SU693323A1 - Ring balance - Google Patents
Ring balanceInfo
- Publication number
- SU693323A1 SU693323A1 SU772496246A SU2496246A SU693323A1 SU 693323 A1 SU693323 A1 SU 693323A1 SU 772496246 A SU772496246 A SU 772496246A SU 2496246 A SU2496246 A SU 2496246A SU 693323 A1 SU693323 A1 SU 693323A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- weights
- evacuated
- torsion
- rod
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
(54) КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ(54) TORQUE SCALES
1one
Изобретение относитс к метрологии и может быть использовано при определениИгравитационной посто нной, разработке гравитационных вариаметров , исследовании взаимодействи света с веществом.The invention relates to metrology and can be used in the determination of the Gravitational constant, the development of gravitational variameters, the study of the interaction of light with matter.
Известны крутильные весы в форме рычага с грузами на концах, подвешенкого с помощью крутильной нити 1, 2. .Им свойственен высокий уровень погрэдшостей при измерении, вызываемых в частности, конвективными движени ми воздуха, возникающими при изменении температруы.Torsion scales in the form of a lever with weights at the ends, suspended by means of a torsion thread 1, 2, are known. They are characterized by a high level of loss when measuring, caused in particular by convective air movements that occur when the temperature changes.
Известны также крутильные весы, содержащие коромысло с грузами и зеркалом , подвешенное с помощью крутильной нити в вакуумированн м корпусе f3iAlso known are torsion scales containing a yoke with weights and a mirror, suspended by means of a torsion thread in an evacuated body f3i
Целью изобретени вл етс уменьшение темп.чратурной по грешностипри измерени х.The aim of the invention is to reduce the error rate in measurement.
Дл достижени зтого в крутильных весах установлено термокомпенсирующее устройство, выполненное в форме .массивнозго тела, укрепленного на кон .це стержн , который расположен вдоль линии равновеси коромысла и соединен с корпусом посредством регул то ,ра положени и длины стержн ; кроме того последний выполнен в формеTo achieve this, a thermal compensating device in the form of a massive body mounted on the end of the rod, which is located along the balance line of the rocker arm and connected to the body by means of the adjustment, position and length of the rod, is installed in the torsion balance; besides, the latter is made in the form
штатива, снабженного стоиорными и ходовыми вйнтами и кареткой.tripod, equipped with stoor and running gears and carriage.
На чертеже изображена схема крутильных весов.The drawing shows a diagram of torsional weights.
Предлагаемые крутильные весы содержат коромысло 1 с грузами 2 и 3, подвешенное в вакуумированном корпусе 4 на крутильной нити 5, и термокомпенсирующее устройство, со0 держащее массивное тело 6, укрепленное на конце температурочувствительного стержн 7. Последний выполнен, например, из оргстекла, фторопласта или эбонита, и установленного вдольThe proposed torsion balance contains a beam 1 with weights 2 and 3, suspended in an evacuated body 4 on the torsion thread 5, and a thermal compensating device containing a massive body 6 fixed at the end of a temperature-sensitive rod 7. The latter is made, for example, from organic glass, fluoroplast or ebonite and set along
5 линии равновеси коромысла 1. Другой конец стержн 7 фиксируетс во втулке 8 стопор щим винтом 9. Стойка 10 соедин ет втулку 8, зафиксированную винтом 11 с кареткой 12, насаженной 5 equilibrium lines of the rocker arm 1. The other end of the rod 7 is fixed in the sleeve 8 by a locking screw 9. A stand 10 connects the sleeve 8 fixed by the screw 11 with the carriage 12 mounted on
0 на ходовой винт 13 и расположенной внутри направл к цего цилиндра 14. Стойка 10 проходит через сквозной направл ющий паз цилиндра 14 и вместе с кареткой 12 может перемещатьс 0 onto the lead screw 13 and inside the direction toward the cylinder 14. The rack 10 passes through the through-guide groove of the cylinder 14 and together with the carriage 12 can move
5 без вращени в пределах этого паза только в осевом направлении цилиндра 14, Ходовой винт 13 закреплен во внутреннем кольце подшипника 15. Фланец 16 прижимает наружное кольцд5 without rotation within this groove only in the axial direction of the cylinder 14, the lead screw 13 is fixed in the inner ring of the bearing 15. The flange 16 presses the outer ring
0 подшипника 15 к цилиндру 14, стопорна гайка 17 фиксирует внутреннее кольцо подшипника 15, На ходовом вин те 13 укреплен маховик 18 тонкой настройки температурной компенсации. Штатив 19, соединенный с направл ющи цилиндром 14, укреплен на корпусе 4. Штатив 19, цилиндр 14 с кареткой 12 и втулка 8 с винтом 9 служат в ка честве механического регул тора поло жени и длины стержн 7, При излюрени х с помсадью данных крутильных весов изучаемой величины, например посто нной т готени /, в к честве меры могут быть использованы либо период Т колебаний коромысла (динамический режим), либо отклонени коромысла 1 от исходного положен11 равновеси (статический режим). t) б а эти параметра ощ едел ютс размерами крутильных весов и крутильной жесткостью X нити 5. Однако известно, что и размеры, и жесткость измен ютс вмегте с изменением TeMnejpaTyjMii. дл компёйсации этого В;редног6 температурного влийни служит массив кое тело б, которое Добавл ет к кру типьной сесткости нити 5 1С1Двеса йрйвитацибннуюжёсткбсть, равную (пр малых амплитудньцс крутильных колебаний ) ..; Уп1 мее, /1 () : : где Х -гравитационна йсесткость; т,М - масса ГРУ§oj3 2 или 3 и масс тела б соответственно t, Bj - рассто ние от оси вращени коромысла 1 до центров масс грузов 2,3 и тела б соответственно. Стержень 7, коэффициент линейного расширени которого значительно превосходит коэффициент линейного расши рени . материала коромысла 1, при колебани х температуры перемещает те б вдоль линий равновеси корогФлсла При этом измен етс рассто ние ,что обурлавливает (при 3L а) согла но формуле (1) температурный коэффи TTMotTt W.. ттаимт ттмгчии «f ar Tv/M-tif тл циент (i гравитационной жесткости равный где оС- длина участка стержн 7 от стопор щего винта, 9 до конца, несущего тело б. При температурна погрешность крутильных весов в динамическом режиме работы при изменении тем ратуры на составит величину AT о(., X Аг rf.3: . . Т - ТГ--2. где лт - изменение периода колебани коромысла 1 при изменении температуры на 1C; температурный коэффициент модул упругости материала нити 5 подвеса; o(.j - коэффициент линейного расш рени материала нити 5. Из формулы (3) видно, что дл до- тижени температурной компенсации есов необходимо, чтобы первый член равой части был равен сумме трех стальных членов. У вольфрамовой ити подвеса изготовить оромысло из легких немагнитных материалов (кварц стекло, ситал) с маым коэффициентом линейного расширеи то из выражений (2) и (3) получаем уравнение температурной компенсации в виде., . A .() 3di.x При условии () справедливо и дл статического режима работы весов. Из уравнени (4) следует, что температурна по грваность весов может быть сведена к минимуму выбором длины L стержн 7 (груба компенсаци ) с последую14ей настройкой рассто ни , . а между взаимодействующими массами 3 и б с помощью маховика 18. ПустьY 0rlf что легко обеспечить дл весов с. 10 С, а -2 см, d. -1 .-lOT Тогда дл обеспечени температурной компенсации потребуетс стержень длиной ,4 см. Если Х-5., .В-10 см, in-1 г, то дл получени X,-5 ..10-CGS тело б должно иметь массу M-5d г (радиус тела б при плотности 8,5 гсм составит 1,1 см). Такую массу можно разместить так, чтобы а«2 см. После отжига нити 5 подвеса током высокой частоты, когда в ней .снимают внутренние напр жени , устран етс Лрейф нуль-пункта и устанавливаетс окончательное положение равновеси коромысла 1, тело б вМесте со стержнем 7 устанавливаетс на линии равновеси коромысла 1, Критерием правильности такой установки вл етс равенство между интервалами времэни, в течение которых движущеес коромлсло находитс по разные стороны от начального положени равновеси . Предложенные крутильные весы обеспечивают уменьшение температурной погрешности, обусловленной в основном термоэластическим коэффициентом вольфрамовой нити подвеса ( ,б . 10 ) , примэрно, на два пор дка. Следовательно, погроиность на составит величину 4. При наличии оптимальной геометрии и магнитного демпфировани качаний такие весы обеспечат проведение метрологических измерений в обычных лабораторных услови х. Точность определени гравитационной посто нной на длиннопериодных вакуутрованных весах может составить 10 . Погрешность измерений у полевых гравитационных вариометров, изготовленных на базе предлагаемых крутильных весов. ПОНИЗИТСЯ До сотых долей ответа.0 of the bearing 15 to the cylinder 14, the lock nut 17 fixes the inner ring of the bearing 15. On the running screw 13, the flywheel 18 of the fine tuning of the temperature compensation is fixed. A tripod 19 connected to the guides of the cylinder 14 is mounted on the housing 4. The tripod 19, the cylinder 14 with the carriage 12 and the sleeve 8 with the screw 9 serve as a mechanical regulator of the position and the length of the rod 7. During eruptions with these torsion bars the weights of the quantity being studied, for example, the constant tension /, as a measure can be used either the period T of oscillations of the rocker arm (dynamic mode), or the deviation of the rocker arm 1 from the initial set of equilibrium (static mode). t) bb these parameters are the dimensions of the torsion balance and the torsional rigidity X of the thread 5. However, it is known that both the dimensions and the rigidity change in the year with a change in TeMnejpaTyjMii. To compensate for this B; reddn of the temperature effect, an array of body b is used, which adds to the core the 5 s of the thread 5 1С1 the weight of the piston rigidity equal to (for small amplitudes of torsional oscillations); Pack 1, / 1 ():: where X is the gravitational intensity; t, M is the mass of GRU§oj3 2 or 3 and body mass b, respectively, t, Bj is the distance from the axis of rotation of the rocker arm 1 to the centers of mass of the goods 2.3 and body b, respectively. Pin 7, the linear expansion coefficient of which far exceeds the linear expansion coefficient. The material of the rocker arm 1, with temperature fluctuations, moves te b along the equilibrium lines of the korogFlash. This changes the distance, which (at 3L a) agrees formula (1) to the temperature coefficient TTMotTt W .. timttmgchii "f ar Tv / M- tif t cient (i gravitational rigidity is equal to where OS is the length of the section of the rod 7 from the locking screw, 9 to the end carrying the body) B. At temperature, the torsion balance error in the dynamic mode of operation when the temperature changes by the value AT о (., X Ar rf.3: ... T - TG - 2. where lt is the change in the period of oscillation of the core when the temperature changes by 1 ° C; the temperature coefficient of the elastic modulus of the material of the suspension yarn 5; o (.j is the linear expansion coefficient of the material of the yarn 5. From formula (3) it can be seen that, in order to achieve temperature compensation of the ests, it is necessary that Equal part was equal to the sum of three steel members.In a tungsten iti suspension, manufacture an Ormoscale of light non-magnetic materials (quartz glass, sital) with a linear linear expansion coefficient. From expressions (2) and (3) we get the temperature compensation equation in the form.,. A. () 3di.x Provided () is also true for the static operation mode of the balance. It follows from Eq. (4) that the temperature diminution of the balance can be minimized by choosing the length L of rod 7 (coarse compensation) with the subsequent setting of the distance,. and between the interacting masses 3 and b with the help of a flywheel 18. Let Y 0rlf which is easy to provide for scales with. 10 C, and -2 cm, d. -1.-LOT Then, in order to provide temperature compensation, a rod with a length of 4 cm is required. If X-5.,. B-10 cm, in-1 g, then to obtain X, -5 .10-CGS, body b must have mass M-5d g (body radius b at a density of 8.5 gsm will be 1.1 cm). Such a mass can be placed in such a way that a 2 cm is established on the balance line of the rocker arms 1. The criterion for the correctness of such an installation is the equality between the time intervals during which the moving arm is located on opposite sides of the initial equilibrium position. The proposed torsion balance provides a reduction in temperature error, mainly due to the thermoelastic coefficient of the tungsten suspension thread (, b. 10), approximately by two orders of magnitude. Consequently, the magnitude of the magnitude will be 4. In the presence of optimal geometry and magnetic damping of oscillations, such scales will provide metrological measurements in conventional laboratory conditions. The accuracy of determining the gravitational constant on long-period vacuum scales can be 10. Measurement error at field gravitational variometers, made on the basis of the proposed torsion weights. Will drop to the hundredths of an answer.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772496246A SU693323A1 (en) | 1977-06-13 | 1977-06-13 | Ring balance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772496246A SU693323A1 (en) | 1977-06-13 | 1977-06-13 | Ring balance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU693323A1 true SU693323A1 (en) | 1979-10-25 |
Family
ID=20713282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772496246A SU693323A1 (en) | 1977-06-13 | 1977-06-13 | Ring balance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU693323A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691622C2 (en) * | 2018-08-01 | 2019-06-17 | Олег Всеволодович Карагиоз | Method for determining gravitational constant based on contribution of carriages at moments of attraction |
RU2714518C2 (en) * | 2019-07-01 | 2020-02-18 | Олег Всеволодович Карагиоз | Method of gravitational constant determination with addition of oscillation period in the absence of carriages |
-
1977
- 1977-06-13 SU SU772496246A patent/SU693323A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691622C2 (en) * | 2018-08-01 | 2019-06-17 | Олег Всеволодович Карагиоз | Method for determining gravitational constant based on contribution of carriages at moments of attraction |
RU2714518C2 (en) * | 2019-07-01 | 2020-02-18 | Олег Всеволодович Карагиоз | Method of gravitational constant determination with addition of oscillation period in the absence of carriages |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fitzgerald et al. | Newton's gravitational constant with uncertainty less than 100 ppm | |
US3897681A (en) | Force measuring apparatus of the vibratory string type | |
JPS647329B2 (en) | ||
Luo et al. | Status of measurement of the Newtonian gravitational constant G | |
Richter et al. | The Frankfurt calibration system for relative gravimeters | |
SU693323A1 (en) | Ring balance | |
Arnautov et al. | " Gabl", an absolute free-fall laser Gravimeter | |
Milyukov et al. | The Newtonian gravitational constant: modern status of measurement and the new CODATA value | |
Xu et al. | Analysis of vibration sensitivity induced by the elastic deformation of vertical optical reference cavities | |
US4815549A (en) | Portable weighing device having improved resolution | |
Fitzgerald et al. | A method to measure Newton's gravitational constant | |
Wyckoff | The Gulf gravimeter | |
US2624564A (en) | Balance | |
Luo et al. | Scheme of G measurement with large amplitude torsion pendulum | |
US3354698A (en) | Mass measuring system | |
Rivetti et al. | An Inertial, low-capacity balance designed to be accommodated on board the International Space Station | |
Probst et al. | Investigation of a hydrostatic weighing method for a 1 kg mass comparator | |
US1998345A (en) | Gravity meter with compensator | |
US3580095A (en) | Constant meshing force rack and pinion | |
Sakuma | Recent developments in the absolute measurement of gravitational | |
Cahn et al. | The Cahn Gram Electrobalance | |
SU1086397A1 (en) | Method of determination of gravity acceleration relative value | |
SU492837A1 (en) | The method of determining the gravitational constant | |
Cook | Recent developments in the absolute measurement of gravity | |
US2959961A (en) | Gravimeter |