Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Измерение силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Измерение силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР Ордена Ленина институт физики земли имени О. Ю. Шмидта

На правах рукописи УДК 528.27:550.83

КАЗАНЦЕВА Ольга Сергеевна

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ В УСЛОВИЯХ

НИЗКОЧАСТОТНОЙ ИНЕРЦИОННОЙ ПОМЕХИ

(вариант аппаратурного решения) 04.00.22 — Геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

АКАДВШ ШК СССР _ 0РДЕ1А ЛЕНИНА. ШСТШУТ ФИ31КИ ЗШИ И1М1 б.Ю.ШША

" ~ ~ • - На правах рукописи

УМ 520.27: 550. РЗ

КАЗАНЦЕВА Ольга Сергеевна

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТЯНСТИ В УСЛОВИЯХ НИЭСОЧАСтШОЙ ШЕЗДШНОЙ ГОШИ /вариант аппаратурного ранения/.

' "04700.22*- Геофизика -

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени ■ кандидата технических наук...

Москва 1990

Работа выполнена в Институте ^лзики Земли ш.О.Ю.Шмидта Академии наук СССР.

Научный руководитель -доктор технических,,наук, профессор Е.И.Попов

официальные оппонентш доктор физико-математических наук, профессор В.Л.Пантелеев, кандидат технических наук Л.Г.Поляков

Ведущая организация -Научно-иссяедоватечьский институт "Дельфин".

Защита диссертации состоится Ч&дрЛХ990 г.

на заседании Специализированного Совета К 002.08.03 по геофизике при ордена Ленина Институте физики Зеодш имени О.Ю. Шмидта Академии наук СССР по адресу: 123810, Москва Д-242, Большая Грузинская ул., дом 10, в

часов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли АН СССР.

Автореферат разослан

" 1990 г.

✓

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатями, просим высылать Ученому секретарю специализированного' совета.

Ученый секретарь Специализированного совета ' а/

кандидат технических наук ^ с.К.^Н'ЛОБ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность/ Для успешного решения целого ряда научных, физико-технических задач и задач инерциалькой кавигащш необходимо проводить измерения гравитационного поля Земли на иодвиж-

/

яом основании. В этих условиях нзгерения ускорений силы тяжести производятся на фойе значительных инерционных помех, вызванных омами инерции, которые, согласно принципу эквивалентности гравитационной и инерционной масо же могут быть отделены от сел тяготения физическими методами. , ;

Инерционные помехи можно разделить на высокочастотные, е периодами от 0,3с до 10с, возникающие, в частности, при зкере-яиях яа надводном судне и обусловленные его вкбрацией и качкой от волнения моряи низкочастотные, обусловленные длиннопериэдкы-т /30-300с/ колебаниями объекта - фугоидашми движениями самолета, вариациями глубины и рискегия при движении подводной лодки, глубоководного аппарата, буксируемой гондолы и др.

Для выделения полезного сигната - ускорения силы тяжести на фоне высокочастотной составляющей инерционной помехи успешно используется метод частотной фильтрации, основанный на том, ч'го спектры полезного сигнала и инерционной высокочастотной помехи 'разнесены до частотам. Фильтрация осуществляется за счет демпфирования чувствительного эдшента гравиметра й применения специальных сглаживающих фильтров в выходных цепях. При измерениях силы тяжести на кадгодошх судах, где высокочастотна срстаиШг-щая яв^шется главной частью инерционной помехи, метод частотной Фильтрации может обеспечить точность измерений до 0,5-1,0 мГал.

При измерениях сияы тяжести на объектах, где осноьчся ча~.ть спектра инерционной помехи находится в области низких частот,. перекрывающихся- со сагктром полезного сигнала, прямелснке г,-с-

■ л

тода частотной Фильтрации ограничено. Фильтрация должна обеспечивать лишь подавление имеющейся в сигнале гравиметра высокочастотной части инерционной помехи, а ее влияние на низкочастотную часть помехи должно быть минимальным.

Идея выделения полезного сигнала состоит в том, что необходимо "окрасить" низкочастотную помеху, т.е. измерить ее каким-либо другим, неинерцгонным способом и затем скомпенсировать в сигнале гравиметра.

Таким образом, для выполнения высокоточных измерений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи актуальной является задача создания измерительного комплекса, содержащего в качестве датчиков первичной информации гравиинерциальный измеритель /в дальнейшем - гравиметр/ и измеритель вертикальных перемещений объекта, построенный на неинерционном способе измерений. Выделение полезного сигнала производится в результате совместной, обработки данных измерений приборами комплекса.

Для обеспечения высокой точности измерений датчики первичной информации комплекса должны иметь высокую чувствительность, большой динамический диапазон измерений, стабильность характеристик в течение длительного времени.

Измерительные приборы комплекса должны иметь унифицированный выходной сигнал в цифровом виде, что позволяет без промежуточных преобразований проводить обработку данных, используя бортовую ЭВМ и получать оперативную информацию в процессе измерений. * г

Чтобы иметь возможность использовать комплекс в условиях ограниченного рабочего пространства и энергообеспечения, необходимо, чтобы датчики первичной информация имели небольшие, габариты и малое энергопотребление. . ,

В настоящей работе рассматривается вариант комплекса для

измерений силы тяжести на подводных объектах, в котором ь качестве датчиков первичной информации используются кварцем* гравиметр-я манометрический глубиномер с шкостшши преобразователями частотного типа и цифровыми выходными сигналами , . -

Цель диссертации. Основной целью явилось теоретическое и экспериментальное исследование возможности и оценка ожидаемой точности опредечений силы тяжести в условиях низкочастотной; .«кьр-йтонной помехи.с помощью измерительного комплекса, содержащего кварцевый гравиметр и манометрический глубиномер с уни<1ицки>ЕЕл-ылй емкостным преобразователем частотного типа. .

Основные задачи.

1. Определение принципов и схемы построения комплекса для измерений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи. •..

2. Теоретическое обоснование оскОБНКГ-париметроБ измерительных приборов комплекса исходя из рабочего частотного диапазона

и требуемой точности измерений.

3. Разработка структурной схемы обработки информации измерительных приборов комплекса, позволяющей обеспечить заданною' точность измерений.

4. "Выработка-требований. к_ измьритедьнкм приборам комаяшеп

для их технической реализация исходя из теоретически обосногеп- ........

иых. параметров.

5. Разработка, создание и исследование граымьтров о^ул'о-стным преобразователем частотного типа. Оценка технических характеристик гравиметров на соответствие требованиям кшимиюа,

6. Анализ: манометрических датчиков емкостного тип^ и разработка на'их основе манометрическохю глубшокервГ о хглзкт^'йо-тиками,' удо в я ет во ряювдгм и требовачиям комплекса.

V. Проведение морских испытаний гравиметров и анализ результатов экспериментального материааа, полученного при наблюдениях на надводных судах и глубоководных аппаратах с целью оценки возможности и точности ^измерений ускорений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи с помощью разработанного комплекса.

Научная новизна. Предложено технические решение проблемы измерений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи, основанное на комятекском использовании разработанных и исследованных датчиков первичной информации и представляющее интерес, в первую очередь, доя повышения точности и детальности наблюдений на подводных объектах. Разработана структурная "схема обработки выходной информации измерительных приборов данного компяекса.

Аппаратуряо реализованы высокочувствите .ьные с линейной характеристикой в большом динамическом диапазоне и цифровым выходным сигналом приборы измерительного комплекса - кварцевые гравиметры с емкостным преобразователем частотного типа.

Предложена конструкция и определены параметры манометрического глубиномера с емкостным преобразователем частотного типа, входящего в состав измерительного комплекса.

Разработаны методики исследований характеристик измерительных приборов комплекса.

Практическая значимость работы. Способ измерений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи с помощью разработанного комплекса позволяет повысить точность и детальность гравиметрических определений и решить целый ряд задач, в первую очередь таких, где необходимо получать значения ускорений силы тяжести на борту объекта в реальном времени, а также при прове-

дении съемок гравитационного поля океана в труднодоступных для неладных судов районах.

■ . Разработанные методики исследований и использования терских гравиметров с емкостным преобразователем наши широкое применение яри выполнении крупномаснг'збных площадных гравиметрических съемок дли решения научных и прикладных задач и внедрены в практику работ НИПИокеангеофкзика.

Апробация и публикации. Основные результаты диссертации докладывались на научншс семинарах 1353 АН СССР и на Сбщетоскожскам семинаре по гравиметрии /1990/.

Основное содержание работы отражено в научно-технических отчетах к статьях. По теме диссертации опубликовано 7 о татей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, эйкчгачедия и описка использованной литературы. № общий объел составляет 182 страницу из которых 114 страниц составляет машинописный текст, 65 страниц отведено под иллюстрации и таблицы. Список литературы содержит ноименованш.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность измерений силы тяжести на подвижных объектах в условиях низкочастотной инерционной помехи, позволяющих решить ряд.научных и прикладных задач. Уг.азш^ет-ся, что применение метода частотной йилы^ания я этгос условиях ограничено, т.к. приводит к, искажению полезного сигнала. этого следует, что для выделения полезного'сигнала необходимо пользоваться другими методами, одним из которих является метод комплексных измерений, когда одновременно с граьикнсрш.'Ъ'ьцы.-!- пгоьэ яття измерения траектории' движения основания граь;з.:стг& с «г-*» ¡.г, птжбора,. осноракного на яешершэтнком лрницвпо таг. с-РН/г'; ;? з!:ый сигнал - ускорение сила тяжести - г>ыдоляется и гооу-п-тс.тс

совместной обработки выходных данных обоих приборов, В связи с этим, ставится задача разработки комплекса, содержащего гравиметр и неинерционный измеритель вертикальных перемещений объекта. Подчеркивается требование унификации выходного сигнала и записи его на машинный носитель с одновременным вводом в ЭВМ для обработки и оперативного анализа полученной информации. Дается ' 1щее представление о путях ¿.дцения поставленной Задачи.

Первая глава посвящена аналитическому исследованию метода о лр едёлён йй" силы" тяжест1Гв условйях~низкочастотной у^ерциошюй помехи с помощью измерительного комплекса.

На основании анализа литературных данных о характеристиках полезного сигнала и сигнала помехи определен рабочий частотный диапазон измерений.

Проведен динамический анализ гравиметра с целью выбора олти-- мальных значений постоянной времени его чувствительного элемента и параметров фильтра, обеспечивающего наряду с фильтрацией высокочастотной помехи искажения полезного сигнала и низкочастотной инерционной помехи не более 0,5 мт'ал на. границе полосы пропускания 0,01 1/с. В результате проведенного анализа выбран Фильтр с

передаточной функцией вина: . Щр) = + ' В кото~

рый чувствительный элемент входит как апериодическое звено. Постоянная времени чувствительного элемента гравиметра при таком Фильтре может достигать величины 165 с.

Проведен анализ неинерционного манометрического метода измерений глубины и еа вариаций. На мембрану манометрического датчика, установленного на корпусе подводного объекта при его движении действует сумма давлений,- атмосферного, гидростатического, содержащего. постоянную и переменную составляющие и гидродинамического, содоткащехэ кроме постоянной составляющей - переменную, обуслов-

э

ленную изменением набегшия потока вода но мембрану при гар;;аци-ях глубины. Отмечено, что для измерений глубины и вертикальных пер делений объекта, необходимо из сигнала кгнометр/чоского датчика исключить атюсферное давление, гидродинамическое и шсоко-частотную составляющую гидростатического давления обусловленную рлиян'-ом поверхностно го волнения ..оря. Предложен способ отключения вариаций.гидродинамического давления,с помощью двух или более манометрических датчиков, установленных симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии объекта. Рассмотрено ьл;йипс -чгерхкостных волн. Установлено, что на глубине более 80-100 и влиянием поверхностного волнения можно пренебречь.

Проведен теоретический анализ двух схем ,емкостного' частотного преобразователя: по зазору и по площади перекрытия- пластин измерительное емкостей. Результаты анализа показали, что обе схемы преобразования обеспечивают высока чувствительность к галкм перемещениям, что позволяет иметь достаточно -жесткие мехаяичеекг.б упругие системы гравиметров с углом закручивания нита'} не-

100° и плоскую, большой толщины мембпрлу глубиномера /более 1 к у и при этом получать высокую точность измерений и линейную характеристику в большом динамическом диапазоне.

■'. ■ Разработана структурная схема обработки цифровых выходных сигналов пстборор комплекса при измерениях силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи с помощью бортоюй позволяющая пойучить теоретическую точность определений оиш тяжести 0,5 мГал и точность определений глубины 1 см. Схема приведена на рис.1 к виде непреркшого аналога/■

Вторая глава посиящша разработке гравиметров с «л:оот;и.-ч преобразователем и исследованиям га хррактеристгх;-

• (Мор.'Ёуйкроваян требования,.предъявляемые; к папиетт»« ритольного комплекса. Рассмотрены сбл;ие припылы с гохтгн:ски'.''

1\ У |

!) -М-

КУС ГрИ Пг 11 ;

КГс к í

гР-н КСК<

МШ

5 ЭВМ I

<4 Нс+2 Ш?)

\/<1Р)Рг2

Не

КИ - комплекс измерительный Гр'1- гравиизмештель

•ГГЦ -глубиномер манометрический цифровой КУъ -кварцевая упругая система МБ - мембранный блок Пг, Пн- еикостнне преобразователи

БЭВМ - бортовая ЭВМ

Ж Л СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОВРАГТГКИ Ж&ОШЦИЙ

|Сег с,2235

11.

решения, положенные в основу разработок и позволяющие унифицировать отдельные узлы и блоки гравиметров.

Описаны конструкции и принцип действия чувствительных элементов, реализованных в гравиметрах. Чувствительные элементы построены на основе кварцевых упругих систем двух типое: крутильного и пружинного с емкостным преобразователем частотного типа.

Кратко описаны отдельные модификации морских гравиметров с емкостным преобразователем, разработанных в ИФЗ АН СССР при непосредственном участии автора. Макетные и опытные образцы гравиметров изготовлены в ОКБ ИФЗ АН СССР.

Изложены результаты исследований основных технических характеристик разработанных гравиметров.

Технические характеристики гравиметров определялись в процессе их лабораторных исследований и испытаний на динамических стендах. Полученные характеристики оценивались на соответствие требованиям измерительного комплекса.

Лабораторные исследования проьоди/шсь при нормальных климатический условиях в помещениях испытательных станций. В качестве испытательного оборудования использовался универсальный поворотный стол, обеспечивающий вращение по аз шуту и наклоны в вертикальной плоскост.. с точностью выставки угла 1 утл. сек.

В процессе лабораторных исследований определялись статические характеристик и гравиметров в соответствии с ?Детодикой, разработанной для гравиметров с емкостным преобразователем.

Проведен анализ длительных, в течение нескольких лет наблюдений за дрейфом нуль-пункта гравиметров с упругими системами крутильного и.пружинного типов. Установлено, что дреЙЛ; нуль-пункта гравиметров с пружинной упругой сис..-мой уже через 2-3 месяца посте изгртовчения не превышает величины 0,5 мГад/сут при температуре 35°С. При этом, величина дрейфа над шло прогнозкру-

ется, что позволяет снизить требования к частоте привязок к опорным пунктам.

Приведены результаты исследований разработанных гравиметрол на динамических стендах. Испытания проводились на стенде линейных ускорений ГО-ВГУ, стенде орбитальных движений JE-ОД на Тульской испытательной станции ИФЗ АН СССР и на вибростенде БЭМР в ИИИ. "Дачьфин".

Испытания на динамических стендах позволяют судить о пригодности гравиметра дл работы в условиях качки судна и других v.: инерционных помех, установить тот предел интенсивности помех, при котором неблю.чения возможны без потери точности и выявить ис-ТОЧК.1СК погрешностей прибора.

Динамические исследования проводились в нормальных климати-зских условиях прфледухвдих режимах работы стендов:

Стеня вертикальных ускорений: амплитуда вертикальных перемещений платформ стенда от 40 см до 1^0 см; пердад от 12 с до 5,5 с; амплитуда знакопеременных ускорений от 13 Гал до 100 Гал.

Стен,, горизонтальных'ускорений: амплитуда горизонтальных першзвдний платФорты от 40 см до 12С см; период от 14 с до 6 с; амплитуда горизонтальных знакопеременных ускорений от 13 Гал до ГО Гал.

Стенд орбитальных движений: радиус движений платформы стенда 10С см; период от 15 с до 6,7 с; амплитуда центробежных ускорений от 17,5 Гел до 52Тал.

Вйбростенд: частота вибраци/ от 4 Гц До 32 Гц; амплитуда гхбтишжншых ускорений от 0,1g до 0,31 ^ .

При дяяаккпееккх исследованиях о. редетались разности между оерэдиб.ннн\-л< показаниями гравиметра--в динамическом и статическом ..родами (d$f<~-Atfcr)i{Ttui, которые сравнивались с ожидаемыми рвече-thk-v.« зиячёактя. Исследования яоказелк, что отличие мезду рас-

■ ' ... 1.3

четными и экспериментальными отклонениями в показаниях приборов в основном не превышают 2-3%. Установлено, что гравиметры сохраняют работоспособность при возмущающих ускорениях до 75-100 Гал, при атом искажения в показаниях приборов не превышают 4-5 МГал, что можно объяснить не только шстр^.лентальчыми погретностями приборов, но и погрешностями в работе стендов. При вертикальных ускорениях до 50 Гал, горизонтальных до 25 Гад, вибрационных ускорениях до 0,3 ^ в диапазоне частот до 30 Гц погрешности в большинстве случаев не .превышают 1-2 мГал. .

В результате проведенных исследований получены следующие характеристики разработанных гравиметров: .*

Характеристика Размер- Нножи Тип ггапшетпа

ность тель ГГМ-1 Ш-2 гш-п ггм-з

Постоянная времени чэ • ■ с 1501-• 240 1205220 1065200 1154100

Диапазон из мер. без пе-рестгойки с перестройкой мГал 1800 7 ПРО , зосо 7Г00 5000 7000

Чуво тв ите льность чмГал 195-32 125-25 22>4Я 505-80

Масштабные коэффициенты . .В »Дал мГаи ТуГ 10"2 ю-8 3,21-5,2 0,Р5-2,0 4 ,05-7, Я 0,14-1, Р 2,14-4,4 0,0(-ь0,3 1,25-2,0 0,025-0,1

Температурный коэс№кци енг мГал °С 4 <-6 4*7 51-8

Уровень шумов в мГал 0,15-0,2 О', 2^0,35 0,14-0 ,"25 0,054-0,1

ьыходаом сигнале

Смещение нуль-пункт? ЖМ сут 1,1*1,8 1,54-2,2 0,04-0,9 0,¿54-0,4

СКО смещения нуль-пункта мГал 0,2;-0,4 0,85-1,2 0,35-0,5 0,15-0,2

Третья глава посвящена разработке и исследованию второго прибора комплекса для измерений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи - измерителя глубины и вертикальных перемещений объекта.

При разработке глубиномера за основу взята базовая модель датчика уровня ежоотного липа, разработанного в ИФЗ АН СССР и обеспечивающего измерения урошя жидкости в скважин чх. Чувствительность датчика 0 15 мм. вод.ст., диапазон измерений 10 м. .

Сформулированы требования, предъявляемые к манометрическому глубиномеру: диапазон измерений 300 м, чувствительность не хуж. 1 см. V

Кратко описано устройство и принцип действия манометрическо-о глубиномера ежостного типа. '

С учетом требований высокой коррозионной стойкости чувствительного элемента и на основании анализа физико-механических свойств материалов, для изготовления мембраны выбрана бериллие-1._я броне х с возможной заменой ее на алюминиево-жеяезо-никеяевую бронзу.

С учетом требований диапазона измерений проведен расчет толщины мембраны, исследованы предельное разрешение мембранного блока, температурные погреашооти мемораны, погрешности, вызванные изменением толщины мембраны в результате коррозии.

Выполнены теоретические исследования ежостного преобразователя манометрического глубиномера. Проведен расчет основного технологического параметра преобразователя - емкостного зазор^. Вычислены крутизну и нелинейность хару.теристмки преобразования для вибрепного оккостного зазора и резонансной частоты генератора 10 ¡¿Гц. Опрсделе-ии лограиюсти измерений глубины и ее. ва-ргахлй. Исследокна температурная погрешность преобразователя; погрешность'от изменения тошлш мш5раш.

В результате проведенных исследований определены основные параметры чувствительного элемента манометрического глубиномера, пт шллемые для его технической реализации и получены расчетные значения основных технических характеристик прибора: Толщина мембраны 2,2 ми

Влсостный зазор 0,9 ш ■

Чувствительность...... _ 0,3 см

Диапазон. измерений . 300 м

Масштабные коэф- 2,8"1(Г3 м/ГД

.. фивленты 4,2-10-10m^U2

Погрешности измерений:

. .. температурная 1,4'10"3 1/°К

от изменения тол- 1 од.т-З 1/„„„ щины мембраны lü 1/MKM

Таким образом, теоретически доказана возможность создания манометрического глубиномера емкостного типа среально достижимыми технологическими параметрами, обеспечивающими получение тонически характеристик, удовлетворяющих требованиям комплекса.

Четвертая глава посвящена анализу результатов морских испытаний разработанных гравиметров на надводных судах и результатов исследований на глубоководном аппарате.

Приведены результаты морских испытаний гравиметров о алкост-ным преобразователем. Цель испытаний - оценка точностных » эксплуатационных характеристик гравиметров о чувствительны л и элементами различных типов в реальных условиях-работы на море. Испытания проводились на надводных исследовательских судах водоизмещением 3000-3500 тонн с 1982' по 1SC8 г. При испытаниях выполнялись опытно-методические площадные гравиметрические съемки. Точность навигационного обеспечения составляла от 15 до 250 м. Съемочные "галсы располагались,-как правило, взаимно-перпендикулярно с расстояниями между галсами от 1 до 5 км. Выполнялся ряд контролию-

-возвратных галсов. Скорость судна при испытаниях составляла от 5 ао 15 узлов. Волнение моря было от 0 до 7 баллов. Съемки про . -юдились обычно комплектом из трех гравиметров одной модвф: :ацик.

Точность съшки оценивалась по сходимости показаний приборов к а катдом из профилей и по полигону в целом, а также по сходимости показаний в точках пересечения профилей. Пэ данным изме- ■ рений и результатам оценки точности построены карты аномалий силы тяжести для районов съшки, масштаб которых определялся густотой съемки, а сечение - точностью съемки. Объем опытных морских гравиметрических съемок, выполненных гравиметрами о емкост-пы" преобразователем и оценки точности съемок приведены в табл. Полученные точности и густота съемок дали основание построить для 5 из 7 районов опытной съемки крупномасштабные /1:200 ООО/ карта аномалий силы тяжести сечением изолиний 2 мГал и для двух районов - сечением 5 мГал.

Приводятся резучьтаты, полученные автором при морских изм&-•оенйях силы тяжести на глубоководном аппарате на горизонтах до 2СОО м с помощью сильно демпфированного г иростабичизиро ванного трптгллвтра.. Установлено, что яри движении на различных горизонтах зпперат соверыает дииннопепиодные колебания в вертикальной плоскости. Преобладающие периоды колебаний 150-250 с, ампттуда вертздьных перемещения аппарата от 2 до 10 и. Ашлитуды возна-к&ших при этом низкочастотных возмуи,('оа;их ускорений от 0,3 Гал до 1,0 Гал. Анатиз результатов измерений сита тяжести на гдубо-ково гщок аппарате подтверждает вывод о том, что с хека построения прибора, основанного лшь на пршлшпе частотной Фильтрации инер-ы-юнных ускорений не может обесаечкть достаточно точных измерений*. сиш тя.лести в условиях назкочаототнсЯ инерционной помехи, обуолокиш'.ой дикхенкем объекта.

объем г точности опытных съемок. ■ • таблица 2.

Год проведения! 1 , опктясй съемки ; 1982 ; 1984 1985, 1988 .

Комплект гравиметров ■ тц т«., " гол-п гга-1',ттм-п,ггм-2 гга-з

Условные обозначения тл)*ойов опытной съемки А В А '. в А'. ., В ' А

Размер района, км"* 15x15 50x50 2538 2865 50x180 50x80 42x34

Количество сьемЗчных галсов е районе ^ 11 23 : 38. 56 64 19 : 27

Густота съемки /расстояния между галсами,км/ 1-2 3-5 . 2-5 2-5 2-5. 2-5 2-5

Количество пунктов каталога, полученных на район съемки - 146 СВ5 1065 1173 ' 6Е0 382 '' 435

Количество точек пересечений галсов . / 28 Б7 : 146 • 133 48' 29 61

"педн еквадр. погр едкость' пункта по району, мТал 0,74 0,^9 с,е7/тл-1/ 1,67 о.зэ./тт/ 0,67 0,75 0,92 0,81

Ореха екЕадэ. погрели.» по сходжости" В точках переселения профилей, мГал ■ 0,7 1,21 . 0,7 0,6 0,9 . ; 0,6 0,7

Сечение'каюты аномалий.' снлк тяжести -,' < 2 5 : 2 2 ' Б ■' <.' 2

I

Анализ результатов морских испытаний гравиметоов с емкостным преобразователем показал, что по точностным и эксплуатационным характеристикам они удовлетворяют требованиям' измерительного комплекса для определений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи.- •

В ?ад точении кратко ^формулированы результаты проведенных теоретические и экспериментальных исследований и сделан вывод о возможности измерений силы тяжести в условиях низкочастотной инерционной помехи с точностью до 0,5 мГал а повдью разработанного измерительного комплекса, содержащего в качестве датчиков-первичной информации сильно демпфированный кварцевый гравиметр и манометрический глубиномер с емкостным преобразователем частотного типа. Унификация выходных сигналов измерительных приборов комплекса и их Цифровой ът позволяет без дополнительных преобразований проводить их обработку о помощью бортовой ЭВМ и получать ' информацию о гравитационном поле в реальном времени.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ '

1. Разработана схема измерительного комплекса для определения ускорений силы тяжести с точностью порядка 0,5 мГал в условиях низкочастотной инерционней помехи. Доказана возможность реализации указанной схемы на основе датчиков первичной информации о емкостным преобразователем частотного типа - кварцевого гравиметра и манометрического глубиномера. Разработана структурная схема обработки информации измерительных приборов комплекса.

2. Создано несколько модификаций морских гравиметров с чувствительным олемент?м из кварцевого стекла, на которых получены оптимальные характеристика механических колебательных систем и ' елоотакх преобразователей.

. .3. Теоретически и экспериментально определены основные пара-

с

1.9

метры и конструкция манометрического глубиномера с ежостиш преобразователем частотного типа, соответствующие требованиям иь.лерительного кошлекса. .

4. Проведены- лабораторные и стендовые исследования 'гравиметров и получены экспериментальные характеристики, подтвердившие правильность выбранных принципов построения гравиметров и соответствие их теоретическим расчетам с .точностью до 2-3%.

' 5. Проведены морские испытания разработанных гравиметров на надводных судах,, подтвердиише устойчивость ях технических характеристик и практическую возможность использования их в составе измерительного комплекса.

6. Анализ результатов измерений на надводных судах дает основание рекомендовать разработанные гравиметры при проведении крупномасштабных площадных опытно-методических гравиметрических съ емок. ' -

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Еелезняк Л.К., Казанцева O.G., Пврепелкин Г.А., Попов К. 11. Гравиметр с фоторегистрацией и стабилизатором, построенным по принципу четырехгироскопной вертикали. В сб. ; "Аппаратурные и опытно-методические работы по морской гравиметрии".-М. Наука, . 1973, с.32-62.

2. Еелезквк'Л.К., Казанцева О.С.Попов У_.}\., Сафронов В.В. Малогабаритный гиростабилизированный гравиметр ОТ. В-кн. : "Разработка и исследовгхше гравиинерциадьной. аппаратуры. М. Наука, 1980, с.3-14.

3. Гусев Г.А., Казанцева О.С., Манукин А.Б., Матюнин Р.П. Морской-гиростабипкзированный гравиметр с емкостным лреобразова-

телем частотного типа. В кн.: Гравиинерциальные приборы и измерения. М., ИФЗАН СССР, 1935^ 0.14-21.

4. Измайюв Ю.П., Казанцева О.С., Марков Г.С., Попов F.H Исследование морских гравиметров ГШ-1 на динамических стендах. В кн. г Гравиинерциальныо приборы и измерения. М., Й$3 АН СССР, 1985,0.22-36.

. 5. Казанцева О.С., Конешв В.Н, 0 возможности выполнения крупномасштабных морские гравиметрических съемок гравиметрами Ш!-1, В кн.: Грави.-1ерциалыше исследования. М.,. №3 АН СССР, 1963, с.56-61. ,

6. Казанцева О.С. О создании гравиметра для проведения из-мерьний в условиях низкочастотных помех на "базе гравиинерциаль-ного модуля и манометрического глубиномера. В научно-техническом отчете по теме "^ифтик-АН". Ш АН СССР, 1989, 14 п.л.

?. Казанцева O.G., Рябкина Е.Ю. Исследования морских гравиметров типа ITM-3 на динамических стендах. В кн.: Гравишер-' цлальные приборы и геофизические исследования. М. ,®3 АН СССР, liSO, /в аечат^Л , •

Подписано к печати 29.10.90г. Объем 1.0п.д. Зак.ГОЭЗ. Тир. 100 Типография МПГУ им. Н.Э. Баумана