Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести

 

Использование: гравиметрия. Сущность изобретения: в прозрачную вакуумную камеру в форме цилиндра с окном для лазерного излучения помещено в жидкость изготовленное пробное тело со смещенным центром масс и высокой отражательной способностью, имеющее форму сферы, для регистрации используют лазерный интерферометр с дискретным преобразователем, имеющим выход на измерительную систему. Система приведения в движение пробного тела состоит из замыкающихся расплавленным металлическим телом (галлием) электрических контактов, введенных в вакуумную камеру, электромагнитов, охватывающих нижнее основание вакуумной камеры. 1 ил.

Изобретение относится к гравиметрии.

Известна конструкция гравиметра, в которой для измерения абсолютного значения силы тяжести методом свободного падения использованы такие основные сборочные единицы, как лазерный интерферометр, измерители пути-времени, вакуумная камера /в.к./ с размещенными в ней изготовленным пробным телом /ПТ/, представляющим собой уголковый светоотражатель, перемещаемый электромеханическим устройством. Недостатком конструкции являются низкие точность и надежность из-за сложности примененного электромеханического устройства.

Известен также гравиметр /1/ с использованием того же метода измерений. В нем повышена точность путем усовершенствования схемы измерителя пути-времени при той же сложности и низкой надежности электромеханического устройства.

В качестве прототипа взят гравиметр /2/, основой конструкции которой является в. к. с электромеханическим устройством приведения ПТ в движение, однако с введением дополнительных устройств, уменьшающих силу отдачи в момент отрыва ПТ повышена точность измерения.

Состав гравиметра в.к. с расположенным в ней и изготавливаемым совместно с камерой ПТ уголковым светоотражателем, располагаемым на центpиpующем устройстве, перемещаемым штоком, связанным через механизм из рычагов с направляющими в обмотках соленоидов. Конструкция гравиметра усложнена электромеханическими устройствами, которые ненадежны.

Внутри в.к. разгон ПТ осуществляется перемещением каретки с центрирующим устройством по направляющим камеры, т.е. фактически по ее стене. Колебания "механики" в. к. громоздкой и пассивной вносят погрешности, частично уменьшенные соленоидами. На уменьшение сложности конструкции, повышение точности и надежности направлено предлагаемое техническое решение.

Техническим результатом изобретения является повышение точности, надежности и уменьшение сложности.

Это достигается тем, что пробное тело выполнено в виде сферы, частично заполненной жидкостью, центрирующее устройство и система приведения пробного тела в движение выполнены в виде галлия, частично заполняющего нижнюю часть в. к. в которой расположены соединенные с коммутатором электрические контакты, размещенные на нижнем основании вакуумной камеры между полюсами электромагнита, расположенного с внешней стороны в.к. выполненной прозрачной, а фотоэлектронный препрообразователь измерительной системы выполнен дискретным.

Отличительными от прототипа признаками являются следующие. ПТ является сфера, частично заполненная жидкостью, кроме того, в в.к. введен металл галлий, что позволяет его использовать в расплавленном состоянии /при Т ≥ 30^oC/ как компактный демпфер при старте-финише ПТ, существенно уменьшающем колебания прибора без применения сложных механических систем, а следовательно, повышающем точность, надежность. Расположенный в нижней части в.к. расплав металла галлия представляет центрирующее устройство и позволяет фиксировать ПТ в моменты старта-финиша. ПТ со смещенным центром масс /ЦМ/ по вертикали устройство в полете, так как уменьшаются отклонения как по вертикальной оси, так и вокруг горизонтальной, что повышает точность измерения и упрощает изготовление. Примененные технические решения в устройстве уменьшают массогабаритные показатели, исключают "механику" из в.к. повышая не только точность и надежность, но и уменьшают ее сложность, снижая также трудоемкость при изготовлении.

Техническая сущность и принципы действия поясняются чертежом.

Предложенное устройство содержит прозрачную в.к. 1 с окном 2 для входа-выхода лучей интерферометра, центрирующим устройством 3, представляющим собой расплавленный галлий 4 с расположенными там же выводами-контактами, и светоотражающее ПТ 5 со смещенным ЦМ. Вне в.к. расположены переключатель-коммутатор 6, полюса электромагнита 7, а также часть измерительной системы лазерный интерферометр с дискретным фотопреобразователем 8.

Устройство работает следующим образом. В одном из положений коммутатора при подключении мощного токоисточника помещенный в в.к. металл плавится, становят жидкостью. В другом положении коммутатора через жидкий металл идет ток, в течение времени, совпадающего с прохождением тока по электромагниту, и создает магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем электромагнита, перемещает часть расплавленного металла, а вместе с ним и ПТ /в соответствии с правилом левой руки/ вверх. При перемещении ПТ вверх-вниз производятся замеры.

Предложенное устройство обладает следующими техническими преимуществами перед прототипом. Полностью исключены механизмы-"механики" из объема в.к. следовательно, устройство ее значительно упростилось, значительно уменьшены микроколебания устройства в момент старта-финиша ПТ, так как оно находится в жидкости. Перемещение ПТ при замерах более устойчиво по всем осям за счет того, что по вертикали смещен его ЦМ, так как заполнена часть объема жидкостью. Изготовление ПТ, а следовательно, и всего прибора-гравиметра становится менее трудоемко, повышается надежность и упрощается конструкция. Кроме того, появилась возможность изготовления отдельно блока в.к.+п.т. на специализированных предприятиях, например радиоламповых заводах, что резко уменьшить стоимость устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести, содержащее снабженную оптическим окном вакуумную камеру, внутри которой размещены светоотражающее пробное тело, система приведения пробного тела в движение, центрирующее устройство, и измерительную систему, включающую лазерный интерферометр и фотоэлектронный преобразователь, оптически связанный с пробным телом, отличающееся тем, что пробное тело выполнено в виде сферы, частично заполненной жидкостью, центрирующее устройство и система приведения пробного тела в движение выполнены в виде галлия, частично заполняющего нижнюю часть вакуумной камеры, в котором расположены соединенные с коммутатором электрические контакты, размещенные на нижнем основании вакуумной камеры между полюсами электромагнита, расположенного с внешней стороны вакуумной камеры, выполненной прозрачной, а фотоэлектронный преобразователь измерительной системы выполнен дискретным.

РИСУНКИ

Рисунок 1