SU1393131A1

SU1393131A1 - Gradient meter

Info

Publication number: SU1393131A1
Application number: SU864115235A
Authority: SU
Inventors: Л.Ф. Витушкин; А.Я. Казаков; Н.А. Разумовский; М.З. Смирнов
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1990-05-07

Abstract

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть испольэовано в гравиметрии. Целью изобретени вл етс измерение вторых производных гравитационного потенциала по произвольным направлени м . Принцип действи градиентометра базируетс на измерении относительного рассто ни между разнесенными пробными телами с установленными на них световыми отражател ми, свободно падающими в неоднородном гравитационном поле. В отличие от из- Ьестного аналога свободно падающие пробные тела в предлагаемом устройстве расположены в одном плече лазерного интерферометра, а один из отражателей выполнен в виде двугранной пр моугольной призмы с внешним отражением от катетных граней. 1 ил.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in gravimetry. The aim of the invention is to measure the second derivatives of the gravitational potential in arbitrary directions. The principle of the gradiometer is based on the measurement of the relative distances between the separated test bodies with light reflectors mounted on them, freely falling in a non-uniform gravitational field. In contrast to the iestable analogue, the free falling test bodies in the proposed device are located in one shoulder of the laser interferometer, and one of the reflectors is made in the form of a two-sided rectangular prism with external reflection from the catholic faces. 1 il.

Description

00 ;о оэ00; oe

1П1P

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использов но в гравиметрии дл измерени вторых производных гравитационного потенциала.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in gravimetry to measure second derivatives of gravitational potential.

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей путем измерени вторых производных гравитационного потенциала по произволь ным направлени м.The aim of the invention is to enhance the functionality by measuring the second derivatives of the gravitational potential in arbitrary directions.

На чертеже показана схема предложенного градиентометра.The drawing shows the scheme of the proposed gradiometer.

Градиентометр содержит станину 1 с установленными на ней держател ми 2 и 3, пробных тела 4 и 5 и средства 6, 7 дл улавливани тел в нижних точках траекторий irx свободного падени и подъема тел к держател м. На станине 1 установлены лазер 8 и све- тоделитель 9, Па теле 4, расположенном первым после светоделител , закреплен отражатель 10, выполненный в пиде двугранной пр моугольной призмы с внеш(П1м отражением от катетных гра ней. На теле 5 установлен отражатель t1. Градиентометр содержит также по- ворот 1ые зеркала 12, второй светоделитель 13 и фотоприемник 1 i. Оба тела А, Ь с отражател ми 10 и 11 раз- мещеиы в одном плече интерференционной системы, образованной лазером 8, светоделител ми 9 и 13, отражател ми 10, 11 и поворотными -зеркалами 12.The gradiometer contains frame 1 with holders 2 and 3 mounted on it, test bodies 4 and 5, and means 6, 7 for trapping bodies at the lower points of the irx free-fall and lifting paths of the holders to holders. the splitter 9, Pa tel 4, located first after the splitter, is fixed a reflector 10, made in the PID of a dihedral rectangular prism with an outer (P1m reflection from the catheter edges. On the body 5 there is a reflector t1. The gradiometer also contains a turn of the 1st mirror 12, the second beam splitter 13 and photocell minik 1 i. Both bodies A, B with reflectors 10 and 11 are placed in one shoulder of the interference system formed by laser 8, beam splitters 9 and 13, reflectors 10, 11, and rotatable mirrors 12.

Градиентометр работает следующим образом.The gradiometer works as follows.

В заданный момент времени держатели 2 и 3 01 пускают тела 4 и 5, предоставл им свободно падать. ЛучAt a given time, the holders 2 and 3 01 allow bodies 4 and 5, allowing them to fall freely. Ray

лазера 8 раздел етс светоделителем laser 8 is separated by a beam splitter

9 на два луча, проход щих опорное и9 on two beams passing the reference and

измерительное плечи интерференционно системы. Первый луч, проход щий измерительное плечо, по вертикали падает на отражатель 10 тела 4. От него луч отражаетс в направлении, задаваемом измер емой второй производной гравитационного потенциала. После отражени от отражател 11 тела 5 луч возвращаетс в обратном направлении, на другую катетную грань отражател 10 тела 4, от которой отражаетс в вертикальном направлении. Поворотные зеркала 12 направл ют луч, проход щий измерительное плечо, на светоделитель 13, где сход тс измеритель- ное и опорное плечи интерференционmeasuring shoulders interference system. The first beam passing the measuring arm vertically falls on the reflector 10 of the body 4. From it, the beam is reflected in the direction given by the measured second derivative of the gravitational potential. After reflection from the deflector 11 of the body 5, the beam returns in the opposite direction to another catheter face of the reflector 10 of the body 4, from which it is reflected in the vertical direction. The pivoting mirrors 12 direct the beam, passing the measuring shoulder, to the beam splitter 13, where the measuring and reference arms of the intersection converge.

ПP

5 0 5 О 5 0 5 About

- 0- 0

0 5 0 5

5five

1212

ной системы. Далее первый и второй лучи, соедин сь, падают на фотоприемник 14.Noah system. Further, the first and second rays, connected, fall on the photodetector 14.

Временна зависимость интенсивности принимаемого фотоприемником излучени позвол ет определить временную зависимость длины измерительного плеча , т.е. временную зависимость рассто ни 1 между телами 4 и 5. Эта временна зависимость дает возможность определить вторую производную 9 v/9x гравитационного потенциала v по направлению оси X, проход щей через центры т жести тел 4 и 5The time dependence of the intensity of the radiation received by the photoreceiver allows determining the time dependence of the length of the measuring arm, i.e. the time dependence of distance 1 between bodies 4 and 5. This time dependence makes it possible to determine the second derivative 9 v / 9x of the gravitational potential v in the direction of the X axis passing through the centers of gravity of bodies 4 and 5

3 v 1 91 Эх Т 3 v 1 91 Eh T

При этом взаимное расположение тел 4 и 5 остаетс произвольным, т.е. ось X может иметь произвольное наперед заданное направление. Таким образом , предложенный градиентометр может функционировать при произвольном расположении свободно падаюошх тел относительно друг друга и обеспечить измерение вторых производных гравитационного потенциала по произвольным направлени м.In this case, the relative position of the bodies 4 and 5 remains arbitrary, i.e. The X axis can have an arbitrary pre-specified direction. Thus, the proposed gradiometer can function with an arbitrary arrangement of freely falling bodies relative to each other and provide measurement of the second derivatives of the gravitational potential in arbitrary directions.

Возможность измерени этих величин позволит существенно продвинутьс в исследовании гравитационного пол Земли, которое несет информацию о строении земной коры, залегании полезных ископаемьпс, а также повысить точность навигационных приборов.The possibility of measuring these quantities will allow significant progress in the study of the gravitational field of the Earth, which carries information about the structure of the earth's crust, the occurrence of mineral resources, and also improve the accuracy of navigation instruments.

Claims

Invention Formula

A gradiometer containing an interference system consisting of a laser, a beam splitter, two freely falling bodies with optically coupled reflectors fixed on them, rotating mirrors, a second beam splitter, and a photo-receiver, characterized in that, in order to expand the functional capabilities of the potential by measuring the second derivatives of the gravitational arbitrary directions, both are free-fall (their bodies with reflectors are placed in one shoulder of the device’s interference system, and one of the reflectors is made in de dihedral rectangular prism with an external reflection of the leg sides.