этой ошибки,которая носит название поправки Броуна, настолько велика, что требует высокойточности регистрации горизонтальных ускорений. Сама по себе задача измеренияускорений в кардановом подвесе – очень трудная техническая проблема. Именно по этойпричине первые опыты по измерению силы тяжести на море проводились на подводныхлодках, где уровень ускорений низок.16.Переход на надводные суда потребовал разработки новых систем стабилизациикорпуса гравиметра, в частности, создание гиростабилизированных платформ длягравиметров.Первымдостаточнопортативнымгиростабилизаторомбылааэрогеодезическая платформа Н-55.
Она с успехом применялась в 1959-60 годах длястабилизации маятникового прибора разработки ЦНИИГАиК и гравиметра ГАЛ. Важнымскачком в развитии гравиметрического приборостроения явилось изобретение в ИФЗ АНСССР гиромаятникового стабилизатора, который нашел широкое применение. Вчастности, в комплект гравиметра ГМН-К входит такой гиромаятниковый стабилизатор.717.Несколько слов о путях дальнейшего развития гравиметров для измерения силытяжести на подвижном основании.- Один из путей связан с повышением точности определения координат положениягравиметра (судна, самолета или вертолета). В настоящее время существуетсистема GPS, которая позволяет достаточно с высокой степенью точностиобеспечивать точность координат положения гравиметра (до 150 м плановойпривязки в открытом океане и с точностью до нескольких метров при работе GPS вдифференциальном режиме).- Другие пути связаны с усовершенствованием параметров чувствительныхэлементов гравиметров: повышение стабильности сползания нуль-пунктагравиметров, создание новых датчиков гравиметров.- Повышение метрологического обеспечения гравиметрических измерений, чтовключает в себя создание специальных стендов, позволяющих производитькалибровку гравиметров и акселерометров, определить динамическиехарактеристики приборов в широком диапазоне частот, исследовать влияние всехвозмущающих факторов.- Применение современных вычислительных средств и разработка новых, болеесовершенных методов обработки гравиметрической информации, что включает всебя теоретическую разработку измерения силы тяжести на подвижном основании.Одно из таких направлений – развитие алгоритмов фильтрации и алгоритмоввосстановления “сигнала”.- Очень важной задачей является задача создания системы стабилизации основанияи регистрации положения датчика системы гравиметра.Лекция 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
