Новий двоканальний МЕМС гравіметр авіаційної гравіметричної системи

Тетяна Валентинівна Хильченко

Анотація


Присвячено дослідженню нового двоканального ємнісного МЕМС гравіметра (МЕМС ДЄГ) автоматизованої авіаційної гравіметричної системи (АГС). Обґрунтовано актуальність досліджень, можливість та доцільність використання у якості гравіметра АГС нового МЕМС ДЄГ.
Проведено аналіз сучасних гравіметрів, які застосовуються при проведенні авіаційних гравіметричних робіт, та найбільш перспективних наукових розробок і виявлено їх основні недоліки: низька точність вимірювання; обов’язкова необхідність використання складних процедур фільтрації вихідного сигналу гравіметра АГС; відсутність можливості оперативної обробки інформації; нелінійність вихідної характеристики; висока вартість (сапфір); складність конструкції; наявність інструментальних похибок та похибок від дії вертикального прискорення; невисока швидкість обробки інформації та інші.
Описано конструкцію та принцип роботи пропонованого МЕМС ДЄГ, розроблено структурну схему. Пропонована конструкція ДЄГ забезпечує відсутність похибок: від залишкової неідентичності конструкцій однакових ємнісних елементів, від впливу змін температури, вологості та тиску зовнішнього середовища (інструментальних похибок), усунення впливу вертикального прискорення літака на покази гравіметра одразу двома способами, повністю ліквідувати вплив похибок, викликаних шумами різного походження (від ємнісного зв’язку, акустичних шумів тощо).
Розроблено та описано лабораторну установку для проведення експериментальних досліджень ДЄГ. Експериментально визначено похибку ДЄГ у лабораторних умовах, яка співпадає із результатами цифрового моделювання.

Ключові слова


прискорення сили тяжіння; авіаційна гравіметрична система; ємнісний гравіметр

Повний текст:

PDF

Посилання


AO «GNPP Aerogeofizika» (2016), Aerogravimetr GT-2A, Available at: http://www.aerogeo.ru/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=25&Itemid=17&lang=ru

Bezvesil'na, O.M. (2007), Aviacijni gravimetrychni systemy ta gravimetry, monografija, ZhDTU, Zhytomyr, 604 р.

Geotsentr-Moskva (2016), «Gravimetr CG-5 AutoGrav», Available at: http://geocentr-msk.ru/content/view/441/137

Bezvesil'na, O.M. and Tkachuk, A.G. (2012), Aviacijna gravimetrychna systema dlja vymirjuvan' anomalij pryskorennja syly tjazhinnja [Aviation gravimetric system for measuring anomalies of acceleration of gravity] MPK G01V 7/06, Zajavka na vynahid, Ukrai'na, zajav. vid 26 veresnja, No. a2012 11163.

Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «GEOLOGORAZVEDKA» (2016), «Inertsial'no-gravimetricheskiy kompleks MAG-1A», available at: http://geolraz.com/page/GSA-2010

OAO «Kontsern «TsNII «Elektropribor»(2017), «Mobil'nyy gravimetr «Chekan-AM», available at: http://www.elektropribor.spb.ru/ru/rprod6-1.html

Bezvesil'na, O.M., Tkachuk A.G. and Koz'ko, K.S. (2013), Aviacijna gravimetrychna systema dlja vymirjuvannja anomalij pryskorennja syly tjazhinnja [Aviation gravimetric system for measuring the acceleration of gravity anomalies] MPK G01V 7/00, Ukrai'na, zajav. vid 01 kvitnja, opubl. vid 25 grudnja, Bjul. № 24, Pat. № 105122.

Bezvesil'na, O.M., Tkachuk, A.G. and Chepjuk, L.O. (2015), Aviacijna gravimetrychna systema dlja vymirjuvan' anomalij pryskorennja syly tjazhinnja [Aviation gravimetric system for measuring anomalies of acceleration of gravity], Ukrai'na, Opubl. vid 25 veresnja, Bjul. № 18, Pat. 109746.

Popov, E.I., Matyunin, V.P., Manukin, A.B., Koneshov, V.N., Zheleznyak, L.K. and Gusev, G.A. (1982), Gravimetr [Gravimeter] MPK G 01 V 7/12, zayav. vid 22 chervnja, opubl. vid 30 zhovtnja, Pat. № 1121639 RF.

Bezvesil'na O.M., Tkachuk A.G. and Hyl'chenko, T.V. (2016), Aviacijna gravimetrychna systema dlja vymirjuvan' anomalij pryskorennja syly tjazhinnja [Aviation gravimetric system for measuring anomalies of acceleration of gravity] MPK G01V 7/06 (2006.01), Patent na vynahid, Ukrai'na, zajav. vid 10 travnja, opubl. vid 25 lystopada, Bjul. № 22, Pat. 113038, № a 2015 12205.

Bykov, A.P., Enina, O.E., Kulesh, V.P. and Moskalik, L.M., Gravimetr [Gravimeter] MPK G 01 V 7/02, Rossija, Pat. № 2253882.

Braginskiy, V.B. and Matyunin, V.P. (1974), Gravimetr [Gravimeter] MPK G 01 V 7/02, Rossija, zayav. vid 10 nojabrja, opubl. vid 28 fevralja, Byul. No. 8, Pat. № 548820.

AO «GNPP Aerogeofizika» (2016), Strunnyy aerogravimetr «Graviton-M», available at: http://www.aerogeo.ru/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=25&Itemid=17&lang=ru

Agostino, G.D., Agostino, G.D., Desogus, S., Germak, A., Origlia, C., Quagliotti, D., Berrino, G., Corrado, G., Derrico, V. and Ricciardi, G. (2008), «The new IMGC-02 transportable absolute gravimeter: measurement apparatus and applications in geophysics and volcanology», Annals of geophysics, No. 51 (1), pp. 39–40.

Bezvesilna, O., Tkachuk, A., Nechai, S., Chepyuk, L. and Khylchenko, T. (2017), «Introducing the principle of constructing an aviation gravimetric system with any type of gravimeter», Eastern-European journal of enterprise technologies, No. 1/7 (85), pp. 45–56.

Bezvesilna, O., Tkachuk, A., Nechai, S. and Khylchenko, T. (2016), «Simulation of influence of perturbation parameters on the new dual-channel capacitive MEMS gravimeter performance», Eastern-European journal of enterprise technologies, No. 6/7 (84), pp. 50–57.

Korobiichuk, I., Bezvesilna, O., Tkachuk, A. and Khylchenko, T. (2016), «Two-channel MEMS gravimeter for the automated aircraft gravimetric system», Systems, Control and Information Technology Warsaw, No. 20, pp. 481–488.

Calvoa, M., Hinderera, J., Rosata, S., Legrosa, H., Boya, Jean-Paul, Ducarmec, B. and Zürnd, W. (2014), «Time stability of spring and superconducting gravimeters through the analysis of very long gravity records», Journal of Geodynamics, No. 80, pp. 20–33.

Gramert, W.R. (1995), «Third generation aero gravity system», International Association of Geodesy Symposium G4, IUGG XXI General Assembly, Boulder, Colorado.

Harrison, J.C., MacQueen, J.D., Rauhut, A.C. and Cruz, J.Y. (1995), «The LST Airborne Gravity System», International Association of Geodesy Symposium G4, IUGG XXI General Assembly, Boulder, Colorado.

Huang, Y., Vestergaard, A., Meiping Wu, O. and Zhang, K. (2012), «SGA-WZ: A New Strapdown Airborne Gravimeter», Sensors, No. 12 (7).

Roussela, C., Verduna, J., Calia, J., Maiab, M. and D’EUb, J.F. (2015), «Integration of a strapdown gravimeter system in an autonomous underwater vehicle», The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, No. XL-5/W5, pp. 199–206.

«Microglacoste» (2017), TAGS-6, available at: http://www.microglacoste.com/tags-6.php

Wei, M. and Schwarz, K. (1995), «Analysis of GPS-derived acceleration from airbornetests», International Association of Geodesy Symposium G4, IUGG XXI General Assembly, Boulder, Colorado.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Аэрогравиметр GT-2A / АО «ГНПП Аэрогеофизика» [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.aerogeo.ru/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=25&Itemid=17&lang=ru.
  2. Безвесільна О.М. Авіаційні гравіметричні системи та гравіметри: монографія / О.М. Безвесільна. – Житомир : ЖДТУ, 2007. – 604 с.
  3. Гравиметр CG-5 AutoGrav / Геоцентр-Москва [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://geocentr-msk.ru/content/view/441/137.
  4. Заявка на винахід № а2012 11163 Україна, МПК G01V 7/06 : Авіаційна гравіметрична система для вимірювань аномалій прискорення сили тяжіння / О.М. Безвесільна, А.Г. Ткачук ; заяв. 26.09.2012.
  5. Инерциально-гравиметрический комплекс МАГ-1А / Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие «ГЕОЛОГОРАЗВЕДКА». – 2016 [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://geolraz.com/page/GSA-2010/.
  6. Мобильный гравиметр «Чекан-АМ» / ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». – 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа : \www/ URL: http://www.elektropribor.spb.ru/ru/rprod6-1.html.
  7. Пат. 105122 Україна, МПК G01V 7/00. Авіаційна гравіметрична система для вимірювання аномалій прискорення сили тяжіння / О.М. Безвесільна, А.Г. Ткачук, К.С. Козько ; заяв. 01.04.13 ; опубл. 25.12.13, Бюл. № 24. – 5 с.
  8. Пат. 109746 Україна. Авіаційна гравіметрична система для вимірювань аномалій прискорення сили тяжіння / О.М. Безвесільна, А.Г. Ткачук, Л.О. Чепюк ; опубл. 25.09.2015, Бюл. № 18.
  9. Пат. 1121639 РФ, МПК G 01 V 7/12. Гравиметр / Е.И. Попов, В.П. Матюнин, А.Б. Манукин, В.Н. Конешов, Л.К. Железняк, Г.А. Гусев ; заяв. 22.06.82 ; опубл. 30.10.84.
  10. Пат. 113038 Україна, МПК G01V 7/06 (2006.01). Авіаційна гравіметрична система для вимірювань аномалій прискорення сили тяжіння / Безвесільна О.М., Ткачук А.Г., Хильченко Т.В. – № а 2015 12205 ; заяв. 10.05.2016 ; опубл. 25.11.2016, Бюл. № 22.
  11. Пат. 2253882 Россия, МПК G 01 V 7/02. Гравиметр / А.П. Быков, О.Е. Енина, В.П. Кулеш, Л.М. Москалик
  12. Пат. 548820 Россия, МПК G 01 V 7/02. Гравиметр / Б.В. Брагинский, В.П. Матюнин ; заяв. 10.11.74 ; опубл. 28.02.77, Бюл. № 8.
  13. Струнный аэрогравиметр «Гравитон-М» / АО «ГНПП Аэрогеофизика». – 2016 [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.aerogeo.ru/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=25&Itemid=17&lang=ru
  14. The new IMGC-02 transportable absolute gravimeter: measurement apparatus and applications in geophysics and volcanology / G.D. Agostino, S.Desogus, A.Germak, C.Origlia, D.Quagliotti, G.Berrino, G.Corrado, V.Derrico, G.Ricciardi // Annals of geophysics. – 2008. – № 51 (1). – P. 39–40.
  15. Introducing the principle of constructing an aviation gravimetric system with any type of gravimeter / O.Bezvesilna, A.Tkachuk, S.Nechai, L.Chepyuk, T.Khylchenko // Eastern-European  journal of enterprise technologies. – 2017. – № 1/7 (85). – P. 45–56.
  16. Simulation of influence of perturbation parameters on the new dual-channel capacitive MEMS gravimeter performance / O.Bezvesilna, A.Tkachuk, S.Nechai, T.Khylchenko // Eastern-European journal of enterprise technologies. – 2016. – № 6/7 (84). – P. 50–57.
  17. Two-channel MEMS gravimeter for the automated aircraft gravimetric system / I.Korobiichuk, O.Bezvesilna, A.Tkachuk, A.Praczukowska, T.Khylchenko // Systems, Control and Information Technology Warsaw. – 2016. – № 20. – P. 481–488.
  18. Time stability of spring and superconducting gravimeters through the analysis of very long gravity records / M.Calvoa, J.Hinderera, S.Rosata, H.Legrosa, Jean-Paul Boya, B.Ducarmec, W.Zürnd // Journal of Geodynamics – 2014. – № 80. – P. 20–33.
  19. Gramert W.R. Third generation aero gravity system : International Association of Geodesy Symposium G4, IUGG XXI General Assembly / W.R. Gramert. – Boulder, Colorado, 1995.
  20. The LST Airborne Gravity System / J.C. Harrison, J.D. MacQueen, A.C. Rauhut, J.Y. Cruz // International Association of Geodesy Symposium G4, IUGG XXI General Assembly. – Boulder, Colorado, 1995.
  21. Huang Y. SGA-WZ: A New Strapdown Airborne Gravimeter / Y.Huang, A.Vestergaard Olesen, M.Wu, K.Zhang // Sensors. – 2012. – № 12 (7).
  22. Integration of a strapdown gravimeter system in an autonomous underwater vehicle / C.Roussela, J.Verduna, J.Calia, M.Maiab, J.F. d’EUb // The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2015. – № XL-5/W5. – P. 199–206.
  23. TAGS-6. – 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.microglacoste.com/tags-6.php.
  24. Wei M. Analysis of GPS-derived acceleration from airbornetests: International Association of Geodesy Symposium G4, IUGG XXI General Assembly / M.Wei, K.Schwarz. – Boulder, Colorado, 1995.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2018-1(81)-162-168

Copyright (c) 2018 Тетяна Валентинівна Хильченко

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.