Page 10 - К вопросу о разработке малогабаритного аэрогравиметра
Basic HTML Version
ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013
10
Расчетные параметры демпфера датчика гравиметра:
S
= 231 мм
2
,
h
0
=
30
мкм. Тогда получаем, что
R
α
= 4,05 Н·с/м, а
F
= 2,78
×
×
10
–10
Н / Гц
. Учитывая, что чувствительный элемент этого датчи-
ка имеет симметричную конструкцию с двумя газовыми демпферами,
спектральная плотность силового воздействия увеличится в
2
раза.
Среднеквадратичное значение ускорения механического шума в слу-
чае линейной АЧХ замкнутого контура датчика гравиметра зависит
от диапазона частот выходного сигнала:
2(
)
,
H L
M
F F
a F
m
−
=
где
F
H
и
F
L
— верхняя и нижняя частоты сигнала гравиметра;
m
—
масса чувствительного элемента гравиметра.
Поскольку характеристика датчика гравиметра практически линей-
на до частоты 10 Гц (см. рис. 7, 8), а масса чувствительного элемента
равна примерно 0,45 г, то расчетное среднеквадратичное значение уско-
рения механического шума в диапазоне значений частот 0…10 Гц со-
ставит
M
a
= 2,71·10
–9
м/с
2
= 2,71·10
–4
мГал. Вычисленное значение
ускорения
M
a
намного меньше требуемой точности измерения.
Рассмотрим влияние электрического шума. Учитывая структур-
ную схему аэрогравиметра (см. рис. 3), передаточная функция
( )
n
W s
для выходного сигнала напряжения гравиметра относительно выход-
ного сигнала преобразователя емкости датчика положения в напря-
жение имеет вид
3
( ) ( )
( )
( )
( ),
1 ( )
10
=
+
PA
C
OUT
r
n
F
W s W s W s R
W s
W s
G s
(12)
где
W
F
(
s
) — передаточная функция дополнительного фильтра на
входе аналого-цифрового преобразователя, осуществляющего изме-
рение выходного сигнала аэрогравиметра. Использован фильтр пер-
вого порядка с постоянной времени
T
F
= 0,1 с.
Расчетная передаточная функция
( )
n
W s
показана на рис. 9. Верх-
няя линия на графике соответствует передаточной функции при от-
сутствии дополнительного фильтра. На рис. 9 видно, что в области
низких частот, соответствующих полезному сигналу при измерении
гравитационных аномалий, передаточная характеристика является
равномерной. На частотах выше 0,03 Гц начинается подъем характе-
ристики до частоты, определяемой полосой пропускания прибора.
Емкостной датчик положения имеет очень малые собственные элек-
трические шумы, поэтому основными источниками шума будут яв-
ляться резисторы схемы преобразователя емкость — напряжение и
операционные усилители, на которых выполнен предварительный
дифференциальный усилитель выходного сигнала преобразователя.
