專利名稱：高精度重力儀的一種靜電反饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了高精度重力儀的一種靜電反饋裝置，涉及高精度重力儀改造及電子反饋技術(shù)。
目前世界上的高精度重力儀有美國Lacoste-Romberg的D型、G型、ET型等，其E T型是專門用來作地球固體潮汐觀測的，因?yàn)槠溆懈哔|(zhì)量的彈簧系統(tǒng)，且至今還沒有其它彈簧重力儀器能夠取代它。但因?yàn)槠淙詫倮鲜綑C(jī)械反饋式重力儀，記錄只能采用模擬記錄，使得資料處理結(jié)果精度不高。為此，世界上有的國家都在應(yīng)用電子反饋技術(shù)努力改造ET型重力儀。
本實(shí)用新型的目的就在于提供一種靜電反饋裝置，用于高精度重力儀的改造，不僅取代了非常復(fù)雜而龐大的機(jī)電伺服系統(tǒng)，而且使反饋靈敏度高，且與傾斜無關(guān)，消除了彈簧的遲滯影響，傳遞函數(shù)變得簡單，重力儀附件體積大大減小，便于采用數(shù)字記錄。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種靜電反饋裝置連接到重力儀的電容測微器上，即將靜電反饋裝置的兩個(gè)驅(qū)動器產(chǎn)生的兩個(gè)大小相同，方向相反的電壓加到電容板的兩個(gè)定片上，通過靜電反饋力保持重力儀擺桿位置不變。


圖1為本實(shí)用新型工作原理方框圖圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖其中1-質(zhì)量塊、2-電容板動片、3-電容板上定片、4-電容板下定片、5-振蕩器、6-交流放大器、7-檢相器、8-比例積分器、9-上驅(qū)動器、10-下驅(qū)動器、11-直流放大器、12-低通濾波器、13-記錄器、14-藕合電容、15-藕合電容、16-偏置電壓倒相器。
由圖1可知，重力儀測量重力是通過電容測微器來檢測懸掛在彈簧下的質(zhì)量塊1的位置上下移動，即重力隨時(shí)間的變化。電容測微器有電容板動片2、電容板上定片3、電容板下定片4。靜反饋裝置由比例積分器8、上驅(qū)動器9、下驅(qū)動器10、直流放大器11、低通濾波器12組成；其連接關(guān)系是，比例積分器8的輸入端和檢相器7的輸出端相連，比例積分器8的輸出端依次連接有①上驅(qū)動器9-電容板上定片3；②下驅(qū)動器10-電容板下定片4；③直流放大器11-低通濾波器12-記錄器13。振蕩器5產(chǎn)生10KH2相差180°交流信號分別送到電容板上定片3、電容板下定片4上。電容板動片2連接擺桿和彈簧懸掛的質(zhì)量塊1，開始調(diào)整電容板動片2在中間的位置，隨著重力的變化，擺桿位置將上下移動，這樣電容板動片2上就有一誤差信號輸出，信號經(jīng)交流放大器6放大，又經(jīng)檢波器7檢波解調(diào)及比例積分器8積分，然后經(jīng)過相位相差180℃的上、下驅(qū)動器9、10，返回到電容板上、下定片3、4上，這時(shí)加到電容板上、下定片3、4的電壓所產(chǎn)生的靜電力，使連接電容板動片2的擺桿回到初始時(shí)的指零位置，即保持?jǐn)[桿在零位不變。比例積分器8的輸出，經(jīng)過直流放大器11的放大及低通濾波器12的濾波，送到記錄器13，所記錄的就是重力隨時(shí)間變化的曲線。
如圖2所示，運(yùn)算放大器OP1為比例積分器8，其輸出信號不僅與輸入信號成正比，而且與輸入信號對時(shí)間的積分成正比。OP2為直流放大器11，OP3和OP4為二級低通濾波器12。OP6為偏置電壓倒相器16，OP6與OP7分別為上、下驅(qū)動器9、10。
偏置倒相器16使得上、下驅(qū)動器9、10各有一不同符號的偏置電壓，而且由于偏置電阻可調(diào)，通過精心調(diào)節(jié)，從而使反饋力與比例積分器8的輸入信號成線性關(guān)系。本實(shí)用新型按上述連接方式連接后，使重力儀整機(jī)系統(tǒng)成為一個(gè)閉環(huán)的鎖定放大器，而比例積分器8的積分常數(shù)可調(diào)，通過精心調(diào)節(jié)，使整機(jī)系統(tǒng)的精度高，穩(wěn)定性好。
本實(shí)用新型由于將高精度重力儀的機(jī)械反饋改為靜電反饋，使反饋靈敏度高，且與傾斜無關(guān)，消除了彈簧的遲滯影響，使傳遞函數(shù)變得簡單，重力儀體積大大減小。不僅使重力儀觀測精度有較大提高，而且穩(wěn)定性好。
權(quán)利要求1.高精度重儀的一種靜電反饋裝置、其特征是靜電反饋裝置由比例積分器(8)、上驅(qū)動器(9)、下驅(qū)動器(10)、直流放大器(11)、低通濾波器(12)組成；其連接關(guān)系是，比例積分器(8)的輸入端和檢相器(7)的輸出端相連，比例積分器(8)的輸出端依次連接有①上驅(qū)動器(9)-電容板上定片(3)；②下驅(qū)動器10-電容板下定片(4)；③直流放大器(11)-低通濾波器(12)-記錄器(13)。
2.按權(quán)利要求1所述的高精度重力儀的一種靜電反饋裝置，其特征是在比例積分器(8)和上下驅(qū)動器(9)、(10)之間設(shè)計(jì)有一偏置電壓倒相器(16)，其偏置電阻可調(diào)，使反饋力與比例積分器(8)的輸入信號成線性關(guān)系。
3.按權(quán)利要求1所述的高精度重力儀的一種靜電反饋裝置，其特征是比例積分器(8)的積分常數(shù)可調(diào)，使鎖定放大器的精度高和穩(wěn)定性好。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高精度重力儀靜電反饋裝置，涉及高精度重力儀改造及電子反饋技術(shù)。為了將高精度重力儀的機(jī)械反饋改為靜電反饋，本實(shí)用新型是將反饋電路連接到重力儀的電容測微器的電容位置指示板上，即將兩個(gè)驅(qū)動器產(chǎn)生的兩個(gè)電壓加到指示板的兩個(gè)電容板定片上，通過靜電反饋力保持重力儀擺桿位置不變。由于反饋靈敏度高，且與傾斜無關(guān)，而且消除了彈簧的遲滯效應(yīng)，所以得到非常簡單的傳遞函數(shù)，從而較大提高了重力儀的觀測精度，穩(wěn)定性也好。
文檔編號G01V7/00GK2337573SQ98236210
公開日1999年9月8日 申請日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月12日
發(fā)明者陶國祥 申請人:中國科學(xué)院測量與地球物理研究所