[其他]重力儀的分段式直接恒溫系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87210849
• 申請日: 1987-07-28
• 公開（公告）號: CN87210849U
• 公開（公告）日: 1988-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林潤南
• 申請（專利權(quán)）人: 地質(zhì)礦產(chǎn)部北京地質(zhì)儀器廠
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 地質(zhì)礦產(chǎn)部專利代理事務(wù)所
• 代理人: 盛東生

重力儀的分段式直接恒溫系統(tǒng)是一種用于石英彈簧重力儀的恒溫裝置。

已有的石英彈簧重力儀的恒溫裝置均采用間接恒溫方式。間接恒溫方式是指重力儀的恒溫區(qū)和需要恒溫的石英彈簧傳感系統(tǒng)之間有相當(dāng)一段距離，石英傳感系統(tǒng)易受重力儀外部溫度變化的影響。采用間接恒溫方式的重力儀，有美國Texax儀器公司的Worden重力儀Master型，加拿大Sodin公司重力儀T型。采用間接恒溫方式的重力儀的石英彈簧傳感系統(tǒng)容器位于重力儀的底部，由控溫部件和加熱器構(gòu)成的恒溫區(qū)位于石英彈簧傳感系統(tǒng)容器的上部。當(dāng)重力儀外部溫度降低時，重力儀的恒溫區(qū)與重力儀外部的溫度梯度增大，恒溫區(qū)由于處在重力儀保溫瓶口附近，所以恒溫區(qū)會更多地與重力儀上部交換熱量，使往下部交換的熱量減少，從而使重力儀需要恒溫的石英彈簧傳感系統(tǒng)容器的溫度向下波動。而當(dāng)重力儀外部溫度升高時，重力儀的恒溫區(qū)與重力儀外部的溫度梯度減少，恒溫區(qū)會更多地與重力儀下部交換熱量，使重力儀石英彈簧傳感系統(tǒng)容器的溫度向上波動。由于石英彈簧重力儀是一種高精度的儀器，其分辨力為重力值10^－8，雖然設(shè)有溫度補償裝置，但對溫度的變化還是非常敏感的。同時電路功耗也大。

上述的T型和Master型重力儀在重力儀內(nèi)外溫差為20℃時，功耗均為2W。恒溫精度Master型重力儀是±0.5～1℃，T型重力儀是±0.2～0.5℃，控溫方式為開關(guān)式。

重力儀分段式直接恒溫系統(tǒng)的目的就在于克服已有的石英彈簧重力儀恒溫精度低，耗電大的缺陷。使采用分段式直接恒溫系統(tǒng)的重力儀恒溫精度高，耗電省，更適于野外作業(yè)和維護。

分段式直接恒溫是：（1）將重力儀原來的只有一套控溫電路和加熱器改為兩套同樣的控溫電路和兩個加熱器（主加熱器，輔加熱器），那么恒溫區(qū)也就改成兩個恒溫區(qū)。（2）主加熱器和控溫元件直接放置在石英彈簧傳感系統(tǒng)容器位置，使控溫電路能直接感受石英彈簧傳感系統(tǒng)容器的溫度微小變化，并立即調(diào)整有關(guān)電路將石英彈簧傳感系統(tǒng)容器內(nèi)的溫度控制調(diào)整并予以恒定在原來的恒定溫度值。這種控溫方式是以連續(xù)的方式不斷調(diào)整溫度波動。控溫精度達±0.05℃。

重力儀分段式直接恒溫系統(tǒng)主要由主恒溫區(qū)，輔恒溫區(qū)，隔熱層，水準(zhǔn)器座，緩沖層構(gòu)成。主恒溫區(qū)由控溫電路，加熱器，石英彈簧傳感系統(tǒng)容器構(gòu)成。輔恒溫區(qū)由加熱器，水準(zhǔn)器座，控溫電路構(gòu)成。主恒溫區(qū)與輔恒溫區(qū)之間有一玻璃鋼或其它硬塑材料制成的隔熱層。厚度為10～15MM，隔熱層是圓柱形。兩套完全相同的電子控溫電路置于輔恒溫區(qū)上方，溫度條件穩(wěn)定。

下面結(jié)合附圖對重力儀分段式直接恒溫系統(tǒng)作進一步敘述。

圖1重力儀分段式直接恒溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2控溫電路原理方框圖。

圖3溫度變化對計數(shù)影響及恒溫結(jié)果的實驗曲線。

在圖1中，重力儀石英彈簧傳感系統(tǒng)容器1位于保溫瓶9的底部，加熱絲組成的主加熱器2套在石英彈簧傳感容器1的外部。在石英彈簧傳感系統(tǒng)容器1與主加熱器2之間有一層用0.5～1MM的棉織布套或棉毛制品的布套制成的緩沖層3。由加熱絲構(gòu)成的輔加熱器6直接套在水準(zhǔn)座5的外面。隔熱層4分別用螺釘（圖中未標(biāo)出）固定傳感系統(tǒng)容器1上。安裝有相同的兩套控溫電路的線路板7置于水準(zhǔn)器座5上面。控溫電路中的傳感元件（圖中未畫出）分別安放在石英彈簧傳感容器1中和水準(zhǔn)器座5中。在隔熱筒8與保溫瓶口設(shè)有瓶口圈10，重力儀操作面板置于隔熱筒8最上面。

在重力儀分段式直接恒溫系統(tǒng)中，隔熱層4隔開主加熱器2和輔加熱器6，當(dāng)重力儀外部溫度變化時，主要由輔恒區(qū)承擔(dān)重力儀內(nèi)部與外部的熱量交換。主恒溫區(qū)、傳感系統(tǒng)容器1溫度可保持恒定。傳感系統(tǒng)容器1裝有傳感系統(tǒng)。由于重力儀內(nèi)部溫度比外部溫度要高10～20℃，所以隔熱筒8，瓶口圈10、保溫瓶9起隔熱作用。緩沖層3對主加熱器2起傳熱均勻作用。對于重力儀內(nèi)部熱量的損失。由主加熱器2和輔加熱器6補償。水準(zhǔn)器座5除裝有水準(zhǔn)器（圖中未畫出）外，還作為輔加熱器6的載體。

在圖2中控溫橋路在恒溫區(qū)偏離恒溫度時立即輸出信號，經(jīng)電壓放大，功率放大，調(diào)整加熱器電流，使恒溫區(qū)在恒溫精度范圍內(nèi)維持恒定。

重力儀分段式直接恒溫系統(tǒng)通過主恒溫區(qū)和輔恒溫區(qū)互相協(xié)同配合，提高了恒溫精度，尤其是有效地消除了重力儀外部溫度短時間內(nèi)突變對重力儀讀數(shù)的影響。同時也使得電路功耗減少，更適于野外作業(yè)和維護。