Особливості гравіметрів у сучасних гравіметричних системах

ОСОБЛИВОСТІ ГРАВІМЕТРІВ У СУЧАСНИХ ГРАВІМЕТРИЧНИХ СИСТЕМАХ

FEATURES OF GRAVIMETERS IN MODERN GRAVIMETRIC SYSTEMS

Сторінки: 28-32. Номер: №6, 2022 (315) 
Автори:
БЕЗВЕСІЛЬНА Олена
НТУУ «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
ORCID ID: 0000-0002-6951-1242
e-mail: o.bezvesilna@gmail.com
ГРИНЕВИЧ Марія
Державний університет «Житомирська політехніка»
ORCID ID: 0000-0001-9183-5211
e-mail: kakit_gms@ztu.edu.ua
BEZVESILNA Olena
NTUU «Kyiv Polytechnic Institute named after Igor Sikorsky»
GRYNEVYCH Mariia
State University «Zhytomyr Polytechnic»
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6-28-32

Анотація мовою оригіналу

У роботі проведено огляд сучасних гравіметрів авіаційних гравіметричних систем, їх конструкції та принцип дії. Проаналізовано їх переваги та недоліки, особливості їх функціонування та обробку отриманих даних. Показано, що високоточні вимірювання гравітаційного прискорення (ГП) є надзвичайно актуальними і необхідні для багатьох галузей науки і техніки. Надано основні характеристики відомих авіаційних гравіметрів. Встановлено, що відомі авіаційні гравіметри мають недостатню на сьогоднішній день точність (2-10 мГал). Запропоновано новий трансформаторний гравіметр (ТГ). Під дією ГП якір ТГ рухається всередині магнітопроводу вниз і викликає зміну електромагнітного потоку. При дії зовнішнього електромагнітного потоку перешкоди, цей потік буде наводити дві ЕРС перешкоди у двох секціях, які включено послідовно-зустрічно. Сумарна дія цих похибок на вихідний сигнал нового гравіметра буде рівна нулю. Зустрічне з’єднання секцій забезпечує скасування похибок від впливу зовнішніх електромагнітних потоків, які можуть бути значними при встановленні гравіметра на такому рухомому об’єкті, як літак. Так само працює пристрій при дії основної перешкоди для авіаційних гравіметрів – вертикального прискорення, похибки від впливу якого скасовуються у ТГ. У ТГ скасовуються залишкові інструментальні похибки, оскільки вони будуть з протилежними знаками у двох вимірювальних каналах двох секцій вторинної обмотки, що з’єднані зустрічно. Показано, що новий ТГ має набагато кращі характеристики від відомих авіаційних гравіметрів: лінійність вихідної характеристики, більшу точність, потужний вихідний сигнал, надійність. Обґрунтовано, що новий ТГ має значно більшу точність, ніж відомі авіаційні гравіметри за рахунок скасування похибок від впливу вертикального прискорення, впливу зовнішніх електромагнітних полів, впливу залишкових інструментальних похибок.
Ключові слова: гравіметр, гравіметричні системи, авіація, прискорення сили тяжіння, гравітаційне поле Землі.

Розширена анотація англійською  мовою

The paper reviews modern gravimeters of aviation gravimetric systems, their design and principle of operation. Their advantages and disadvantages, features of their functioning and processing of the received data are analyzed. It is shown that high-precision measurements of gravitational acceleration (g) are extremely relevant and necessary for many fields of science and technology. The main characteristics of known aviation gravimeters are given. It has been established that known aviation gravimeters have insufficient accuracy (2-10 mGal). Under the action of the g, the armature moves down inside the magnetic circuit and causes a change in the electromagnetic flux. Under the action of an external electromagnetic flow of an obstacle, this flow will induce two EMF obstacles in two sections, which are included in series-opposite. The total effect of these errors on the output signal of the gravimeter-invention will be zero. The mutual connection of the sections provides cancellation of errors due to the influence of external electromagnetic flows, which can be significant when installing the gravimeter on such a moving object as an airplane. In the same way, the device works under the action of the main obstacle for aviation gravimeters of the vertical acceleration of the aircraft, the errors due to the influence of which are cancelled in the TG. In TG, the residual instrumental errors are cancelled, since they will have opposite signs in the two measuring channels of the two sections of the secondary winding, which are connected oppositely. It is shown that the new TG has significantly greater accuracy than known aviation gravimeters due to the cancellation of errors due to the effects of vertical acceleration of the aircraft, external electromagnetic fields, and residual instrumental errors. It is substantiated that the new TG has significantly greater accuracy than known aviation gravimeters due to the cancellation of errors due to the influence of the vertical acceleration of the aircraft, the influence of external electromagnetic fields, and the influence of residual instrumental errors.
Key words: gravimeter, gravimetric systems, aviation, gravitational acceleration, Earth’s gravitational field.

Література

1. Безвесільна О. М. Вимірювання прискорень / О. М. Безвесільна. – К. : Либідь, 2001. – 261 с.
2. Попов Е. И. Определение силы тяжести на подвижном основании / Е. И. Попов. – М. : Наука, 1987. – 218 с.
3. Веселов К. Е. Гравиметрическая разведка / К. Е. Веселов. – М. : Недра, 1986. – 512 с.
4. Веселов К. Е. Гравиметрическая сйомка / К. Е. Веселов. – М. : Недра, 1986. – 311 с.
5. Огородова Л. В. Гравиметрия / Л. В. Огородова. – М. : Недра, 1978. – 325 с.
6. Безвесільна О. М. Авіаційні гравіметричні системи та гравіметри : монографія / О. М. Безвесільна. – Житомир : ЖДТУ, 2007. – 604 с.
7. Пущина Л. З. Измерения с гравиметром на самолете в США / Л. З. Пущина // Геодезия и аэрофотосъемка. – М., 1962. – № 1. – С. 123–130.
8. Нетлтон Л. Испытание аэрогравиметра / Л. Нетлтон, Л. ЛаКост, Дж. Харрисон // Геодезическая серия. – М., 1961. – Вып. 12. – С. 25–29.
9. Wei M., Schwarz K. Flight test results from a strapdown airborne gravity system. Journal of Geodesy. 1998. Vol. 72. Р. 323–332.
10. Лозинская А. М. Аэрогравиметрическая аппаратура на базе струнных датчиков / А. М. Лозинская, З. И. Фомина, И. Л. Яшаев // Прикладная геофизика. – М., 1973. – С. 175–186.
11. Лозинская А. М. Измерение силы тяжести на борту самолета  / А. М. Лозинская. – М. : ВИЭМС, 1978. – 70 с.
12. Патент на корисну модель № 142824 від 25.06.20. Трансформаторний гравіметр. Бюл. № 12 по заявці № u 2020 00884. Безвесільна О.М., Ткачук А.Г. Дата подання заявки 12.02.2020. G01V 7/00. http://eztuir.ztu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/7690/142824.pdf?sequence=1&isAllowed=y.

References

1. Bezvesilna O. M. Measurement of accelerations. K.: Lybid, 2001. 261 p.
2. Popov E. I. Determination of gravity on a movable base. Moscow: Nauka, 1987. 218 p.
3. Veselov K. E. Gravimetric reconnaissance. M.: Nedra, 1986. 512 p.
4. Veselov K. E. Gravimetric surveying. M.: Nedra, 1986. 311 p.
5. Ogorodova L. V. Gravimetry. M.: Nedra, 1978. 325
6. Bezvesilna O. M. Aviation gravimetric systems and gravimeters: monograph. Zhytomyr: Zhdtu, 2007. 604 p.
7. Pushchyna L. Z. Measurements with a gravimeter on an airplane in the USA. Geodesy and aerial photography. M., 1962. No. 1. P. 123–130.
8. Nettleton L., LaCoste L., Harrison J. Aerogravimeter test. Geodetic series. M., 1961. Vol. 12. p. 25–29.
9. Wei , Schwarz K. Flight test results from a strapdown airborne gravity system. Journal of Geodesy. 1998. Vol. 72. Р. 323–332.
10. Lozinskaya A. M., Fomina Z. I., Yashaev I. L. Aerogravimetric apparatus based on string sensors. Applied geophysics. M., 1973. P. 175–186.
11. Lozinskaya A. M. Measurement of gravity on board an airplane. M.: VIEMS, 1978. 70 p.
12. Bezvesilna O.M., Tkachuk A.H. Transformer gravimeter. Utility model patent 142824 dated 06/25/20. Bull. No. 12 for application No. u 2020 00884. Application submission date 12.02.2020. G01V 7/00. http://eztuir.ztu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/7690/142824.pdf?sequence=1&isAllowed= y.