(54) ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ КРУТИЛЬНЫЙ ГЛАЯТНИК Изобретение относитс к точному приборостроению и предназначено дл прецизионных измерений, например в гравиметрии, дл измерени вторых производных грайитационного потенциала . Известно устройство с горизонтальным крутильным ма тником, чувст витальна система которого выполнена в виде коромысла с грузами, подвешенного на крутильной нити, и помещена в вакуум, а система индикации регистрирует период крутильных колебаний l , Недостатками, этого устройства в л ютс слаба помехозащищенность и затухание собственных крутильных колебаний, ограничивающих точность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство с горизонтальным крутил ным ма тником, содержащее корпус, чувствительный элемент, выполненны в виде коромысла с гpyзa 4И, подвешенного на упругой крутильной нити систему индикации, вибродвигатель, установленный на корпусе, и стабилизированный по амплитуде и частот генератор синусоидальных колебаний Недостатком этого устройства так же вл етс ограниченна из-за слабой помехозащищенности точность измерений . Цель изобретени - повышение точности измерений прибора за счет уменьшени вли ни помех на результат измерений. Указанна цель достигаетс тем, что в устройство вместо вибродвигател , работающего по гармоническому закону, ввод т вибродвигатель, задающий механические колебани в виде импульсов, а управл ющее устройство подключено к системе индикации через синхронизатор. Известно, что помимо упругой составл ющей К,определ емой упругостью закручиваемой нити, в крутильную жесткость КНР входит динамическа жесткость КНР i создаваема , например ма тниковыми качани ми ai е с учетом к уравнение крутильных колебаний записывают в виде: .г„е вгде; в - угол поворота крутильной си стемы; 3 - момент инерции) Ъ - коэффициент демпфировани КНР + KCJ,- обща крутил. на жесткость, Kjj -упруга (механическа )составл юща жесткости; F - внешн сила; Кп,- динамическа жесткость, закон изменени которой задают .искусственно, за счет, например ма никовых качаний крутильной системы, возбуждаемых под действием мен кнцих с по определенному закону инерцион ных ускорений основани (точки креп лени крутильной нити). В этом случае при выполнении соотношени : UJjOU -.N/2, где Шц - частота накачки, с которой мен етс KQ , «о - собственна частота крутильной системл,. N - 1,2,3 и т .д, Изменение энергоемкого параметра KQ приводит к параметрическойнакачке энергии в крутильную степень свободы . Обеспечить изменение К с частотой предлагаетс за счет подач на корпус г/1еханически { воздействий, в спектре которых имеетс частота («н . В частности, ввиду малой чувст вительности ма тниковых качаний к поступательным ускорени м инфранизкой частоты (vUMo), последние не да ют нужного эффекта и получают tfn за счёт периодического (с частотой Wo воздействи в виде отдельных импуль сов, ограниченных во времени цугов гармонических колебаний и т.д. В зависимости от разности энергии накачки uW и энергии диссипации возможны два режима работы систем Режим параметрического усилени , при котором:,(,„)0 где: m - глубина модул ции, К - коэффициент, определ емый законом изменени во времени ; Q - добротность системы, Vt/o - начальна энерги система В этом случае наблюдаетс так ма зываемьлй параметрический резонанс, когда происходит усиление амплитуды колебаний от внешнего силового возмущени на частоте, близкой к ( в QBOO Рзз, где; Q, ЭФ 1-(i.mQ/2R) и коэффициент усилени такого параметрического усилител записываетс в виде . с-«9фф/9В Таком режиме работы предлагаемое устройство используетс дл регистрации внешних переменных силовых воздействий. При уменьшении разности u.X/-rfW / коэффициент усилени возрастает . Режим параметрической генерации, осуществл ем)й при . В этом случае амплитуда колебаний нарастает по закону€ Е до тех пор, пока не ограничитс в результате действи механизма ограничений колебаний. Этот устойчивый цикл колебаний характеризуетс о 1ределенными значени ми амплитуды в , фазы и периодов колебаний Т, которые под действием внешних возмущений измен ютс , ио дл каждого параметра по своему закону . Так, при амплитудном ограничении величина ётационарной фаз «/ зависит от амплитуда накачки, а от расстройки по частоте не зависит, в то врем , как амплитуда колебаний зависит от расстройки, но не зависит от амплитуды накачки. Отсюда вытекает возможность разделени действующих на крутильную систему возмущений различной природы и состава, а также возможность проведени измерений в режиме посто нной амплитуды, не вoз щаемой, например составл ющей Кл. инерционного (сейсмического ) происхождени , и не испытывающей затухани колебаний. Все это способствует повышению точности измерений и улучшению сейсмозащищенности , особенно в режиме одновременного измерени амплитуды, частоты и фазы колебаний. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид. Устройство содержит корпус 1, крутильную нить 2, корог ысло 3 с грузами , систему 4 индикации, управл ющее устройство 5, вибродвигатель б и синхронизатор 7. Горизонтальный крутильный ма тник работает следующим образом. Управл ющее устройство 5 подает сигнал на вибродвигатель 6, который воздействует на корпус 1 механическим образом по определенному закону. Эти механические воздействи вызывают изменение крутильной жесткости. крутильной cHCTeNW с частотой Измен величину сигнала на вибродвигатель 6, получают два режима работы устройства. Режим параметрического усилени , когда сигнал с системы 4 индикации подаетс на синхронизатор 7 дл получени оптимального соотношени фаз основного колебани и накачки/ режим параметрической генерации, когда устройство работает как с синхронизатором 7, так и без него. Применение предлагаемого устройства позвол ет: увеличить точность проИЗВОДИГ4ЫХ на горизонтальном крутильном ма тнике измерений. При измерени х угла поворота возрастает чувствительность к периодическим резонансным воздействи м силового характера , за счет увеличени добротности(54) HORIZONTAL TORQUE PLAYER The invention relates to precision instrument making and is intended for precision measurements, for example in gravimetry, for measuring second derivatives of a gravitational potential. A device with a horizontal torsion wedge is known, its sensible system is made in the form of a rocker arm with weights suspended on a torsion thread and placed in a vacuum, and the display system records the period of torsional oscillations l. The disadvantages of this device are weak interference immunity and attenuation torsional vibrations limiting measurement accuracy. The closest in technical essence to the present invention is a device with a horizontal torsion rod, comprising a housing, a sensing element, are made in the form of a rocker arm from a load 4I suspended on an elastic torsion filament indication system, a vibromotor mounted on the body, and stabilized in amplitude and Frequency generator of sinusoidal oscillations A disadvantage of this device is also limited measurement accuracy due to poor noise immunity. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of the instrument by reducing the influence of interference on the measurement result. This goal is achieved by the fact that instead of a vibromotor operating according to the harmonic law, a vibromotor is introduced into the device, which sets the mechanical oscillations in the form of pulses, and the control device is connected to the display system through a synchronizer. It is known that, in addition to the elastic component K, determined by the elasticity of the twisted thread, the dynamic stiffness of the PRC i is created in the torsional rigidity of the PRC and is created, for example, by swinging ai e, taking into account the equation of torsional vibrations, written in the form: (c) angle of rotation of the torsional system; 3 - the moment of inertia) b - the damping coefficient of the PRC + KCJ, - generally twisted. stiffness, Kjj-elastic (mechanical) stiffness component; F - external force; Kn is the dynamic stiffness, the law of change of which is specified artificially, at the expense of, for example, mating oscillations of the torsion system, which are excited under the influence of currents according to a certain law of inertia accelerations of the base (the point of attachment of the torsion filament). In this case, when the relation is fulfilled: UJjOU -.N / 2, where Shz is the pump frequency with which KQ varies, "o is the natural frequency of the twisting system ,. N - 1,2,3 and so on. A change in the energy-intensive parameter KQ leads to a parametric pumping of energy into a torsional degree of freedom. To provide a change in K with frequency is suggested due to the feeds to the hull g / 1mechanical {effects, in the spectrum of which there is a frequency ("n. In particular, due to the low sensitivity of the swing oscillations to the translational accelerations of the infra-low frequency (vUMo), the desired effect and get tfn due to the periodic (with the frequency Wo impact in the form of separate pulses, time-limited trains of harmonic oscillations, etc. Depending on the difference between the pumping energy uW and the dissipation energy, two modes of operation are possible a parametric gain, where:, (, „) 0 where: m is the modulation depth, K is a coefficient determined by the law of change over time; Q is the quality factor of the system, Vt / o is the initial energy of the system In this case, so much The fourth parametric resonance, when amplification of the amplitude of oscillations from an external force disturbance occurs at a frequency close to (in QBOO Rzz, where; Q, EF 1- (i.mQ/2R) and the gain of such a parametric amplifier, is written as. c-9ff / 9B In this mode of operation, the proposed device is used to register external variable force effects. Decreasing the difference u.X / -rfW / increases the gain. The parametric generation mode will be performed at. In this case, the oscillation amplitude increases according to the law € E until it is limited as a result of the action of the mechanism for limiting the oscillations. This stable oscillation cycle is characterized by defined amplitude values in, phase and oscillation periods T, which under the influence of external disturbances change, and o for each parameter according to its own law. Thus, with the amplitude limitation, the magnitude of the stationary phases “/ depends on the pump amplitude, and does not depend on the frequency detuning, while the amplitude of the oscillations depends on the detuning, but does not depend on the pump amplitude. This implies the possibility of separating perturbations of various nature and composition acting on a torsion system, as well as the possibility of measuring in a constant amplitude mode, which is not detected, for example, the component Cl. inertial (seismic) origin, and non-damping oscillations. All this contributes to improved measurement accuracy and improved seismic protection, especially in the mode of simultaneous measurement of amplitude, frequency and phase of oscillations. The drawing schematically shows the proposed device, a General view. The device comprises a body 1, a twisting thread 2, a crust of cargo with 3 weights, an indication system 4, a control device 5, a vibromotor b and a synchronizer 7. The horizontal torsion master works as follows. The control device 5 sends a signal to the vibration motor 6, which acts mechanically on the body 1 according to a certain law. These mechanical effects cause a change in torsional rigidity. torsional cHCTeNW with frequency. By varying the signal on the vibration motor 6, two modes of operation of the device are obtained. The parametric amplification mode, when the signal from the display system 4 is fed to the synchronizer 7 for obtaining the optimum phase ratio of the main oscillation and pumping / parametric generation mode, when the device operates with or without the synchronizer 7. The application of the proposed device allows: to increase the accuracy of DERIVATIVES on a horizontal torsion tandem measurement. When measuring the angle of rotation, the sensitivity to periodic resonant effects of a power nature increases, due to an increase in the quality factor
®в « nQ (где n 2, 3 и более), и возрастает точность измерений за счет сужени полосы пропускани .®in nQ (where n is 2, 3 and more), and the accuracy of measurements increases due to the narrowing of the passband.
В случае когда измер ютс частота фаза и амплитуда крутильных колебаний , осуществление режима параметрической генерации позвол ет .вить не требуюсцие подкачки нёпрерыв е измерени и, кроме того, уменьшить погрешности изАЮрений, например частоты из-за неизохронности осцилл тора и изменени амплитуды колебаний , уменьшить вли ние сейсмических возмущений на результаты измерений путем использовани различных зависимостей амплитуды, частоты и фазы устойчивых колебаний от внешних воздействий.In the case where the phase and amplitude of torsional oscillations are measured, the implementation of the parametric generation mode makes it possible not to require swapping and measuring, and also to reduce errors due to oscillations and oscillations amplitude, to reduce the effect seismic disturbances on the measurement results by using various dependences of the amplitude, frequency and phase of stable oscillations on external influences.