Микробарограф
Изобретение применяется в геофизическом приборостроении для измерения атмосферного давления с целью прогнозирования землетрясений, обнаружения искусственных возмущений атмосферы и изучения влияния изменений атмосферного давления на показания геофизических приборов и земную поверхность. Микробарограф включает основную монтажную рамку, в которой посредством рычага подвешен барометрический датчик, противовес, фотоэлектрический преобразователь, выполненный в виде дифференциального фотоэлемента, соединенного с регистратором, и светодиода, подключенного к блоку питания. Измерительная пружина одним концом связана с микрометрическим отсчетным приспособлением. При этом микробарограф содержит дополнительную монтажную рамку, соединенную с основной монтажной рамкой. В дополнительной монтажной рамке подвешено неравноплечее коромысло, короткое плечо которого связано с барометрическим датчиком, а длинное - с противовесом. Компенсационная пружина связана одним концом со свободным концом измерительной пружины и с рычагом барометрического датчика, другим концом - с технологическим стержнем дополнительной монтажной рамки. При этом упругий момент измерительной пружины равен упругому моменту компенсационной пружины. Техническим результатом изобретения является повышение точности. 1 ил.
Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерения атмосферного давления с целью прогнозирования землетрясений, обнаружения искусственных возмущений атмосферы и изучения влияния изменений атмосферного давления на показания геофизических приборов и земную поверхность.
Известен фотоэлектрический кварцевый барограф, содержащий рамку чувствительной системы, в которой на упругих горизонтально расположенных нитях подвешено зеркало с коромыслом, на одном конце коромысла приварен полый герметизированный кварцевый шар, на другом - закреплена латунная резьбовая втулка со свинцовыми гайками, выполняющими роль противовеса. Рамка чувствительной системы при помощи горизонтально расположенных нитей подвешена в монтажной рамке, жестко связанной с корпусом прибора. Рамка чувствительной системы при помощи рычага связана с измерительной пружиной и отсчетным микрометрическим устройством. Фотоэлектрическое устройство, преобразующее угловые смещения коромысла в электрический сигнал, состоит из лампы, зеркала и дифференциального фотоэлемента (См. Гриднев Д.Г., Прохоровский Г.С. Макет фотоэлектрического кварцевого барографа // Приливные деформации Земли. М.: Наука, 1975, с.167-171).
Недостатком данного барографа является малая чувствительность из-за отсутствия гальванометрической регистрации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является микробарограф, включающий основную монтажную рамку, в которой на упругих нитях посредством рычага подвешен барометрический датчик, выполненный в виде полого герметичного шара, противовес, выполненный в виде металлического экрана с прямоугольным отверстием по центру, фотоэлектрический преобразователь, выполненный в виде расположенных симметрично отверстию металлического экрана дифференциального фотоэлемента, соединенного с регистратором, и светодиода, подключенного к блоку питания, и измерительную пружину, один конец которой связан с микрометрическим отсчетным приспособлением (а.с. СССР 735940, кл. G01L 7/22, 1980).
Недостатком данного способа является низкая точность измерения из-за регистрации только короткопериодных изменений атмосферного давления.
Техническим результатом является повышение точности измерения за счет увеличения угловой чувствительности микробарографа, исключения дрейфа нуль-пункта, демпфирование барометрического датчика и его арретирование при транспортировании.
Технический результат достигается в микробарографе, включающем основную монтажную рамку, в которой на упругих нитях посредством рычага подвешен барометрический датчик, выполненный в виде полого герметичного шара, противовес, выполненный в виде металлического экрана с прямоугольным отверстием по центру, фотоэлектрический преобразователь, выполненный в виде расположенных симметрично отверстию металлического экрана дифференциального фотоэлемента, соединенного с регистратором, и светодиода, подключенного к блоку питания, и измерительную пружину, один конец которой связан с микрометрическим отсчетным приспособлением, дополнительную монтажную рамку, соединенную посредством технологического стержня с основной монтажной рамкой и расположенную симметрично ей, неравноплечее коромысло, подвешенное на дополнительных упругих нитях в дополнительной монтажной рамке и разделенное ими на короткое и длинное плечи, установленную соосно измерительной пружине компенсационную пружину, один конец которой связан посредством стержня со свободным концом измерительной пружины и с рычагом барометрического датчика, а другой - с технологическим стержнем дополнительной монтажной рамки, и выполненное в виде полусферы демпфирующее приспособление с винтом, в которое с зазором установлен барометрический датчик, при этом короткое плечо коромысла при помощи упругой нити связано с барометрическим датчиком, а длинное плечо - с противовесом, дифференциальный фотоэлемент и светодиод жестко закреплены на основной монтажной рамке посредством стойки, а рычаг барометрического датчика и коромысло расположены параллельно друг другу и в одной вертикальной плоскости.
Отличительными признаками предлагаемого микробарографа являются дополнительная монтажная рамка, ее соединение посредством технологического стержня с основной монтажной рамкой и расположение симметрично ей, неравноплечее коромысло, подвешенное на дополнительных упругих нитях в дополнительной монтажной рамке и разделенное ими на короткое и длинное плечи, установленная соосно измерительной пружине компенсационная пружина, один конец которой связан посредством стержня со свободным концом измерительной пружины и с рычагом барометрического датчика, а другой - с технологическим стержнем дополнительной монтажной рамки, выполненное в виде полусферы демпфирующее приспособление с винтом, в которое с зазором установлен барометрический датчик, соединение короткого плеча коромысла при помощи упругой нити связано с барометрическим датчиком и длинного плеча - с противовесом, закрепление дифференциального фотоэлемента и светодиода на основной монтажной рамке посредством стойки, расположение рычага барометрического датчика и коромысла параллельно друг другу и в одной вертикальной плоскости. Это позволяет повысить точность измерения. Выполнение дополнительной монтажной рамки с подвешенным на ней неравноплечим коромыслом, ее соединение посредством технологического стержня с основной монтажной рамкой и расположение симметрично ей позволяет повысить угловую чувствительность микробарографа за счет передачи смещения барометрического датчика на короткое плечо коромысла и регистрацию смещения на конце длинного плеча. Выполнение компенсационной пружины позволяет исключить дрейф нуль-пункта барометрического датчика за счет равенства упругих моментов измерительной и компенсационной пружин. Выполнение демпфирующего приспособления позволяет регулировать время затухания колебаний барометрического датчика. Установка барометрического датчика в демпфирующем приспособлении способствует повышению качества регистрации. Жесткое закрепление дифференциального фотоэлемента и светодиода на основной монтажной рамке исключает влияние температуры на точность измерений. Расположение рычага барометрического датчика и коромысла параллельно друг другу и в одной вертикальной плоскости способствует повышению линейности показаний микробарографа.
Микробарограф поясняется чертежом, на котором представлен общий вид устройства.
Микробарограф включает основную монтажную рамку 1, в которой на упругих нитях 2 и 3 посредством рычага 4 подвешен барометрический датчик 5, выполненный в виде полого герметичного шара, противовес 6, выполненный в виде металлического экрана с прямоугольным отверстием 7, фотоэлектрический преобразователь 8, выполненный в виде расположенных симметрично отверстию 7 дифференциального фотоэлемента 9, соединенного с регистратором 10, и светодиода 11, подключенного к блоку питания 12. Измерительная пружина 13 одним концом 14 связана с микрометрическим отсчетным приспособлением 15. Дополнительная монтажная рамка 16 соединена посредством технологического стержня 17 с основной монтажной рамкой 1 и расположена симметрично ей. Неравноплечее коромысло 18 подвешено на дополнительных упругих нитях 19 и 20 в дополнительной монтажной рамке 16. Коромысло 18 разделено упругими нитями 19 и 20 на короткое 21 и длинное 22 плечи. Короткое плечо 21 коромысла 18 при помощи упругой нити 23 связано с барометрическим датчиком 5, а длинное плечо - с противовесом 6. Рычаг 4 барометрического датчика 5 и коромысло 18 расположены параллельно друг другу и в одной вертикальной плоскости. Установленная соосно измерительной пружине 13 компенсационная пружина 24 одним концом 25 связана посредством стержня 26 со свободным концом 27 измерительной пружины 13 и с рычагом 4 барометрического датчика 5. Другой конец 28 компенсационной пружины 24 связан с технологическим стержнем 17 дополнительной монтажной рамки 16. При этом упругий момент измерительной пружины 13 равен упругому моменту компенсационной пружины 24. Демпфирующее приспособление 29 выполнено в виде полусферы с винтом 30. В него установлен с зазором барометрический датчик 5. Дифференцированный фотоэлемент 9 и светодиод 11 жестко закреплены на основной монтажной рамке 1 посредством стойки 31.
Микробарограф работает следующим образом.
На пункте наблюдений микробарограф при помощи установочных винтов (на чертеже не показаны) выводится в горизонтальное положение. Барометрический датчик 5 дезарретируется, для чего демпфирующее приспособление 29 при помощи винта 30 ввинчивается в основание микробарографа для обеспечения зазора между ним и барометрическим датчиком 5. В цепь дифференциального фотоэлемента 9 подключается регистратор 10, а в цепь светодиода 11 подключается блок питания 12. Электрический сигнал в цепи дифференциального фотоэлемента 9 приводится к нулю. Для этого с помощью микрометрического отсчетного приспособления 15 изменяют (увеличивают или уменьшают) натяжение измерительной 13 и компенсационной 24 пружин. Начинается регистрация вариаций атмосферного давления. Если при увеличении атмосферного давления электрический сигнал в цепи дифференциального фотоэлемента 9 будет уменьшаться, необходимо изменить полярность подключения дифференциального фотоэлемента 9 к регистратору 10. При увеличении атмосферного давления электрический сигнал увеличивается. Рычаг 4 барометрического датчика 5 и длинное плечо 22 коромысла 18 колеблются в противофазе. При увеличении атмосферного давления барометрический датчик 5 будет отклоняться вверх. Короткое плечо 21 коромысла 18, подвешенного в дополнительной монтажной рамке 16 на упругих нитях 19 и 20, будет отклоняться вверх, а длинное плечо 22 - вниз.
Предлагаемый микробарограф повышает точность измерения за счет увеличения угловой чувствительности микробарографа, исключения дрейфа нуль-пункта, демпфирование барометрического датчика и его арретирование при транспортировании. Микробарограф прост и не требует больших затрат на изготовление, долговечен в эксплуатации.
Микробарограф, включающий основную монтажную рамку, в которой на упругих нитях посредством рычага подвешен барометрический датчик, выполненный в виде полого герметичного шара, противовес, выполненный в виде металлического экрана с прямоугольным отверстием по центру, фотоэлектрический преобразователь, выполненный в виде расположенных симметрично отверстию металлического экрана дифференциального фотоэлемента, соединенного с регистратором, и светодиода, подключенного к блоку питания, и измерительную пружину, один конец которой связан с микрометрическим отсчетным приспособлением, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной монтажной рамкой, соединенной посредством технологического стержня с основной монтажной рамкой и расположенной симметрично ей, неравноплечим коромыслом, подвешенным на дополнительных упругих нитях в дополнительной монтажной рамке и разделенным ими на короткое и длинное плечи, установленной соосно измерительной пружине компенсационной пружиной, один конец которой связан посредством стержня со свободным концом измерительной пружины и с рычагом барометрического датчика, а другой - с технологическим стержнем дополнительной монтажной рамки, и выполненным в виде полусферы демпфирующим приспособлением с винтом, в которое с зазором установлен барометрический датчик, при этом короткое плечо коромысла при помощи упругой нити связано с барометрическим датчиком, а длинное плечо - с противовесом, дифференциальный фотоэлемент и светодиод жестко закреплены на основной монтажной рамке посредством стойки, а рычаг барометрического датчика и коромысло расположены параллельно друг другу и в одной вертикальной плоскости.
