ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013
12
стот (шум вида 1/
f
). Причем низкочастотный шум практически
неограниченно растет по амплитуде с увеличением времени измере-
ния. Поэтому операционные усилители в схеме гравиметра не должны
иметь шум вида 1/
f
. Таким свойством обладают, например, операци-
онные усилители с периодической коррекцией дрейфа [6].
Кроме отсутствия шума вида 1/
f
операционные усилители с пери-
одической коррекцией дрейфа характеризуются минимальными зна-
чениями смещения нуля усилителя и его малой температурной и
временной зависимостями. Поэтому для реализации схемы усилителя
гравиметра были выбраны операционные усилители AD8629, кото-
рые отличаются наименьшим шумом среди усилителей с периодиче-
ской коррекцией [7, 8]. Их шум в диапазоне частот от нуля до 10 Гц
составляет 0,5 мкВ от пика до пика (среднеквадратичное значение
шума составляет около 80 нВ, что всего в 2 раза превышает шум ре-
зисторов преобразователя емкость — напряжение). С учетом переда-
точной характеристики (см. рис. 9) среднеквадратичное значение вы-
ходного шума из-за шума двух операционных усилителей в схеме
дифференциального предварительного усилителя будет около 32 нВ.
Кроме этого усилители имеют напряжение смещения нуля на уровне
1 мкВ, дрейф этого напряжения менее 5 нВ/
°
С.
Суммарный шум резисторов и операционных усилителей будет
формировать выходной шум аэрогравиметра, среднеквадратичное зна-
чение которого менее 35 нВ. При крутизне выходного сигнала грави-
метра 2 В/
g
расчетное значение низкочастотного шума составит менее
0,018 мГал, что полностью соответствует требованиям к точности.
Экспериментальные исследования.
Были проведены испыта-
ния разработанного датчика аэрогравиметра с чувствительным эле-
ментом акселерометра ВА-2-1. Датчик аэрогравиметра помещен в
специально разработанный малогабаритный термостат, конструкция
которого была отработана при разработке струнного гравиметра [9].
Конструкция термостата позволяет обеспечивать постоянную рабо-
чую температуру гравиметра на уровне 60
°
С с погрешностью не бо-
лее ±0,002
°
С. Схема измерения выходного сигнала гравиметра рас-
положена внутри термостата вблизи датчика гравиметра, она
содержит микроконтроллер ADuC845, прецизионный аналого-
цифровой преобразователь ADS1282 фирмы Texas Instruments [10] с
источником опорного напряжения на четырех параллельно работаю-
щих микросхемах LTC6655 Linear Technology Corporation [11]. Ре-
зультат измерения выходного сигнала гравиметра передается в ком-
пьютер с частотой 20 Гц по интерфейсу RS-422.
На рис. 10 приведен график длительного измерения выходного
сигнала гравиметра (время измерения составляет 66 ч). На графике
показано изменение
A
zi
сигнала гравиметра относительно исходного
значения
A
z
0
(мГал). Средний дрейф выходного сигнала равен
–3,5 мГал/сут. Поскольку гравиметр при измерениях был установлен
в подвале МГТУ им. Н.Э. Баумана без виброизоляции, на графике
1...,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 13,14