Оптическая система и измерительный механизм - Устройство гравиметров и работа с ними

В гравиметрах ГНУ-КС и ГНУ-КВ для измерения угла отклонения маятника применяется так называемый компенсационный способ, суть которого заключается в следующем. Допустим, что под действием силы тяжести в точке измерения маятник отклонился от горизонтального положения. Меняя натяжение измерительной пружины (2), можно установить маятник кварцевой системы в горизонтальное "нулевое" положение, которое фиксируется в окуляре зрительном трубы. Мерой угла отклонения маятника от горизонтальной плоскости будет отсчет в оборотах микрометренного винта, при помощи которого меняется натяжение измерительной пружины. Компенсационному способу измерения подчинена конструкция оптической системы и измерительного механизма.

Детали оптической системы смонтированы в двух трубках, нижние концы которых вставляются в верхнюю крышку корпуса кварцевой системы, а верхние - выведены на внешнюю панель гравиметра. В одной из трубок смонтирован осветитель (27 на рис.1.3), в другой - микроскоп (30). Осветитель состоит из лампочки 2.5-3.5 В, конденсора (29) и призмы (25). В верхней части микроскопа находится окуляр, состоящий из системы линз и стеклянной пластинки, на которую нанесена шкала с нулевым штрихом посредине (21, см. рис. 1.2). В нижней части микроскопа имеется объектив (22) и трехгранная призма (21). Индекс рычага кварцевой системы располагается между наклонным зеркалом осветителя и трехгранной призмой.

Определение положения равновесия рычага кварцевой системы осуществляется следующим образом. Луч света от лампочки проходит через конденсор и узким пучком попадает на наклонное зеркало. После отражения от наклонного зеркала, луч света проходит через индекс и попадает на трехгранную призму. Преломляясь в трехгранной призме, луч переносит изображение индекса через объектив в окуляр микроскопа.

Вследствие интерференции изображение индекса получается в виде двух широких темных полос, разделенных светлой полосой, в средней части которой расположен узкий темный штрих (рис. 1.4). При горизонтальном положении рычага темный штрих индекса совпадает с нулевой линией шкалы окуляра, а наклонное положение рычага фиксируется отклонением изображения индекса вправо (если рычаг отклонился вверх) или влево от нулевого деления шкалы.

Таким образом, оптическая система позволяет только следить за положением рычага, а угол его отклонения определяется при помощи измерительного механизма.

Управление положением рычага в гравиметрах ГНУ-КС осуществляется при помощи двух кварцевых пружин: диапазонной 3 и измерительной 2 (см. рис. 1.2). В гравиметрах ГНУ-КС диапазонная пружина нижним концом жестко связана с рычагом, а верхний конец через герметизирующее устройство (сильфон) выведен к специальным гайкам 2 и 3 (см. рис. 1.3) и 18 (см. рис. 1.2).

Вращением гаек можно менять натяжение диапазонной пружины и перемещать рычаг. Герметизирующее устройство (сильфоны 9, см. рис. 1.3) представляет собой трубку с гофрированными стенками, которая нижним концом соединяется с кварцевой пружиной (диапазонной или измерительной) и вставляется во внешнюю трубку.

разрез средней части гравиметра (пояснения к условным обозначениям)

Рис.1.3. Разрез средней части гравиметра (пояснения к условным обозначениям)

    1 - верхняя панель; 2 и 3 - гайки; 4 - шток диапазонного винта; 5 и 6 - защитные металлические цилиндры; 7 - стопорное кольцо; 8 - резиновая прокладка; 9 - сильфон; 10 - втулка; 11 - корпус кварцевой системы; 12 - люфтовыбирающая пружина; 13 - шток; 14 - шарик; 15 - микрометренный винт; 16 - микрометренная гайка; 17 - стержень микрометренного винта; 18 - текстолитовый цилиндр; 19 - уровень; 20 - отсчетное устройство; 21 - держатель окуляра; 22 - объектив микроскопа; 23 и 25 - призмы осветителя; 24 - защитные стойки; 26 - стойка для крепления кварцевой системы; 27 - осветитель; 28 - окуляр; 29 - конденсор

Между этими трубками закачивается под давлением трансформаторное масло. Нижний конец сильфона приваривается к штоку, к которому крепится верхний конец кварцевой пружины. Верхний конец сильфона приварен к гайке, которая прочно крепится к корпусу прибора.

поле зрения окуляра

Рис. 1.4. Поле зрения окуляра

Диапазонная пружина служит только для установки диапазона предполагаемых изменений силы тяжести перед началом полевых измерений. С ее помощью индекс рычага выводится в поле зрения окуляра микроскопа (рис. 1.4), потом диапазонная пружина закрепляется и не участвует в процессе измерения угла наклона рычага.

Измерительная пружина (2, см. рис.1.2) нижним концом через стержень жестко связана с измерительной рамкой 8, которая крепится на кварцевой нити. Верхний конец измерительной пружины крепится к стержню, который через силъфон и втулку (10, см. рис.1.3) соединяется со штоком (13). При вращении микрометренного винта, укрепленного на внешней панели гравиметра, поступательное движение винта (15) передается через шарик (14) на шток (13), что приводит к изменению натяжения измерительной пружины. Для исключения люфта измерительного механизма на втулку (10) надета люфтовыбирающая пружина (12), верхний конец которой упирается в головку штока (13).

отсчетное устройство гравиметра

Рис. 1.5. Отсчетное устройство гравиметра:

1 - ручка микрометра, 2 - диск целых делений шкалы, 3 - индекс отсчета целых делений, 4 - нониус

Отсчетное устройство представляет собой счетчик оборотов микрометренного винта. Оно состоит из двух подвижных дисков с делениями и двух неподвижных индексов, на одном из которых нанесены деления (нониус). С ручкой микрометра (1 на рис. 1.5) жестко соединен диск с делениями от 0 до 99. При вращении микрометра одновременно двигается соседний диск 2 , на котором нанесены деления от 0 до 15 с интервалами через 0.5 деления. Отсчет берется следующим образом: против неподвижного индекса (3) отсчитывается число оборотов в целых единицах, по положению 0-штриха нониуса (4) берется отсчет десятых и сотых долей оборота и по нониусу отсчитываются тысячные доли оборота микрометренного винта.

Похожие статьи




Оптическая система и измерительный механизм - Устройство гравиметров и работа с ними

Предыдущая | Следующая