Научная статья на тему 'Analysis of modern gravimeters of the aviation gravimetric system'

Analysis of modern gravimeters of the aviation gravimetric system Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
85
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ / ЧУТЛИВИЙ ЕЛЕМЕНТ / SENSING ELEMENT / ГРАВіМЕТР / ПРИСКОРЕННЯ СИЛИ ТЯЖіННЯ / ГРАВіТАЦіЙНЕ ПОЛЕ ЗЕМЛі / ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ / GRAVITATIONAL FIELD OF THE EARTH / ГРАВИМЕТР / GRAVIMETER / УСКОРЕНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ / GRAVITY ACCELERATION

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Bezvesilna O., Chepyuk L., Tkachuk A., Nechai S., Khylchenko T.

The analysis of existing gravimeters of aviation gravimetric systems (AGS) is carried out. Their main disadvantages are identified: low accuracy of measurement (3-10 mGal), mandatory necessity of application of filtration procedure of output signal of AGS gravimeter; instability of the static transfer coefficient of the AGS gravimeter; low speed. The expediency of using AGS for carrying out gravimetric measurements and obtaining information about the Earth’s gravitational field is substantiated. Aerogravimetric surveying requires a significant increase in the accuracy and speed of aviation gravity measurements. Therefore, the study of this issue remains an important problem. To date, there are already theoretical developments and prototypes that almost completely solve all the main disadvantages. Modern advanced developments in the field of aircraft gravimeters are considered: gyroscopic, ballistic, piezoelectric, capacitive, string gravimeters. They are distinguished by high accuracy (1-2 mGal) and speed. It is proposed to use a two-channel (differential) method for GA measurement in all gravimeter designs. Then the useful signal is doubled 2g, and the signals of the main disturbing vertical acceleration, instrumental errors from the influence of changes in temperature, pressure and other environmental factors are canceled.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Analysis of modern gravimeters of the aviation gravimetric system»

БОТ: 10.15587/2312-8372.2017.105698

АНАЛ1З СУЧАСНИХ ГРАВ1МЕТР1В АВ1АЦШНО1 ГРАВ1МЕТРИЧНО1 СИСТЕМИ

Безвесiльна О. М., Чепюк Л. О., Ткачук А. Г., Нечай С. О., Хильченко Т. В.

1. Вступ

Вивчення параметрiв гравггацшного поля Землi (прискорення сили тяжшня (ПСТ) g та його аномалш Ag) необхiдне у:

- сейсмологи, (прогноз землетруЫв);

- авiацiйнiй i космiчнiй технiцi (корекцiя систем шерщально1 навпаци ракет, лiтакiв, орбгг космiчних лiтальних апаратiв);

- для дослщження геодинамiчних явищ;

- для реашзаци задач шженерно1 геологи, геофiзицi, археологи, картографи, океанологи тощо.

Гравiметричнi вимiрювання проводили на поверхнi Земл^ на пiдводному човнi, на надводному судш i на лiтальному апарат (ЛА).

Наземнi вимiрювання забезпечують найбшьш високу точнiсть (0,01 мГал). Однак, вони здшснюються повiльно. Райони полюЫв, екватора, океанiв для таких вимiрювань недоступнi.

Морськi вимiрювання мають точшсть меншу, нiж наземнi вимiрювання (0,1-0,5 мГал). Однак морськi вимiрювання неможливi у гiрських та у вщдалених районах океанiв [1].

Вимiрювання на ЛА дозволяють здiйснювати вимiрювання Ag у важкодоступних районах Землi зi швидкiстю значно бiльшою, нiж наземш. Також, можна здiйснювати вимiрювання у таких мюцях, якi ранiше були недоступними (морськ впадини, гiрськi вершини, райони полюсiв тощо). Для цих цшей використовують авiацiйнi гравiметричнi системи (АГС), чутливим елементом яких е гравiметр.

Вивчення нових типiв гравiметрiв, рекомендацiй щодо !х виготовлення та сучасних дослщжень в данiй галузi - е першим i основним етапом при розробщ нового приладу. А тому, проведення порiвняльного анашзу сучасних гравiметрiв е актуальною задачею. Адже така шформащя значно допоможе i зорiентуе розробника.

2. Об'ект дослiдження та його технологiчний аудит

Об'ект досл1дження - гравiметри авiацiйних гравiметричних систем.

Гравiметрам АГС притаманш такi суттевi недолiки:

1) недостатньо висока точшсть вимiрювання (3-10 мГал);

2) обов'язкова необхщшсть застосування процедури фшьтраци вихiдного сигналу гравiметра АГС;

3) нестабшьшсть статичного передатного коефщента гравiметра АГС, спричинена змiнами властивостей конструктивних елемеилв;

4) невисока швидкодiя та вщсутшсть можливост оперативно! обробки шформацп та шшь

Цi та iншi [2, 3] гравiметри зведемо до порiвняльноi табл. 1.

Порiвняльна характеристика найновiших

гравiметричних

Таблиця 1

iснуючих гравiметрiв авiацiйних систем

Тип

Назва

Зображення

Особливост1

Кварцовий

CG-5 AutoGrav

(РФ)

Струнний з рщинним демпфу-ванням

Грав1тон-М (РФ)

Автоматична компенсация 1 корекщя, вщсуттсть впливу температури, тиску, магттного поля, автоматичне шумозаглушення, придушення сейсм1чних шум1в, низький залишковий дрейф Точтсть: 0,01* мГал Змщення нуль пункту: < 0.02 мГал/ добу_

Мала вага та чутливють до струшв, великий д1апазон вим1рювання та зручна система цифрово! реестрацп даних,

складаеться з трьох струнних

грав1метр1в, помщених у

спещальт вузли { блоку управлшня

грав1метрами

Точтсть: 0,01* мГал

Змщення нуль пункту:

< 0.02 мГал/ добу_

Маттний

GT-2A (РФ)

Встановлений на платформ! триысно! провертикал1, маса грав1метра виконана у вигляд1 плоско! двообмотково! котушки у зазор1 диференщально! магттно! системи, (з чотирьох

термокомпенсованих магнтв) Точтсть: 0,01*мГал

Кварцовий

ЧЕКАНАМ

(РФ)

Програмне забезпечення дозволяе проводити на борту повну обробку результатов зйомки з ощнкою точностi i побудовою

гравiметричних карт Точтсть: 0,01* мГал Змiщення нуль пункту: < 0,1 мГал / добу

Пружинни й

TAGS-6 (Канада)

1

йг Ш1 j

Поеднуе новiтнi технологи GPS i збору даних з мщним фундаментом Lacoste динамiчного гравiметра. Система включае у себе пружинний перетворювач, з низьким рiвнем дрейфу, встановлений на простабтзованш карданнiй

платформi Точнiсть: 0,01*мГал Змiщення нуль пункту: < 3 мГал/ мiсяць

Примггка: вказана тдприемствами точнiсть 0,01 мГал на поверхнi Землi (абсолютнi вимiрювання), але конкретних даних про авiацiйнi гравiметричнi дослiдження з цими гравiметрами немае. За реальних умов похибка е значно вищою - у дiапазонi 2-8 мГал [1, 4].

З табл. 1 видно, що навггь найсучаснiшим аерогравiметрам притаманнi наступш недолiки:

- велика постiйна часу;

- недостатня швидкодiя;

- низька чутливють;

- важкопрогнозований дрейф пружних властивостей пружинного елементу;

- нестабшьшсть магнiтних властивостей постiйного магнiту;

- нестабшьшсть пружних властивостей струни; можливють резонанЫв;

- висока собiвартiсть;

- складшсть конструкци.

3. Мета та задачi дослiдження

Метою роботи е проведення аналiзу iснуючих сьогоднi гравiметрiв авiацiйноl гравiметричноl системи, визначення 1х переваг та недолiкiв.

Для досягнення сформульовано! мети були поставленi наступш задача

1. Провести порiвняльний аналiз iснуючих сьогоднi гравiметрiв авiацiйних гравiметричних систем.

2. Розглянути сучаснi перспективш розробки у галузi створення авiацiйних гравiметрiв.

3. Запропонувати шляхи шдвищення точностi гравiметрiв.

4. Дослвдження кнуючих р1шень проблеми

Ефектившсть роботи АГС, значною мiрою, забезпечуеться вибором чутливого елемента системи - гравiметра. Розробками нових моделей гравiметрiв АГС та тдвищенням !х точност займаються провiднi технiчнi унiверситети Росй, США, Япони, Нiмеччини та iнших провiдних кра!н свiту.

Гравiметр Г1 1/1 (розроблений ВАТ «Раменський приладобудавний завод», Росiя) призначений для визначення ПСТ iз рухомих об,ектiв з метою геолопчно! розвiдки нафтогазоносних структур та шших корисних копалин за Дg Землi. Основна область застосування гравiметра - лiтаковi i вертолггш геофiзичнi комплекси, як здiйснюють високопродуктивну розвiдку корисних копалин особливо у важкодоступних районах Землi та у морських геофiзичних комплексах.

Точнiсть вимiрювання ПСТ, без урахування похибки зовшшньо! шформаци при iнтервалi осереднення 100 с [1, 5]:

- з морських носив (4,3-5,5) мГал;

- з наземних носив (4,2-5,3) мГал;

- з повггряних носив 6,0 мГал.

Гравiметр «Чекан-АМ» (розроблений ВАТ концерн «ЦНД1 «Елктроприлад», Рошя) - призначений для проведення повггряно! i морсько! гравiметрично! зйомки поверхнi. Гравiметр складаеться з гравiметричного датчика i гiростабiлiзатора з вбудованою системою управлшня на мiкроконтролерах. Гравiметричний датчик виконаний на основi подвшно! кварцовою пружно! системи з оптико-електронним перетворювачем лшшного типу. Точнiсть вимiрювань 6 мГал [6].

Гравiметричний комплекс «ГР1Н-2000/М» - складаеться iз двох кварцових датчиюв з рщинним демпфуванням, охоплених форсуючим зворотним зв'язком, що забезпечуе сильне придушення перешкод i широку смугу пропускання для корисного сигналу [7]. Точшсть в умовах експлуатаци на морських судах 1 мГал, на ЛА 5 мГал.

Магштш гравiметри МАГ-1М, ОТ-1Л, ОТ-2Л розроблеш в ЗАТ «Гравiметричнi технологи», РоЫя. В них чутливий елемент складаеться з шерцшно! маси, що мае вигляд плоско! котушки у зазорi диференщально! магштно! системи. Метод компенсаци маятникового моменту у таких гравiметрах вщбуваеться шляхом повороту постiйного магнiту вщносно маятникового ротора навколо вихiдно! оЫ приладу. В цьому випадку, радiальне магнiтне поле, що утворюеться двома постшними магнiтами симетрично! конструкцi!, взаемодiе з контрольним струмом, що проходить через котушку чутливого елементу. Дослщження АГС на основi перерахованих магштних гравiметрiв показали точнiсть на рiвнi 5 мГал [8].

Принцип ди струнних гравiметрiв заснований на властивос^ струни змiнювати частоту власних коливань при змш !! натягу. Вимiрювання ПСТ зводиться до вимiрювання частоти коливання струни.

На сьогодшшнш день е досить вщомим та застосовуваним гравiметричний комплекс «ГРАВ1ТОН-М» (розробка ВНД1 Геофiзики, ДНВП «Аерогеофiзiка»

та МДТУ iM. М. Е. Баумана), який включае у себе вимiрювальний блок з трьох струнних гравiметрiв, гiроiнерцiальну платформу, двочастотнi iндикатори приймачiв супутниково! нав^ацшно! системи GPS, блок реестрацй та обробки даних з вщповщним пакетом програм.

Комплекс пройшов випробування на вертольотах та на лггаках. Вертолiтнi зйомки над морем показали точшсть 5 мГал [9].

Вiдомi на сьогоднiшнiй день проскошчш гравiметри, що мiстять гiроскопiчний маятник, зв'язаний з рамою за допомогою горизонтального осьового шдвюу, перпендикулярного ос обертання гiроскопа, е одними iз найточнiших гравiметрiв АГС [4, 10].

Гравiметри типу PIGA, розробленi Массачусетським технологiчним iнститутом (США), мають вiдносно високу чутливiсть та використовуються як гравiметри АГС та елементи систем нав^аци (точнiсть 3 мГал) [2]. Однак, такий гравiметр мае одну вюь чутливостi, паралельну осi обертання проскопа щодо платформи, i вимiрюе проекцiю g на цю вюь. Для визначення напряму гравггацшно! вертикалi потрiбна дуже точна стабiлiзацiя ос чутливостi гравiметра у напрямку гравгацшного поля Землi. Крiм того, обертання проскопа навколо ос зовшшньо! рамки обумовлюе появу шструментальних похибок PIGA.

1снуе багато сучасних теоретичних розробок гравiметрiв АГС: кварцовий [11], струнний з рщинним демпфуванням [9], магштний [8, 12], кварцовий [6], пружинний [12], принцип роботи яких оснований на рiзних фiзичних явищах [10]. Вони мають як сво! переваги, так i недолiки. Майже вс вiдомi гравiметри вимiрюють похибку вертикального прискорення [14, 15], яка у десятки разiв перевищуе корисний сигнал [16]. Ускладнеш допомiжними системами (система глобального позищонування (GPS)) [17]. Потребують довгого ретельного калiбрування [18] й налаштування [19], що значно ускладнюе роботу. Iснуючi новiтнi розробки належать до тд-, надводних [20, 21] та наземних [18] методiв вимiрювання, якi не застосовуються у авiацiйнiй гравiметрil.

Проведення високоточних авiацiйних вимiрювань лишаеться необхiдним завданням. Тому доцшьно буде провести порiвняльний аналiз юнуючих гравiметрiв АГС та розглянути сучасш перспективнi розробки у цiй галузь

5. Методи дослiдження

На сьогодшшнш день, як показав проведений аналiз гравiметрiв АГС, досяжною е точшсть авiацiйних гравiметричних вимiрювань (3-10) мГал. Однак, аерогравiметрична зйомка для розв'язання задач пошуково! гравiметрil потребуе суттевого тдвищення точностi та швидкоди авiацiйних гравiметричних вимiрювань [22]. Це пов'язано, насамперед, iз необхiднiстю пiдвищення точност гравiметра, розвитком методiв автоматично! компенсаци похибок вимiрювань Ag, з удосконаленням математично! моделi АГС, вирiшенням проблем фшьтрацп збурюючих впливiв у вихщному сигналi гравiметра АГС [1, 23].

Розробки, яю б задовольняли вшм сучасним вимогам е тiльки теоретичш.

Так на кафедрi приладобудування НТУУ «КП1» (Ки!в, Укра!на) спiльно з ЖДТУ (Житомир, Укра!на) розроблено та дослщжено новi типи гравiметрiв АГС:

- проскошчш гравiметри на основi динамiчно настоюваного гiроскопа (ДНГ) (рис. 1);

- башстичш лазернi гравiметри (БЛГ) з двовимiрним вiдеозображенням (рис. 2) [24];

- двопроскопш (рис. 3) [25];

- п'езоелектричш (рис. 4) [26];

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- емтст та струнш [27] (рис. 5) гравiметри.

Точшсть розроблених гравiметрiв складае (0.1-2.0) мГал.

Рис. 1. 1нтегруючий гiроскопiчний гравiметр

Основнi елементи, показанi на рис. 1: промотор 1 iз берилiевим ротором 2. Останнiй встановлено на ос 12 внутрiшнього пiдвiсу так, щоб була створена маятниковiсть. Центр мас промотора розташовувався на ос обертання зовшшньо! рамки. Зовнiшньою рамкою е поворотна платформа 6, на якш розташовано стiйки з шдшипниковими вузлами для крiплення осi 12 внутршнього пiдвiсу гiромотора. На ос 12 внутрiшнього пiдвiсу гiромотора закршлено ротор датчика 3 кута в повороту промотора, а статор датчика 3 закршлено на платформi 6. Для демпфiрування кутових коливань промотора 1 навколо ос 12 внутршнього пiдвiсу гiромотора передбачено рiдинний демпфер 5. Шдбором робочого зазору мiж лопаткою та корпусом рiдинного демпфера

3 2

забезпечуеться шдвищення коефщенту в'язкого тертя до /1=2,310' кг-м /с. Сигнал з датчика 3 шдсилюеться i направляеться на датчик моменту, в якост якого працюе серводвигун 7, що прикладае до поворотно! платформи обертовий момент, який пропорцшний сигналу з датчика 3 кута в. На поворотнш платформi 6 передбачено змщену у радiальному напрямку свiтлонепроникну мембрану 10 iз щiлиною, над якою розташоване джерело 11 вузько направленого свггла. На кожному обер^ поворотно! платформи зосереджений свггловий промiнь проходить над фотоприймачем 8. При цьому виникае короткий iмпульс, що шформуе про здшснений поворотною

платформою 6 повний оберт навколо ос обертання. Точшсть вiдлiку становить 5 мiкрорадiан. Цей iмпульс (сигнальний вихщ гiрогравiметра) направляеться через пiдсилювач 9 на схему блоку електронних лiчильникiв. Пристрш помiщений у алюмiнiевий захисний цилшдр (магнiтний захист) [25].

10

4

5

У гх

9

2 о

%

8

Рис. 2. Балiстичний лазерний гравiметр з двовимiрним вiдео зображенням

Пробне тшо 1 закрiплюеться в електромагнт 10 (рис. 2). З першого виходу цифрово! ЕОМ 9 на вхщ електромагнiту 10 надходить сигнал, по якому електромагшт вiдпускае пробне тшо 1. Воно починае рухатися вниз по прозорш трубщ 2 на нерухомш основi пiд дiею ПСТ. Оскiльки пробне тiло 1 виконано у формi шару з магштними властивостями, то при його проходженш повз котушки 4, 5, 6 у них наводиться ЕРС. З виходiв котушок 4, 5, 6 на перший вхщ цифрово! ЕОМ надходить електричний сигнал, що складаеться з трьох iмпульсiв напруги, кожен з яких обумовлений виникненням ЕРС у котушках 4, 5, 6. Часовi затримки тх,т2,тъ кожного з iмпульсiв вiдносно моменту початку руху пробного тша 1 пропорцшш абсолютному значенню ПСТ g та вщстаням х1, х2, х3 вщ електромагнiту 10 до котушок 4, 5, 6.

14 2 .

Рис. 3. Двогiроскопний гравiметр

Гравiметр на рис. 3 складаеться iз ротора 8 промотора з внутршшм розташуванням статора розмщеним у цилiндричному поплавку 5. Нерухома вюь гiромотора закрiплена у планщ 11 поплавка 5. Повздовжня вюь х пiдвiсу поплавка 5 сумiщена з повздовжньою вiссю корпуса 1 приладу. Поплавок мае цапфи (виготовляються з високомiцних сталей дiаметром 0,4... 1,0 мм), за допомогою яких проскошчний чутливий елемент фiксуеться у каменевих опорах 2 (сапфiр, корунд, рубш). Вони сприймають нескомпенсовану вагу поплавка та зусилля, що виникають при робот! приладу на рухомiй основт Зазор (0.1-0.15 мм) мiж зовшшньою цилiндричною поверхнею поплавка 5 та внутршньою поверхнею корпуса 1 заповнений рщиною (ПМС-1000),що створюе демпфуючий момент вщносно осi х гiроскопа та iзолюе каменевi опори вiд ударiв та вiбрацiй.

Чутливий елемент п'езоелектричного гравiметра (ПГ) складаеться iз п'езоелектричного елемента (ПЕ) 5, що працюе на деформаци стиснення-розтягування, iзоляторiв 7 на торцях ПЕ та шерцшно! маси (1М) 6. З метою тдвищення надшносп та мщностг конструкцл, чутливий елемент пружно притеснений до основи 8 гвинтом 10. ПГ за допомогою кабелю 11 з'еднаний iз операцiйним пiдсилювачем. П'езоелектричний елемент 5 являе собою багатошарову конструкцiю (п'езопакет), що складаеться iз шарiв кристалiчного нiобату лiтiю.

Шд дiею прискорення сили тяжiння g на 1М виникае сила тяжiння, внаслiдок дн яко! 1М перемщуеться на величину х. Такий рух 1М спричиняе стиснення або розтягування ПЕ i появу на його поверхш електричного заряду Q (явище прямого п'езоефекту), який прямо пропорцшний g [26].

ище прям ище пря

Рис. 4. Конструкщя п'езогравiметра: 1 - п'езоелементи; 2 - iзолятори; 3 -шерцшна маса; 4 - основа; 5 - герметичний корпус; 6 - гвинт; 7 - вивщний кабель

У новому п'езогравiметрi (ПГ) автоматизовано! АГС вирiшено проблему фшьтраци вихiдного сигналу шляхом встановлення частоти власних коливань ПГ рiвнiй частой перетину спектральних щiльностей корисного сигналу прискорення сили тяжшня та сигналу основно! завади вертикального прискорення ЛА. Це забезпечуе вщсутшсть впливу основно! завади -вертикального прискорення ЛА та суттево пiдвищуе точнiсть вимiрювання.

Чутливий елемент емнiсного гравiметра СГ розмiщений у герметичному корпусi. Вш виконаний у виглядi верхньо! та нижньо! металевих обкладинок, роздiлених дiелектриком. Причому верхня металева обкладка з'еднана з герметичним корпусом, а нижня металева обкладка iз пружною мембраною, до яко! через iзолятори прикршлена сейсмiчна маса [27]. Верхня та нижня металевi обклади чутливого елемента СГ, роздшеш дiелектриком, утворюють конденсатор зi змiнними зазором 8 та емшстю С. Пiд час дп прискорення сили тяжiння gz на сейсмiчну масу, виникае сила тяжшня, яка зумовлюе И рух. Внаслщок такого руху пружна мембрана починае згинатися, чим змшюе зазор 8 мiж верхньою та нижньою металевими обкладинками, роздiлених дiелектриком, а отже, i емнiсть С, яка обернено пропорцшна прискоренню gz.

Параметри чутливого елемента СГ пщбрат так, що його частота власних коливань дорiвнюе найбiльшiй частотi гравiтацiйних прискорень, що може бути вимiряна на фош завад [28]. Тобто, чутливий елемент гравiметра виконуе також функци фшьтра низьких частот. Це лiквiдуе вплив на вихщт показання СГ похибок, частота яких бшьша за частоту власних коливань СГ, та шдвищить точшсть вимiрювання прискорення сили тяжшня.

Струнний гравiметр (СГ) (рис. 5) мае чутливий елемент, виконаний у виглядi двох щентичних струнних гравiметрiв, струни яких виконанi iз тензочутливого матерiалу. Вони розмiщенi у герметичному корпус i електрично ввiмкненi за мостовою схемою у два протилежш плечi моста. Вихiд моста шдключено до пристрою обчислення вихiдного сигналу гравiметра.

1;живл

+

2

Рис. 5.Струнний гравiметр

Така конструкцiя СГ забезпечуе лiнiйну залежнiсть вихiдного сигналу вщ g, що дозволяе значно збтьшити точнiсть вимiрювань g. Вишдний сигнал дослщжуваного СГ не буде залежати вiд змiн температури, тиску, вологосп, оскшьки вони впливають на частоти обох струн двох iдентичних струнних гравiметрiв однаково, але з протилежними знаками. Це також забезпечуе тдвищення точностi вимiрювань g у дослщжуваному СГ порiвняно iз вiдомими [29].

6. Результати дослщження

В результат проведення найбiльш повного аналiзу гравiметрiв АГС, було виявлено, що юнуе ще багато невирiшених проблем в аерогравiметрн. Серед них основними е:

- недостатня швидкодiя та вщсутшсть можливостi оперативно! обробки iнформацi!;

- важкопрогнозований дрейф пружних властивостей пружинного елементу;

- нестабшьшсть магштних властивостей постшного магнiту;

- нестабiльнiсть пружних властивостей струни; можливють резонансiв;

- недостатньо висока точшсть вимiрювання;

- обов'язкова необхщшсть застосування процедури фшьтрацн вихiдного сигналу гравiметра АГС;

- складшсть конструкцi!.

Надалi, плануеться бшьш детально вивчити iноземний ринок та науковi прототипи аерогравiметрiв. Особливо, порiвняти з такими кра!нами як Китай, Япошя та Корея.

Всi новггш розробки, якi могли б повшстю або частково вирiшити вищеописанi недолжи iснують, в основному, у виглядi наукових прототипiв [30]. Та аерогравiметрична зйомка для розв'язання задач пошуково! гравiметрi! потребуе суттевого пiдвищення точносп та швидкодi! авiацiйних

гравiметричних вимiрювань. Тому вивчення даного питання перспективною проблемою.

7. SWOT-аналiз результат дослiджень

Strengths. Аналiз сучасних аерогравiметрiв та ix порiвняння дае змогу ви-значити ix основнi переваги та недолжи. Це значно допомагае при розробщ но-вих приладiв. Опираючись на даний аналiз, було запропоновано шляхи тдви-щення точност аерогравiметрiв.

Weaknesses. 1снуе ще багато невиршених проблем в аерогравiметрii. Серед них основними е: недостатня швидкодiя та точшсть; нестабiльнiсть характеристик використовуваних матерiалiв; складнiсть конструкцii.

Opportunities. Надалi плануеться бiльш детально вивчити шоземний ринок та науковi прототипи аерогравiметрiв. Особливо, порiвняти з такими крашами як Китай, Японiя та Корея.

Threats. В Укра!ш дуже мало шдприемств i наукових шкiл займаються пи-таннями гравiметрii. Це, звюно, не сприяе розвитку дано! галузт Закордоннi аналоги стрiмко займають першi позицii на ринку. В той час, як украшське вироб-ництво тiльки удосконалюе iснуючi прилади, не вдаючись до нов^шх розробок.

8. Висновки

1. Проведено порiвняльний аналiз сучасних аерогравiметрiв та наукових прототишв. Було виявлено 1х основш недолiки: низька точнiсть вимiрювання (3-10 мГал); обов'язкова необxiднiсть застосування процедури фшьтраци виxiдного сигналу гравiметра АГС; нестабiльнiсть статичного передатного коефiцiента гравiметра АГС; невисока швидкодiя.

2. Розглянуто сучаснi перспективнi розробки у галузi авiацiйниx гравiметрiв: гiроскопiчний, балiстичний, п'езоелектричний, емнiсний, струнний гравiметри. Вони вщзначаються вищою точнiстю (1-2 мГал) та швидкодiею. Це досягаеться шляхом вибору власно!" частоти гравiметра у точщ перетину спектральних щiльностей корисного сигналу ПСТ та основно! завади вертикального прискорення. Ця частота складае 0,1 с-1. Тодi гравiметр виконуе функцй фiльтра основних збурюючи вiброприскорень, частота яких бiльша 0,1 с-1.

3. Запропоновано використовувати у вех конструкщях гравiметрiв двоканальний (диференцiальний) метод вимiрювання ПСТ. Тодi корисний сигнал подвоюеться 2g, а сигнали основного збурюючого вертикального прискорення, шструментальш похибки вщ впливу змiн температури, тиску та шших факторiв впливу зовнiшнього середовища скасовуються.

Лiтература

1. Bezvesilna, O. Aviation gravimetric system [Text] / I. Korobiichuk, O. Bezvesilna, A. Tkachuk, M. Nowicki, R. Szewczyk, V. Shadura // International Journal of Scientific&Engineering Research. - 2015. - Vol. 6, № 7. - P. 1122-1126.

2. Gravimetry [Electronic resource]. - Available at: \www/URL: http://www.all-pribors.ru/groups/gravimetry-61. - 21.01.2017.

3. Matveev, V. V. The engineering analysis of lapses of strapdown inertial

navigational system [Text] / V. V. Matveev // Izvestiia Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki. - 2014. - Vol. 9, № 2. - P. 251-267.

4. Kaufman, A. A. Printsipy metoda gravimetrii [Text] / A. A. Kaufman. -Tver', 2011. - 360 p.

5. Bykovskii, A. V. Aerogravimetricheskii metod izmereniia gravitatsionnyh anomalii [Text] / A. V. Bykovskii, A. V. Polynkov, V. D. Arseniev // Aviakosmicheskoe priborostroenie. - 2013. - № 12. - P. 11-19.

6. Mobil'nyi gravimetr «Chekan-AM» [Electronic resource] // State Research Center of the Russian Federation Concern CSRI Elektropribor, JSC. - Available at: \www/URL: http://www.elektropribor.spb.ru/prod/rgydro_1. - 26.10.2016.

7. Gravimetry [Electronic resource] // JSC YUZHMORGEOLOGIYA - On land and at sea. - Available at: \www/URL: http://www.ymg.ru/ru/content/gravimetr-21.01.2017.

8. Inertsial'no-gravimetricheskii kompleks MAG-1A [Electronic resource] // Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe nauchno-proizvodstvennoe predpriiatie «GEOLOGORAZ VEDKA». - Available at: \www/URL: http://geolraz.com/page/GSA-2010/. - 18.10.2016.

9. Strunnyi aerogravimetr «Graviton-M» [Electronic resource] // GNPP «Aerogeophysica». - Available at: \www/URL: http://www.aerogeo.ru/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog &id=25&Itemid=17&lang=ru. - 18.10.2016.

10. Bezvesilna, O. Gravimeters of Aviation Gravimetric System: Classification, Comparative Analysis, Prospects [Text] / O. Bezvesilna, M. Kaminski // Automation 2017. - Springer International Publishing, 2017. - P. 496-504. doi: 10.1007/978-3319-54042-9 48

11. Gravimetr CG-5 AutoGrav [Electronic resource] // Geotsentr-Moskva. -Available at: \www/URL: http://geocentr-msk.ru/content/view/441/137. 18.010.2016.

12. Aerogravimetr GT-2A [Electronic resource] // GNPP «Aerogeophysica». -Available at: \www/URL: http://www.aerogeo.ru/index.php?option=com content&view=category&layout=blog &id=25&Itemid=17&lang=ru. - 18.10.2016.

13. TAGS-6 Gravity Meter (Turnkey Airborne Gravity System) with Aerograv Data Processing Software [Electronic resource] // Micro-g LaCoste, Inc. - Available at: \www/URL: http://www.microglacoste.com/tags-6.php. - 26.10.2016.

14. Bykovskii, A. V. K voprosu o razrabotke malogabaritnogo aerogravimetra [Text] / A. V. Bykovskii, A. V. Polynkov // Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. -2013. - № 2 (14). - P. 32-41.

15. Osborne, I. S. An on-chip cold-atom gravimeter [Text] / I. S. Osborne // Science. - 2016. - Vol. 354, № 6317. - P. 1246-1247. doi:10.1126/science.354.6317.1246-f

16. Afonin, A. A. O vozmozhnosti postroeniia besplatformennogo upravliaiushchego navigatsionno-gravimetricheskogo kompleksa bespilotnogo letatel'nogo apparata [Text] / A. A. Afonin, A. S. Sulakov, G. G. Yamashev, D. A. Mihailin, L. A. Mirzoian, D. V. Kurmakov // Trudy MAI. - 2013. - № 66. -

P. 47-53.

17. Huang, Y. SGA-WZ: A New Strapdown Airborne Gravimeter [Text] / Y. Huang, A. V. Olesen, M. Wu, K. Zhang // Sensors. - 2012. - Vol. 12, № 12. -P. 9336-9348. doi:10.3390/s120709336

18. Kazama, T. Gravity measurements with a portable absolute gravimeter A10 in Syowa Station and Langhovde, East Antarctica [Text] / T. Kazama, H. Hayakawa, T. Higashi, S. Ohsono, S. Iwanami, T. Hanyu, H. Ohta, K. Doi, Y. Aoyama, Y. Fukudaa, J. Nishijimag, K. Shibuyab // Polar Science. - 2013. - Vol. 7, № 3-4. -P. 260-277. doi:10.1016/i.polar.2013.07.001

19. Calvo, M. Time stability of spring and superconducting gravimeters through the analysis of very long gravity records [Text] / M. Calvo, J. Hinderer, S. Rosat, H. Legros, J.-P. Boy, B. Ducarme, W. Zurn // Journal of Geodynamics. - 2014. -Vol. 80. - P. 20-33. doi:10.1016/i.iog.2014.04.009

20. Agostino, G. D. The new IMGC-02 transportable absolute gravimeter: measurement apparatus and applications in geophysics and volcanology [Text] / G. D. Agostino, S. Desogus, A. Germak, C. Origlia, D. Quagliotti, G. Berrino, G. Corrado, V. Derrico, G. Ricciardi // Annals of geophysics. - 2008. - Vol. 51, № 1. - P. 39-49.

21. Roussela, C. Integration of a strapdown gravimeter system in anaut on omous under water vehicle [Text] / C. Roussel, J. Verdun, J. Cali, M. Maia, J. F. d'EU // ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. - 2015. - Vol. XL-5/W5. - P. 199-206. doi: 10.5194/isprsarchives-xl-5-w5-199-2015

22. Hudzinskiy, L. L. Issledovanie absolyutnogo ballisticheskogo gravimetra i puti povysheniya tochnosti izmereniy [Text]: Vseros. nauch. konf. / L. L. Hudzinskiy, L. M. Bartashevich, V. L. Sorokin // Geologiya, geohimiya i geofizika na rubezhe ХХ i XXI vekav. - 2002. - Vol. 3.

23. Bezvesilna, O. Introducing the principle of constructing anaviation gravimetric system with any type of gravimeter [Text] / O. Bezvesilna, A. Tkachuk, L. Chepyuk, S. Nechai, T. Khylchenko // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2017. - № 1/7 (85). - Р. 45-56. doi:10.15587/1729-4061.2017.92941

24. Bezvesilna, O. System of aviation gravimeter [Text] / O. Bezvesilna, M. Nowicki, R. Szewczyk, A. Tkachuk // International Journal of Scientific&Engineering Research. - 2015. - Vol. 6, № 8. - P. 956-958.

25. Bezvesilnaya, E. N. Corrected gyrocompass synthesis as a system with changeable structure for aviation gravimetric system with piezoelectric gravimeter [Text] / E. N. Bezvesilnaya, A. H. Tkachuk // Aviation. - 2014. - Vol. 18, № 3. -P. 134-140. doi: 10.3846/16487788.2014.969878

26. Korobiichuk, I. Design of piezoelectric gravimeter for automated aviation gravimetric system [Text] / I. Korobiichuk, O. Bezvesilna, A. Tkachuk, T. Chilchenko, M. Nowicki, R. Szewczyk // Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems. - 2016. - Vol. 10, № 1. - P. 43-47. doi:10.14313/iamris 1-2016/6

27. Korobiichuk, I. Two-Channel MEMS Gravimeter of the Automated Aircraft

Gravimetric System [Text] / I. Korobiichuk, O. Bezvesilna, M. Kachniarz, A. Tkachuk, T. Chilchenko // Advances in Intelligent Systems and Computing. -2016. - P. 481-487. doi:10.1007/978-3-319-48923-0 51

28. Korobiichuk, I. Filtering of the output signal of dynamicallytuned gravimeters [Text] / I. Korobiichuk, O. Bezvesilna, M. Nowicki, R. Szewczyk // International Journal of Scientific & Engineering Research. - 2015. - Vol. 6, № 7. -P. 1332-1338.

29. Korobiichuk, I. The goniometeronlasergyrobase [Text] / I. Korobiichuk, O. Bezvesilna, M. Nowicki, R. Szewczyk // International Journal of Scientific&Engineering Research. - 2015. - Vol. 6, № 9. - P. 256-258.

30. Meurers, B. Scintrex CG5 used for superconducting gravimeter calibration [Text] / B. Meurers // Geodesy and Geodynamics. - 2017. doi:10.1016/j.geog.2017.02.009

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.