Способ и устройство для измерения квазистатических гравитационных полей

(51)6 01 7/00 НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ(57) Изобретение относится к геофизике, в частности, к технике измерений гравитации. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности и помехоустойчивости. Устройство для измерения гравитационных полей содержит сверхпроводящую струну 1, закрепленную на своих концах и образующую часть замкнутого сверхпроводящего контура, индуктивно связанного с двумя соленоидами возбуждения (1, 2). Смещение струны, реагирующей на гравитационное поле,обнаруживается двумя преобразователями магнитного потока, каждый из которых содержит сигнальную катушку и две измерительные катушки (1,2). Пары измерительных катушек находятся в двух перпендикулярных плоскостях, формируя два независимых канала измерения. Две ветви каждого преобразователя потока сбалансированы для того, чтобы преобразовывать в выходное напряжение только амплитуды несимметричных собственных колебаний струны. Выходное напряжение каждого канала используется для формирования распределения тока обратной связи вблизи струны параллельно ей. Путем подстройки тока обратной связи может быть отрегулировано эффективное время затухания и резонансная частота первого несимметричного собственного колебания струны, в то время как для симметричных собственных колебаний эти параметры не изменяются, что увеличивает чувствительность устройства к градиентам гравитации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для измерения квазистатических гравитационных полей, содержащее струну, удерживаемую под натяжением, и формирователь выходного сигнала, являющегося функцией гравитационного поля,отличающееся тем, что струна зафиксирована с обоих концов, устройство содержит средство обнаружения поперечного смещения струны из состояния покоя вследствие воздействия на не гравитационного поля, а формирователь выполнен с возможностью реагирования на обнаруженное смещение для формирования выходного сигнала, являющегося функцией гравитационного поля,2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство обнаружения поперечного смещения струны содержит, по меньшей мере, два датчика, расположенных симметрично относительно средней точки струны в продольном направлении. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что струна выполнена из проводящего материала с возможностью протекания через не тока . 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что содержит также, по меньшей мере, один проводник,расположенный в непосредственной близости от струны и выполненный с возможностью протекания в нм тока , величина которого является функцией выходного сигнала средства обнаружения поперечного смещения струны, причем проводник и струна установлены с возможностью взаимодействия магнитных полей,возбуждаемых токомв проводнике и токомв струне, с созданием усилия обратной связи, действующего на струну, для увеличения поперечного смещения струны из состояния покоя в ответ на гравитационное поле, воздействующее на струну. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что проводников, по меньшей мере, два и расположены они симметрично относительно средней точки струны в продольном направлении с возможностью протекания через каждый из них практически одинаковой части указанного тока . 23 8718 6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что оно содержит средство обеспечения периодического протекания токачерез указанный проводник. 7. Устройство по любому из пп. 3-6, отличающееся тем, что средство обнаружения поперечного смещения струны содержит, по меньшей мере, одну измерительную катушку, установленную с возможностью наведения в ней токомв струне тока , являющегося функцией смещения струны. 8. Устройство по любому из пп.3-7, отличающееся тем, что струна выполнена с возможностью протекания в ней переменного тока . 9. Устройство по любому из пп. 3-8, отличающееся тем, что оно содержит средство индуцирования в струне указанного тока . 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что средство индуцирования содержит два соленоида, расположенные симметрично относительно средней точки струны в продольном направлении. 11. Устройство по любому из пп. 3-10, отличающееся тем, что струна выполнена из сверхпроводящего материала. 12. Устройство по любому из предшествующих пп., отличающееся тем, что средство обнаружения поперечного смещения струны выполнено с возможностью обнаружения его в двух непараллельных плоскостях. 13. Способ измерения квазистатических гравитационных полей, включающий удержание под напряжением струны и формирование выходного сигнала, являющегося функцией гравитационного поля, отличающийся тем, что струну закрепляют по концам, обнаруживают поперечное смещение струны из состояния покоя под действием гравитационного поля, а выходной сигнал формируют в ответ на обнаруженное смещение. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что для формирования выходного сигнала измеряют пространственное отклонение от состояния покоя, по меньшей мере, одной точки на струне и по результатам измерения этого отклонения формируют выходной сигнал. 15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что пространственные отклонения относительно состояния покоя измеряют для четного числа точек на струне, а точки выбирают вдоль струны попарно симметрично относительно средней точки в продольном направлении. 16. Способ по любому из пп. 13-15, отличающийся тем, что указанные точки соответствуют положениям пучностей несимметричных собственных мод стоячих волн в струне. 17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что смещение струны увеличивают приложением к струне усилия обратной связи, причем это усилие является функцией гравитационного поля, воздействующего на струну. 18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что прикладывают усилие обратной связи, прямозависящее от выходного сигнала. 19. Способ по любому из пп. 13-18, отличающийся тем, что обратной связью усиливают составляющие пространственной конфигурации несимметричных мод собственных колебаний струны по отношению к составляющим пространственной конфигурации симметричных мод. 20. Способ по любому из пп. 13-19, отличающийся тем, что смещение измеряют в двух непараллельных плоскостях. 21. Способ по любому из пп. 13-20, отличающийся тем, что струну из состояния покоя выводят действием абсолютных величин поперечных к струне составляющих усилия на единицу длины, прикладываемого к каждой единице длины струны, таким образом, что отклонение представляет собой комбинацию мод собственных колебаний струны, четные из которых вызваны только абсолютными величинами составляющих градиента гравитации в направлении струны, а нечетные вызваны суммарным ускорением в поперечной к струне плоскости.