Зменшення автосейсмічної складової похибки балістичного лазерного гравіметра шляхом збудження індукційно-динамічної катапульти від джерела змінної напруги

Автор(и)

  • Володимир Болюх Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, вул. Кирпичова, 2, 61002, Харків, Ukraine
  • Олександр Вінніченко Національний науковий центр “Інститут метрології”, вул. Мироносицька, 42, 61002, Харків, Ukraine
  • Анатолій Омельченко Харківський національний університет радіоелектроніки, пр. Науки, 14, 61166, Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2021.250401

Ключові слова:

балістичний лазерний гравіметр; індукційно-динамічна катапульта; автосейсмічна складова похибки вимірювання; джерело змінної напруги; критерій ефективності

Анотація

Метою дослідження цієї статті є аналіз впливу збудження індукційно-динамічної катапульти балістичного лазерного гравіметра від джерела змінної напруги при різній частоті на електромеханічні показники, що забезпечують знижену величину автосейсмічної складової похибки вимірювання прискорення вільного падіння g за рахунок зменшення сили віддачі. Запропоновано математичну модель катапульти гравіметра при збудженні від джерела змінної напруги, що враховує взаємозалежні електричні, магнітні та механічні процеси. Встановлено характер електромеханічних процесів, які відбуваються при індукційному збудженні динамічної катапульти балістичного лазерного гравіметра. Показано, що між струмами в активних елементах виникає фазовий зсув, внаслідок чого позитивні (ті, що відштовхують) імпульси електродинамічної сили чергуються з негативними (тими, що притягують) імпульсами сили. Позитивні імпульси сили переважають над негативними імпульсами.

Введено критерій ефективності катапульти гравіметра, що враховує найбільшу величину підкидання пробного тіла при найменших величинах електродинамічної сили і струму обмотки індуктора. Встановлено, що найбільша ефективність катапульти гравіметра забезпечується при частоті 250 Гц, при якій ефективність катапульти в 3,5 разу вища, ніж при частоті 50 Гц. Показано, що перехід від способу збудження індукційно-динамічної катапульти одним коротким імпульсом до збудження від джерела змінної напруги дозволяє зменшити невизначеність вимірювання прискорення вільного падіння.

Посилання

Vitushkin L.F., Orlov O.A., Dzhermak A., D’agostino D. Lazernyie interferometryi peremescheniy s subnanometrovyim razresheniem v absolyutnyih ballisticheskih gravimetrah [Subnanometer resolution laser interferometers in absolute ballistic gravimeters]. Measurement Techniques, 2012, no. 3, pp. 3‒8 (in Russian).

Niebauer T.M., Sasagawa G.S., Faller J.E. et al. A new generation of absolute gravimeters. Metrologia, 1995, vol. 32, no. 3, pp. 159–180.

Arnautov G.P. Rezultaty mezhdunarodnykh metrologicheskikh sravneniy absolyutnykh lazernykh ballisticheskikh gravimetrov [Results of international metrological comparisons of absolute laser ballistic gravimeters]. Avtometriya, 2005, vol. 41, no. 1, pp. 126‒136 (in Russian).

Bunin I.A., Kalish Eu.N., Nosov D.A., Smirnov M.G., Stus Yu.F. Polevoy absolyutnyy lazernyy ballisticheskiy gravimetr [Field absolute laser ballistic gravimeter]. Avtometriya, 2010, vol. 46, no. 5, pp. 94–102 (in Russian).

Rothleitner Ch., Svitlov S., Merimeche H., Hu H., Wang L.J. Development of new free-fall absolute gravimeters. Metrologia, 2009, vol. 46(3), pp. 283–297. doi: 10.1088/0026-1394/46/3/017

Zanimonskiy Y.M., Nagornyiy V.D. Ballisticheskiy gravimetr: podhod v ramkah teorii lineynyih sistem [Ballistic gravimeter: an approach within the framework of the theory of linear systems]. Measurement Techniques, 1992, no. 3, pp. 34–36 (in Russian).

Bolyukh V.F., Omelchenko A.V., Vinnichenko A.I. Effect of self-seismic oscillations of the foundation on the readout of a ballistic gravimeter with an induction-dynamic catapult. Measurement Techniques, 2015, vol. 58(2), pp. 137‒142. doi: 10.1007/s11018-015-0675-5.

Svitlov S.M. Metody analizu ta zmenshennia dynamichnyh pohybok balistychnykh hravimetriv: avtoreferat dyssertatsii [Methods of analysis and reduction of dynamic errors of ballistic gravimeters: author’s abstract of dissertation]. Kharkiv, 2000. 17 p. (in Ukrainian).

Bolyukh V.F., Vinnichenko A.I. Concept of an induction-dynamic catapult for a ballistic laser gravimeter. Measurement Techniques, 2014, vol. 56(10), pp. 1098‒1104. doi:10.1007/s11018-014-0337-z

Vinnichenko O., Neyezhmakov P., Omelchenko A., Fedorov O., Bolyukh V. Analiz vplyviv seismichnykh zavad na rezultaty vymiriuvannia pryskorennia vilnoho padinnia balistychnymy lazernymy hravimetramy [Analysis of the effects of seismic interference on the measurement results of gravitational acceleration by ballistic laser gravimeters]. Ukrainian Metrological Journal, 2020, no. 1, pp. 51–61 (in Ukrainian). doi: 10.24027/2306-7039.1.2020.204228

Omelchenko A.V., Bolyukh V.F., Vinnichenko A.I., Kupko V.S. Pomekhoustoychivaya obrabotka signalov v ballisticheskom lazernom gravimetre s simmetrichnym sposobom izmereniya uskoreniya svobodnogo padeniya [Anti-interference signal processing in a ballistic laser gravimeter with a symmetric measurement method of gravitational acceleration]. Ukrainian Metrological Journal, 2019, no. 1, pp. 54–62 (in Russian). doi: 10.24027/2306-7039.1.2019.164717

Bolyukh V., Vinnichenko O., Neyezhmakov P., Omelchenko A. Reduction of auto seismic oscillations of the ballistic laser gravimeter on account of the excitation of the induction-dynamic catapult by a pulse packet. Ukrainian Metrological Journal, 2020, no. 3, pp. 54–62. doi: 10.24027/2306-7039.3.2020.216765

Bolyukh V.F., Kashansky Yu.V., Schukin I.S. Osobennosti vozbuzhdeniya linejnogo elektromekhanicheskogo preobrazovatelya indukcionnogo tipa ot istochnika peremennogo toka [Features of excitation of a linear electromechanical converter of induction type from an AC source]. Electrical Engineering & Electromechanics, 2021, no. 1, pp. 3‒9 (in Russian). doi: 10.20998/2074-272X.2021.1.01

Опубліковано

2021-12-30

Номер

Розділ

Статті