Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Витушкин Артём Леонидович

Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела
<
Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Витушкин Артём Леонидович. Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.15.- Москва, 2002.- 83 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/1261-7

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ устройства бросающих механизмов современных АБГ . 7

Глава 2. Выбор конструкции и расчет эксцентрикового механизма бросания пробного тела. 14

2.1 Расчет профиля эксцентрика 14

2.2 Устройство бросающего механизма. 24

Глава 3. Устройство абсолютного гравиметра . 34

3.1 Общее устройство гравиметра 34

3.2 Оптическая схема используемого интерферометра . 36

3.3 Устройство пассивной подвески опорного отражателя. 38

3.4 Вакуумная камера бросающего механизма. 41

3.5 Программное обеспечение для обработки сигнала. 43

3.6 Электронная система обработки интерференционного сигнала 45

Глава 4. Анализ погрешностей разработанного гравиметра 50

4.1 Требования к вакууму. 50

4.2 Влияние температурного градиента. 50

4.3 Влияние магнитного поля. 51

4.4 Влияние электростатического воздействия. 52

4.5 Влияние модуляции величины воздушного зазора между интерферометром и вакуумной камерой . 52

4.6 Влияние вращения падающего уголкового отражателя.

4.7 Влияние наклонов и отдачи постамента. 56

4.8 Влияние отклонения вертикальности лазерного луча в интерферометре. 57

4.9 Суммарная погрешность измерений усп разработанным гравиметром 58

Глава 5. Результаты измерений усп . 60

5.1 Измерения в спектральной лаборатории. 60

5.2 Измерения на table mountain (tmgo). 61

5.3 Измерения в micro-g solutions. 67

5.4 Общий анализ результатов измерений усп . 69

5.5 Анализ остаточных дистанционных отклонений. 73

Вывод 78

Список литературы 82

Введение к работе

Технический прогресс сопровождается повышением требований к измерительной технике, в частности, к средствам измерения ускорения свободного падения (У СП). Высокоточные абсолютные измерения У СП с относительной погрешностью порядка КГ9- 10~8 имеют широкое практическое применение в геофизике (в частности, в вулканологии), геодезии (изучение фигуры Земли) и геологии (гравиметрическая разведка), и в метрологии. Эти измерения позволили значительно развить мировую систему опорных гравиметрических пунктов для изучения долговременных вариаций силы тяжести и в качестве реперной системы. Значительная потребность в абсолютных баллистических гравиметрах (АБГ) связана с необходимостью дальнейшего изучения и поддержания этой сети. В метрологии, помимо использования в эталонах силы, давления и силы тока [8], растёт интерес к абсолютным измерениям УСП и при исследованиях, направленных на поиск нового определения единицы массы килограмма на основе использования весов Ватта, при которых необходимы абсолютные измерения УСП с относительной погрешностью не более 1 х 1 (Г9.

АБГ играют значительную роль и в метрологическом обеспечении в области гравиметрии, приобретая роль первичных эталонов в этой области, как это отмечено, в частности, в [12]. В то же время в метрологическом обеспечении самих АБГ важное место занимает передача размеров единиц длины и времени, частично обеспечиваемая калибровкой входящих в их состав

4 стабилизированных по частоте лазеров и стандартов частоты, обычно

рубидиевых.

О метрологической важности измерений УСП говорит тот факт, что с 1981 года в Международном Бюро Мер и Весов (МБМВ) (Севр, Франция) каждые четыре года проводятся сличения как абсолютных, так и относительных гравиметров из многих стран мира. Семнадцать АБГ и семнадцать относительных гравиметров участвовали в последних международных сличениях в МБМВ в июне - августе 2001 года.

В настоящее время, для проведения абсолютных измерений УСП, во многих странах используются высокоточные АБГ. Наиболее известными и широко используемыми, на сегодняшний день, являются гравиметры JILAg (США) [3, 4, 6], FG-5 (США) [5], А-10 (США) [7] и ГАБЛ (Россия) [2, 10]. Эти АБГ используют баллистический метод, который основан на лазерно-интерференционном измерении отрезков пути и времени свободно падающего в вакууме (порядка 10_6 Торр) пробного тела (ПТ) в поле силы тяжести Земли.

Существуют два вида баллистического метода: симметричный и несимметричный. В первом случае ПТ тем или иным способом подбрасывается вверх в вакуумированном объёме, достигает верхней точки траектории и затем падает. При этом измерения выполняются на обоих участках траектории. При несимметричном методе измерения производятся только во время падения ПТ, инициированного различными способами. ПТ обычно изготавливается из немагнитных материалов. В ПТ вмонтируется уголковый оптический

5 отражатель, который обеспечивает параллельность входного и выходного

(отраженного) лазерных пучков.

Из-за сравнительной простоты реализации во всех вышеуказанных АБГ измерения выполняются несимметричным методом (хотя в FG5 и А-10 изначально было предусмотрено использование обоих методов). Длина броска составляет обычно не менее 200 мм, за исключением гравиметра А-10 (длина броска 50 мм). В гравиметрах FG-5, ГАБЛ и JILAg броски выполняются не быстрее двух раз в минуту, а в А-10 ежесекундно (хотя на практике предпочитается трёхсекундный цикл).

АБГ, разработанный в данной диссертационной работе, является логическим продолжением концепции, которая была отработана и перманентно улучшалась (относительная погрешность измерения уменьшилась с 10"6 до 10-9) с момента первой реализации Д. Фаллером в 1963 году [1]. Эти многолетние исследования и накопленный опыт конструирования значительно помогли при разработке гравиметра, описываемого в данной диссертации. Общая идея создания инструмента с использованием эксцентриков вынашивалась Д. Фаллером многие годы.

Были поставлены следующие задачи:

Во-первых, разработать и изготовить прототип высокоточного (погрешность измерения 5 микроГал, 1 мкГал =10" м/с ) несимметричного АБГ с длиной броска около 25 мм и значительно более высокой частотой измерений, чем в существующих гравиметрах, а также свободного (насколько

возможно) от их известных недостатков. Для решения этой задачи было необходимо сконструировать принципиально новую механическую часть и пассивную пружинную подвеску опорного отражателя. В этом прототипе было решено использовать имеющийся в лаборатории интерферометр гравиметра FG-5. Эта модель интерферометра по своим техническим характеристикам (оптическая схема интерферометра и схема фотоприемной части) позволяет осуществлять счет интерференционных полос в рабочем диапазоне частот и амплитуд интенсивности оптического сигнала.

Во-вторых, необходимо исследовать источники погрешностей и оценить их влияние на точность измерений УСП созданным прототипом гравиметра.

И, наконец, необходимо провести сличения на нескольких гравиметрических пунктах с разным уровнем сейсмического фона этого прототипа с существующими гравиметрами, а также оценить перспективы его практического применения.

Гравиметр задумывался ориентированным на применение в полевых условиях (что, однако, совсем не исключает его использование в стационарных условиях), и поэтому была поставлена задача поиска конструкции, обеспечивающей малые габариты и простоту в эксплуатации.

При разработке использовались современные решения в области электроники и вычислительной техники, которые способствовали выполнению поставленных в диссертации задач.

Оптическая схема используемого интерферометра

Во-вторых, при такой конфигурации гравиметра воздействие микросейсмического фона постамента на опорный отражатель будет больше, поскольку он расположен на большой высоте от постамента. Величина этого воздействия зависит от конструкции подвески и опоры подвески опорного отражателя, а также от самого постамента. С другой стороны, влияние вибраций (систематические ошибки) бросающего механизма в этой конфигурации может быть меньше, поскольку он расположен непосредственно на постаменте. В FG-5 бросающий механизм закреплен на триподе (массивная плита на трех длинных цилиндрических опорах), и вибрации, если интерферометр и трипод не развязаны (например, если размеры постамента это не позволяют), могут быть усилены. Оптическая схема построена по принципу модифицированного интерферометра Маха-Цендера (см. Рис. 10). Лазерный пучок с диаметром сечения около 6 мм в одном плече интерферометра направлен вверх [5] к опорному уголковому отражателю, который закреплен на виброизолирующей подвеске. Этот пучок переотражается вниз к уголковому отражателю, встроенному в ПТ, которое находится в вакуумной камере. В другом плече

интерферометра лазерный пучок проходит через светоделитель и рекомбинирует с пучком от первого плеча на втором светоделителе. Параллельность и совпадение обоих пучков можно регулировать при помощи зеркал и контролировать с помощью телескопической системы и на матоврм экране специального перископа. Затем результирующий пучок фокусируется на лавинном фотодетекторе, который вместе с усилителем сигнала и компаратором, закреплен внутри корпуса интерферометра. Лазер жестко закреплен на наружной поверхности корпуса интерферометра. На выходе лазерного пучка из лазера установлен оптический изолятор для уменьшения влияния обратного отраженного излучения на стабильность длины волны излучения лазера. При измерениях были использованы два типа лазеров: стабилизированный по насыщенному поглощению в йоде лазер производства компании "М.Winters" (США) с длиной волны излучения 633 нм [14] и стабилизированный по разности интенсивностей ортогонально поляризованных компонент излучения лазер производства Micro-g Solutions, Inc. Первый тип более стабилен (позволяет производить абсолютные измерения с погрешностью на уровне микрогал), но громоздок и имеет интенсивность излучения значительно меньшую (не более 200 мкВт), чем второй. Частота излучения второго типа лазерв зависит от температуры и от атмосферного давления и на практике обеспечивает абсолютную точность измерений УСП на уровне 5-6 мкГал (при своевременной и регулярной калибровке). Опоры интерферометра FG-5, используемого в описываемом гравиметре, были заменены на более короткие (40 см), чем оригинальные. Также, за ненадобностью, была удален узел подвески системы активной виброизоляции опорного отражателя. Уникальное быстродействие бросающего механизма позволяет использовать пассивную подвеску опорного отражателя для изоляции опорного плеча интерферометра от сейсмических колебаний постамента с достижением высокой точности измерений. Эта подвеска представляет из себя магнитно-демпфированную пружину с периодом колебаний 1.2 с и длиной примерно 20 см. Таким образом, за время одного периода колебаний пружшш происходит точно 4 броска ПТ. Такая длительность периода колебаний подвески опорного отражателя обеспечивает быстрое снижение СКО результатов измерений. Первоначально была выбрана пружина с периодом 1.8 с (6 бросков ПТ за период), но слишком громоздкая конструкция (около 1 метра длиной) принесла очень незначительные улучшения результатов измерений. На конце пружины подвешено цилиндрическое медное тело (массой примерно 850 г) с вмонтированным уголковым отражателем (см. Рис. 11). Вокруг этого тела расположены 8 сильных постоянных магнитов (на основе редкоземельных элементов). Они длиннее, чем медное тело (примерно в 2 раза) и поэтому практически не влияют на вертикальное движение тела, но при этом очень эффективно демпфируют вращение и другие колебательные моды пружины. Изменяя расстояние между магнитами и телом, можно регулировать демпфирование. Оптимальное расстояние, а также взаимная конфигурация магнитов, были определены экспериментально, при анализе результатов измерения. Северный и южный полюса магнитов последовательно чередуются. Такая магнито-демпфированная пружина проста в изготовлении, сборке и эксплуатации, и ее колебания успокаиваются через несколько минут после юстировки системы, позволяя начать измерения. Кроме того, она не нуждается в квалифицированном сервисе. Пружина собрана из двух частей одинаковой длины, но с разным направлением закрутки. Общая длина такой сборной пружины теоретически не должна изменяться при вращении (на малые углы) подвешенного на ней медного тела. Сверху и снизу в пружине находится поролоно-подобный материал (около 1 см длиной) для гашения аккордеонной моды пружины. Пружина изготовлена из фортепианной (стальной) струны. Сверху пружина закреплена на микровинте, что позволяет регулировать вертикальное положение медного тела. Первоначально пружина крепилась к микровинту на стальной проволоке. Из-за хрупкости проволоки в дальнейшем использовалась специальная конструкция из алюминия (показанная на вставке в Рис. 11),

Электронная система обработки интерференционного сигнала

Измерения УСП в процессе разработки и исследований АБГ выполнялись на трех пунктах, расположенных в штате Колорадо (США): спектральная лаборатория JILA (г. Боулдер), гравитационная обсерватория Table Mountain (TMGO) и в Micro-g Solutions, Inc. (г. Ири). При анализе результатов измерений с АБГ важно знать характеристики места, где они проводились (уровень сейсмического фона, наличие и свойства постаментов, влияние окружающей среды и т. д.).

Самые первые измерения были скорее удручающими, с погрешностью (СКО) не лучше 60 мкГал для одной группы данных и непредсказуемым разбросом от одного дня к другому, вне зависимости от пункта наблюдения. Тщательный анализ и доработка всех узлов АБГ для минимизации механических возмущений и вращения ПТ, а также применение разработанной магнитно-демпфированной пружинной подвески опорного отражателя, привели к значительному снижению погрешности измерений и стабильной повторяемости результатов. Эта лаборатория расположена в подвале здания, находящегося в центре г. Боулдер, и характеризуется относительно высоким сейсмическим фоном и стабильной температурой в помещении. На одном из пунктов лаборатории были выполнены (последний раз в 1991 году) абсолютные измерения УСП с помощью АБГ FG-5 и ЛЬА-g на нескольких точках (на этом пункте нет специальных постаментов). В настоящее время все эти точки заняты другими экспериментами и поэтому абсолютное значение для текущих измерительных точек, на данный момент известно с погрешностью около 50 мкГал. Измерения на этом пункте с разработанным АБГ выполнялись в основном с целью проверки работы различных узлов и для изучения временной стабильности значения УСП.

При исследованиях АБГ на этом пункте был выявлен наиболее оптимальный способ проведения измерений УСП: измерения выполняются массивами, состоящими из 120 бросков (один массив длится примерно 40 секунд), выполняющимися, с минимальным интервалом 2 минуты. Такое количество бросков в одном массиве обусловлено периодом колебаний пружинной подвески опорного уголкового отражателя. За 1.2 с происходит четыре броска и поэтому их количество в одном массиве должно быть кратным четырем. Десяти массивов обычно достаточно для получения среднего значения с удовлетворительной погрешностью.

Эта станция расположена в удалении от населенных пунктов на Столовой Горе и характеризуется чрезвычайно низким сейсмическим фоном. На ней есть 7 постаментов, и значения вертикального градиента силы тяжести и УСП для них хорошо известны. На одном из постаментов постоянно проводятся измерения при помощи криогенного гравиметра. Кроме того, все АБГ, прошедшие сервисное обслуживание в Micro-g Solutions, проверяются перед отправкой на этой станции. Поэтому измерения здесь наиболее благоприятны для анализа долговременной стабильности работы АБГ и проведения сличений в условиях близких к идеальным.

В сентябре 2001 года на протяжении 10 дней были выполнены измерения на постаменте AG. Бросающий механизм в то время был выполнен с использованием эксцентриков, отличных от описанных в диссертации. В уравнениях, описывающих профиль для этих эксцентриков, не использовались синусоидальные зависимости и поэтому только первая производная по времени была непрерывна, что вызывало механические возмущения (обсуждается в пункте 4 данной главы). Результаты, полученные с этими эксцентриками, приводятся здесь, поскольку они были удовлетворительными, и анализ полученных с ними данных показал необходимость разработки улучшенной версии эксцентриков, а также и самого бросающего механизма, и методов его юстировки для дальнейшего снижения погрешности измерений. В интерферометре в это время использовался иодно-стабилизированный лазер. Принятое абсолютное значение УСП, приведенное к высоте 100 см над уровнем постамента AG (определенное при помощи гравиметра FG-5), равно 9.79622835 м/с2 с СКО 3 мкГал.

Среднеквадратичное отклонение (СКО) результата измерений для массива из 120 бросков обычно составляло от 40 до 200 мкГал, для сравнения -при измерениях в JILA СКО находится в пределах 150 - 500 мкГал. СКО для 10 таких массивов измерений обычно составляет 4-8 мкГал, и это обусловлено использованием пружинной подвески с периодом, за который выполняются измерения (усреднение происходит быстрее, чем 1/N ). Для сравнения укажем, что при измерениях с АБГ типа FG-5 на этом постаменте для массива из 100 бросков, занимающем примерно 10 минут, СКО обычно не превосходило 5-6 мкГал.

Влияние модуляции величины воздушного зазора между интерферометром и вакуумной камерой

Начало регистрации дистанционно-временных пар компьютером определяется установкой триггера - устройства, вырабатывающего пусковой импульс (закрепленного на валу мотора), в тот момент, когда при броске расстояние между ПТ и главной кареткой становится неизменным (см. Рис. У). Выбор этого момента сопряжен с определенной ошибкой оператора, и разумно предположить, что она составляет не больше 2 мс и является случайной, но неизменной до следующей установки, которая обычно выполняется при сборке бросающего механизма. В принципе, при нестабильности скорости вращения эксцентриков, время выдачи пускового импульса может незначительно изменяться от броска к броску. Поэтому необходимо определить влияние этой ошибки на измеренное значение УСП.

Значение будет изменяться как в зависимости от величины воздействия систематических возмущений бросающего механизма (через систематические наклоны интерферометра, модуляцию воздушного зазора, возмущения в подвеске отражателя), так и из-за изменения суммарного количества обработанных интерференционных полос. Для определения вклада, обусловленного механическими возмущениями, сначало необходимо выяснить величину эффекта из-за изменения количества полос. Был поставлен следующий эксперимент: на оптический диод подавался синусоидальный сигнал с функционального генератора НР5054, с внешним рубидиевым стандартом частоты 10 Мгц, изменяющимся от 500 кГц до 2 МГц за 50 мс. Излучение диода было сфокусировано на лавинный фотодетектор, сигнал от которого поступал для обработки на компьютер. Затем значение У СП вычислялось с использованием различных начальных станций, с шагом по пять станций (между станциями 100 интерференционных полос), но с неизменной конечной станцией. Результаты представлены на Рис. 19.1. Необходимо учесть, что реальный диод не обладает идеальной частотной характеристикой, и, по всей видимости, искажает практически идеальный сигнал функционального генератора. По результатам видно, что значение изменяется в пределах ±10 мкГал, а к концу, что соответствует примерно 12 мс от начала измерений, значительно больше. СКО для каждого значения возросло с 4 мкГал до 8 мкГал. Однако не представляется возможным сказать, показывают ли эти результаты реальную картину влияния изменения количества обрабатываемых станций. Можно было бы подавать сигнал от генератора прямо на компьютер, но тогда не будет учитываться влияние лавинного фотодетектора и компаратора. На Рис. 19.2 показаны результаты такого "обрезания" данных, полученных на TMAG 20-09-2001. Обрабатывалось 2 первых массива из одной группы измерений (обозначенных, соответственно, треугольником и квадратом) и видно, что изменения УСП от одного массива к другому носят систематический характер. Значение варьирует в пределах ±15 мкГал. В дальнейшем при специально произведенной разъюстировке бросающего механизма были получены данные, которые варьировали в пределах ±35 мкГал. Надо отметить, что изменение измеренного значения одинаково для массивов с разным СКО. Обработка была произведена для массивов с самым большим и маленьким СКО (из одной группы) и результат был одинаков. На Рис. 19.3 приведены результаты для 2 первых массивов из группы измерений, полученных на MGCU 15-10-2001. Значение УСП для второго массива меняется больше, чем для данных, полученных на TMAG. Это, возможно, объясняется худшим качеством постамента, из-за которого влияние возмущений от бросающего механизма значительно больше. Для уменьшения подобной зависимости измеренных значений УСП было необходимо снизить систематические вибрации бросающего механизма. Для этого были разработаны новые эксцентрики (описанные в диссертации), и отработана процедура юстировки бросающего механизма. На Рис. 19.4 приведены результаты, полученные в мае 2002 г. в JILA. Как видно, для первых 15 шагов, что соответствует более чем 10 мс измерения, значение варьирует в пределах только ± 3 мкГал. При изменении конечной станции, при одной и той же начальной, вариации измеренного значения УСП для всех точек измерения в несколько раз меньше. Это, по-видимому, объясняется затуханием возмущений в течение броска.

В настоящее время все получаемые значения УСП обрабатываются для определения величины отклонений в зависимости от изменения начала счета интерференционных полос. Представляется необходимым для разработанного АБГ интегрировать подобные вычисления в программное обеспечение - (в настоящее время они могут проводиться только при постобработке, в, так называемом, "replay mode") и представлять их результат как дополнительную погрешность измерения УСП. Остаточные отклонения вычисляются по разнице между наблюденными парами интервалов времени и пути и теоретическими парами, полученными из траектории методом наименьших квадратов. Они являются важным инструментом при анализе результатов и позволяют выявить неисправности в работе АБГ. В соответствии с основной идеей способа наименьших квадратов нужно ставить условие минимума суммы отклонений измеренных значений от уравненных (сглаженных) [18].

Общий анализ результатов измерений усп

Эти колебания, как было выявлено в дальнейшем, были вызваны продольными колебаниями в корпусе интерферометра, а вернее - в его днище. К днищу была привинчена алюминиевая плита толщиной 2 см и после этого данная помеха больше не проявлялась в дистанционных отклонениях. У FQ-5 подобная проблема не возникала, так как на днище блока интерферометра закреплена подвеска с относительно тяжелой системой активной изоляции опорного отражателя.

На втором графике рисунка 20 показаны "идеальные" отклонения, усредненные для 120 бросков, выполненных в мае 2002 г в JILA, с заново разработанным бросающим механизмом.

На последнем графике Рис. 20 показаны типичные отклонения, полученные для единичного броска при измерениях в июне-июле 2002 г, в частности при измерениях на MGSE, описываемых в пункте 3 данной главы. Высокочастотный шум, наблюдаемый в этих дистанционных отклонениях, имел большую или меньшую амплитуду для разных бросков, и сначала проявлялся только для, примерно, 20 % бросков, но постепенно стал доминировать при всех измерениях. Было сделано предположение, что источником этого шума является электроника, но после ее проверки это предположение не подтвердилось. Методом исключения было установлено, что источником этих шумов является ПТ. Сначала был проверен крепеж уголкового отражателя, вклеєного в алюминивый корпус ПТ, но он оказался в порядке. В нижней части ПТ установлена на резьбе балансирующая масса. Эта резьба зажимается винтами после балансировки ПТ. Вибрация этой массы и вызывала шум, проявляющийся в дистанционных отклонениях, и искажала значение УСП. Для проверки этой гипотезы балансирующая масса в ПТ была удалена и заново установлена несколько раз. После установки ПТ в вакуумную камеру было достаточно 20 минут откачки воздуха турбонасосом для выполнения подобных измерений. Каждый раз, когда выполнялись измерения с балансирующей массой, в отклонениях появлялся шум и этот шум исчезал при ее отсутствии. Как выяснилось, проблема была с износом со временем резьбы на балансирующей массе после более 3 миллионов бросков. В настоящее время изготовлена новая балансирующая масса, с использованием более прочного титана для нарезной части. , На основании этих примеров видно, что анализ дистанционных остатков дает богатую информацию, необходимую для выявления факторов, ограничивающих точность результатов измерений УСП. В данной работе были выполнены следующие задачи: разработка системы бросания пробного тела, включающей эксцентриковый механизм бросания, пробное тело, вакуумную камеру и систему контроля относительного движения пробного тела; разработка методики изготовления эксцентриков, изготовление и сборка всех элементов системы бросания пробного тела с ее адаптацией к блоку лазерного интерферометра и системе счета интерференционных полос; разработка, изготовление и исследование пружинной подвески рефлектора опорного плеча интерферометра гравиметра; адаптация программного обеспечения; проведение и обработка результатов измерений. Главный результат данной работы заключается в экспериментальном подтверждении возможности, которая не представлялась изначально очевидной (ожидалась погрешность не лучше 50 мкГал), создания высокоточного малогабаритного АБГ с небольшой длиной свободного падения ПТ, высокой частотой броска. Такой АБГ необязательно должен использовать эксцентриковый бросающий механизм, возможны и другие решения. Однако ясно, что для такого АБГ критическим моментом является минимизация систематических возмущений бросающего механизма, вне зависимости от его принципиального устройства. Разработанный АБГ, несмотря на продолжающуюся работу по его улучшению, остается на данный момент экспериментальным образцом, и на основании опыта, полученного при его создании, можно с уверенностью утверждать, что погрешность измерений подобным гравиметром может быть снижена при его дальнейшем совершенствовании, даже при измерениях на пунктах с плохими условиями наблюдений. Представляется также перспективным создание эксцентрикового механизма с использованием симметричной схемы измерений, которая обладает большим КПД, и свободна от ряда погрешностей, присущих несимметричной схеме. Кроме того, для дальнейшего снижения погрешности измерений, можно разработать активную систему подавления вибраций опорного уголкового отражателя для данного гравиметра. В настоящее время погрешность измерений с разработанным прибором не превышает 5 мкГал для пунктов с низким уровнем вибрационных помех, и 10 мкГал для пунктов с высоким уровнем помех. С разработанным механизмом было проведено более 4 миллионов единичных измерений и не было выявлено значительного износа его составляющих.

Похожие диссертации на Разработка и исследование портативного абсолютного баллистического гравиметра с эксцентриковым механизмом бросания пробного тела