В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, открывая человеку действующие в природе закономерности. Математика, механика, физика стали именоваться точными науками потому, что благодаря измерениям они получили возможность устанавливать точные количественные соотношения, выражающие объективные законы природы.
Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукции.
Высокопроизводительная, экономичная и безопасная работа технологических процессов требует применения современных методов и средств измерения величин, характеризующих ход производственного процесса и состояние оборудования. Автоматический контроль является логически первой ступенью автоматизации, без успешного функционирования которых невозможно создание эффективных АСУ ТП.
В современной технике для решения задач автоматического контроля все шире применяют полупроводники, лазеры, микропроцессорные контроллеры. Фирмы-производители измерительной техники постоянно находятся в поиске новых технологий, направленных на улучшение характеристик приборов, повышение показателей надежности.
В данной работе мы рассмотрим устройства для измерения углов.
1. Транспортир
Транспортир — это прибор для измерения и построения углов. Это полукруг с разбивкой на градусы, соединенный с опорной планкой. Для измерения угла транспортир прикладывают опорной планкой к одной из сторон данного угла так, чтобы вершина угла (точка А) совпадала с точкой О на транспортире. Величину угла САВ в градусах определяют по шкале транспортира. Для построения угла заданной величины (в градусах) со стороной АВ и вершиной в точке А к АВ прикладывают транспортир так, чтобы его центр (точка О) совпал с точкой А прямой АВ, затем у деления шкалы транспортира, соответствующего заданному числу градусов, наносят точку n. Транспортир убирают и проводят через точку n отрезок АС — получают заданный угол САВ. Углы можно строить при помощи угольников и линейки. При различных положениях угольников на линейке можно строить углы 60 градусов (120 градусов), 30 градусов (150 градусов), 45 градусов (135 градусов) и другие при использовании одновременно двух угольников.
1.1 Деление угла на две и четыре равные части
Измерения геометрических величин в курсе геометрии 7-9 классов
... Во втором - мы выделили этапы изучения измерений в школьном курсе геометрии. Далее представлен анализ школьных учебников геометрии, различных подходов к введению определений геометрических ... точками, измерять углы между прямыми и др. В результате этой деятельности появились и постепенно накапливались различные правила, связанные с геометрическими измерениями и построениями. Таким образом, геометрия ...
Из вершины угла провести произвольным радиусом дугу до пересечения со сторонами угла ВАС в точках n и k. Из полученных точек проводят две дуги радиусом R, несколько большим половины длины дуги nk, до взаимного пересечения в точке m. Вершину угла соединяют с точкой m прямой, которая делит угол ВАС пополам. Эта прямая называется биссектрисой угла ВАС. Повторяя это построение с полученными углами ВАm и mАС угол ВАС можно разделить на четыре и более равных частей.
1.2 Деление прямого угла на три равные части
Из вершины А прямого угла произвольным радиусом R описывают дугу окружности до пересечения ее со сторонами прямого угла в точках а и в, из которых проводят дуги окружности того же радиуса R до пересечения с дугой ab в точках m и n. Точки m и n соединяют с вершиной угла А прямыми и получают стороны Аm и Аn углов ВAm и nАС, равных 1/3 прямого угла, т.е. 30 градусов. Если каждый из этих углов разделить пополам, то прямой угол будет разделен на шесть равных частей, каждый из углов будет равняться 15 градусам. Прямой угол АВС можно разделить на три равные части угольником с углами 30 градусов и 60 градусов. При выполнении чертежей нередко требуется разделить прямой угол на две равные части. Это можно выполнять угольником с углом 45 градусов. [6]
1.3 Построение угла, равного данному
Пусть задан угол ВАС. Требуется построить такой же угол. Через произвольную точку А1 проводим прямую А1С1.
Из точки А описываем дугу произвольным радиусом R, которая пересечет угол ВАС в точках m и n. Из точки А1 проводим дугу тем же радиусом и получаем точку m1.
Из точки m1 проводим дугу радиусом R1, равным отрезку mn, до пересечения с ранее проведенной дугой радиуса R в точке n1. Точку n1 соединяем с точкой А1 и получаем угол В1А1С1, величина которого равна заданному углу ВАС.
2. Уровень
Умровень (ватерпамс) — инструмент для проверки угла между заданной линией или поверхностью и горизонтальной плоскостью.
2.1 Устройство
Рис. 2 — Деревянный уровень с тремя ампулами
Обычно уровень представляет собой брусок с укреплённой в нём прозрачной ампулой бочкообразного продольного сечения, открытой для обозрения. Ампула содержит подкрашенную жидкость (обычно используется спирт, так как он обладает низкой температурой замерзания) с небольшим пузырьком газа. При горизонтальном положении ампулы пузырёк находится точно посередине ампулы.
Брусок обычно изготавливается из пластмассового или металлического профиля. Такой выбор материала сводит к минимуму деформации, которые могут влиять на точность измерения.
Применяют уровни с различным числом ампул. Чаще всего обязательно присутствует ампула, ориентированная вдоль оси бруска. Она используется для определения горизонтальности линий или поверхностей. Кроме того, применяют ампулы, ориентированные перпендикулярно или под заданным углом к оси бруска. Развитием этой идеи являются уровни с поворачивающейся ампулой, которая фиксируется в любом или одном из нескольких положений. Тогда рядом с ампулой изображается шкала, по которой можно определять угол поворота.
На стенках ампулы обычно рисуют две окружности вдоль боковой поверхности, равноотстоящие от серединного положения пузырька. Они улучшают контроль за положением пузырька. Кроме того, на некоторых уровнях рисуют набор дополнительных окружностей, по которому можно определить не только факт отклонения, но и величину угла отклонения проверяемой линии или поверхности от горизонтальной плоскости.
Измерение горизонтальных и вертикальных углов теодолитом
... конструктивных требований, предъявляемых к исправному прибору. Исправный прибор должен обеспечивать измерение горизонтальных и вертикальных углов с паспортной или необходимой точностью, допускаемой погрешностью. 1. История развития теодолита В ... , м, не более: 1,0 0,8 0,5 6 Номинальная цена деления цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга 10" 15" 20" 30" 45" 60" 7 Масса, кг, не ...
Другие конструкции уровней:
Лазерный уровень (нивелир).
Гидроуровень (водяной уровень).
2.2 Проблемы при использовании уровней
Большой проблемой при использовании уровней является тот факт, что они выполнены в виде бруска фиксированной длины. [7] Для проверки ориентации линии или поверхности необходимо разместить уровень целиком вдоль линии.
Поэтому при работе в тесных условиях слишком длинный уровень неудобен или непригоден. При работе слишком коротким уровнем увеличивается погрешность и возникают проблемы с отрисовкой линий, длина которых превосходит длину уровня. При многократном продолжении линии вносятся дополнительные ошибки.
Проблемы измерения на расстояниях, превышающих длину уровня, и помех на участке измерения могут быть решены с помощью гибкого гидроуровня или лазерного уровня.
Ещё одна возможная проблема использования уровня — снижение точности установки ампул в теле бруска, что происходит от падений инструмента, неизбежных при работе. Для проверки точности уровня нужно положить его на заведомо горизонтальную (если проверяется горизонтальная ампула) плоскость и заметить положение пузырька. Затем развернуть его на 180 градусов в горизонтальной плоскости и снова посмотреть на положение пузырька. В обоих случаях пузырёк должен попадать в центр ампулы, если плоскость действительно горизонтальна, или хотя бы одинаково смещаться от центра ампулы, если плоскость слегка наклонна. Тогда можно считать, что уровень исправен. Проверку «вертикальной» ампулы проводят аналогично, разница только в том, что прикладывать уровень следует к вертикальной плоскости. Если есть неидентичность положения пузырька при противоположных ориентациях уровня, неизбежны погрешности в строительных работах.
Существуют такие конструкции уровней, которые позволяют компенсировать эти погрешности. Регулировку допускают приборы, у которых пластиковые вставки с ампулами не закреплены жёстко, а составлены из двух половинок и стянуты винтами. Тогда, ослабив винты, мелкими угловыми перемещениями ампулы (а зачастую и простым постукиванием по ней) нужно добиться идентичности отклонений пузырька при поворотах уровня, описанных выше. После этого затянуть винты и провести окончательную проверку, потому что при затягивании можно «сбить» установку.
2.3 История появления
Никто точно не знает, кто и когда его изобрёл, но корни его уходят глубоко в древность. Основным изобретателем считается древнегреческий учёный и инженер Дедал. [5]
Дедалу также приписывается изобретение топора, пилы, бурава и др. инструментов, почему столяры и считали его своим патроном.
3. Угломеры
Основным параметром, контролируемым при обработке углов и конусов, является плоский угол, за единицу которого принят градус. Градусом называется 1/360 часть окружности, он состоит из 60 угловых минут, а минута состоит из 60 угловых секунд. Особенность угловых размеров состоит в том, что точность их изготовления и контроля зависит от длины сторон, образующих угол. Чем короче сторона, тем труднее изготовить и измерить угол. Методы измерения углов можно разделить на три основных вида:
Методика поверки угломеров
... державкой 8 крепится угольник 5, к которому державкой 7 присоединена съемная линейка 6. Так можно измерить углы от 0 до 50°. Для измерения углов ... для измерения наружных и внутренних углов; УМ — для измерения наружных углов. Оптическими угломерами по ГОСТ 11197—73 измеряют наружные углы. Основные параметры и размеры угломеров ... Бутылка (пивная) = 1/20 Ведра = 0,61 л Мера = 4,7 ведра Чарка = 2 шкалика = ...
1) метод сравнения с жесткими угловыми мерами;
2) абсолютный метод, основанный на применении измерительных инструментов с угловой шкалой (угол при этом отсчитывают непосредственно по шкале прибора в угловых единицах);
3) косвенный метод, состоящий в измерении линейных размеров, связанных с углом конуса тригонометрическими зависимостями.
3.1 Угловые меры и угольники
Угловые меры (рис. 3, а) изготавливают в виде прямых призм и применяют для контроля углов и градуировки угломерных инструментов и угловых шаблонов. Угловые меры аналогичны рассмотренным ранее плоскопараллельным концевым мерам длины. Угловые меры выпускают в виде наборов с градацией углов через 2°, 1°,15? и различными номинальными значениями углов. Изготавливают угловые меры четырех классов точности (00, 0, 1, 2) и аттестуют на разряды. Угловые меры могут притираться друг к другу, но их сцепление менее надежно, чем у плоскопараллельных концевых мер длины, поэтому блоки угловых мер соединяют друг с другом при помощи специальных приспособлений. Плитки в блоки соединяют при помощи державок (рис. 3, б-г), винтов и конических штифтов. Державки (см. рис. 3, б, в) позволяют собирать блоки из двух и трех угловых мер. Для получения дополнительных углов применяют державки со специальными лекальными линейками (см. рис. 3, г).
Контроль углов угловыми мерами производят обычно на просвет. В случае отсутствия угловой меры с необходимыми значениями угла или в случае, когда изделие не позволяет использовать угловую меру, изготавливают специальный угловой шаблон.
Рис. 3 — Угловые меры (а) и державки для их применения (б-г)
Рис. 4 — Угольники
Для контроля и разметки прямых углов (90 °) предназначены проверочные угольники (рис. 4), которые применяют также для контроля взаимного расположения поверхностей деталей при сборке. Изготавливают угольники следующих типов УЛ, УЛП, УЛШ, УЛЦ, УП, УШ.
Угольники типов УЛ, УЛП и УЛШ предназначены для точных лекальных работ, они имеют две острые рабочие грани.
Угольники типа УП и УШ используют при слесарной сборке, обработке и ремонте.
Угольники типа УЛЦ представляют собой отрезок вала с торцами, перпендикулярными образующей цилиндрической поверхности. Эти угольники используют для проверки других угольников, так как они позволяют получить точное значение угла 90°.
3.2 Угломеры
Для контроля углов методом непосредственной оценки в машиностроении широко применяют угломеры с нониусом. Эти угломеры выпускают двух типов: УН — для измерения наружных и внутренних углов (рис. 5, а) и УМ — для измерения только наружных углов (рис. 5, б).
Угломер типа УН состоит из основания 2 с нанесенной по окружности градусной шкалой, которое жестко соединено с линейкой 3. Линейка имеет снаружи доведенную измерительную поверхность. По основанию 2 перемещается сектор 5 с нониусом 1 и стопором 4. К сектору крепят угольник 6 при помощи державки 9. К угольнику 6 крепят съемную линейку 7 при помощи державки 8. Варианты измерений показаны на рис. 6. Угломер позволяет измерять углы в диапазоне от 0 до 50° (рис. 6, а).
Для измерения углов в диапазоне от 50 до 140° с угломера снимают угольник, а на его место устанавливают линейки (рис. 6, б).
Технические измерения (2)
... 4119 - 76). По допустимой погрешности измерения, допуску на плоскопараллельность и результатам поверки определяют разряд меры. По ГОСТу 166 - 75 предусмотрено пять разрядов (1, 2, 3, 4, 5). ... количество различных специальных измерительных приспособлений и приборов. Рычажно-зубчатые измерительные головки в большинстве случаев имеют общий принцип построения. Технические характеристики приведены в [42 ...
Чтобы измерить наружные углы в диапазоне от 140 до 230°, необходимо снять линейку, измерения в этом случае ведут с использованием угольника. Если с угломера снять угольник, линейку и державки, то с его помощью можно будет контролировать размеры углов в диапазоне от 240 до 320°. Следовательно, общий диапазон измерений угломером УН составляет от 0 до 320 ° для наружных углов.
Рис. 5 — Угломеры
Рис. 6 — Приёмы построения углов различной величины
При измерении углов деталей сложных контуров необходима установка угломера на заданную величину длины прямолинейного контура. Такая установка осуществляется при помощи блока концевых мер длины 2, который устанавливается на съемную линейку 3, а основание угломера перемещают по угольнику 1 так, чтобы измерительная линейка была установлена на блоке концевых мер. Схема такой установки приведена на рис. 6, в.
Если с угломера снять угольник и линейку, то им можно измерять внутренние углы в диапазоне от 40 до 180° (рис. 6, г).
Измерение углов в труднодоступных местах производят по схеме, показанной на рис. 6, д.
Угломер типа УМ (см. рис. 5, б) широко применяется при обучении слесарному делу. Он состоит из основания 4 со шкалой, проградуированной в градусах. На основании закреплена линейка 3. Подвижная линейка 10 с сектором 9 и нониусом 7 может поворачиваться на оси А, фиксация линейки в момент измерения осуществляется стопорным винтом 5. Угломер имеет винт 6 для микрометрической подачи измерительной подвижной линейки 10 с сек-, тором 9. На подвижной линейке крепится угольник 2 при помощи державки 1. Угломер обеспечивает измерение углов в диапазоне от О до 180°. Для измерения углов свыше 90° угольник 2 необходимо снять, в этом случае для получения значения угла к показаниям по шкалам угломера прибавляют 90°.
При работе с угломером типа УМ необходимо:
- определить способ измерения угла (с использованием угольника или без него);
- убедиться в плавности перемещения сектора угломера;
- убедиться в точности установки угломера на ноль;
- при измерении прочно удерживать угломер за корпус;
- измерительная поверхность должна плотно прилегать к поверхности детали (без просвета и перекоса);
- обратить внимание на достигаемую точность измерений, которая выбита на нониусе.
4. Гониометр
Гониометр — прибор для измерения углов между гранями кристаллов, а также для измерения углов различных призм.
Кристаллы можно однозначно характеризовать углами между их гранями. [7]
Назначение: Гониометр является контрольно-измерительным прибором лабораторного типа, предназначенным для следующих технических измерений: для измерения углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел и пирамидальности призм.
Так же есть специальные гониометры, предназначенные для измерения углов движений в суставах (т.е. измерения подвижности суставов), а также для определения кривизны оси конечности и позвоночника у взрослых и детей.
Классификация:
1) Прикладной (прикасательный) гониометр (Рис. 7).
(Каранжо) состоит из транспортира и вращающейся метал. линейки, между которыми зажимается кристалл. Из-за малой точности применяется лишь для измерения крупных кристаллов.
Нормирование точности и технические измерения
... с выбором необходимой точности изготовления изделий, расчетом размерных цепей, выбором шероховатости поверхностей, а также выбором отклонения от геометрической формы и расположения поверхностей. Целью курсовой работы по НТТИ ... на одном валу с зубчатым колесом, поэтому при выборе класса точности необходимо учесть условия работы зубчатой передачи. Прежде всего, это окружная скорость. По заданию это ...
Рис. 7 — Прикладной гониометр
2) Однокружный (отражательный) гониометр. (Волластона, Митчерлиха) состоит из метал. градуированного лимба, в центре которого прикрепляется кристалл, освещаемый сбоку источником света. Используется для точных измерений показателя преломления.
Рис. 8 — Однокружный отражательный гониометр: а — общий вид; б — схема; К — коллиматор; Т — зрительная труба; L — лимб; n — нониус; N1 и N2 — нормали соответственно к граням а и b
Кристалл, приклеенный к вращающейся оси, освещается коллимированным пучком света; лучи, отражённые от его граней, поочерёдно наблюдаются в зрительную трубу Т. Углы поворота кристалла отсчитываются по шкале.
3) Наиболее совершенный теодолитный двухкружный (отражательный) ганиометр. (Федорова, Гольдшмидта, Чапского) состоит из двух вращающихся градуированных лимбов: вертикального (j) и горизонтального (r ) (т.е. кристалл или зрительную трубу можно вращать вокруг двух осей).
Теодолитный гониометр дает возможность получать непосредственно сферические координаты j и r нормалей к граням. По данным подобных измерений могут быть вычислены элементы кристалла и углы между любыми гранями.
4.1 Обобщенная структурная схема
Оптическая схема гониометра представлена на рис. 9. Свет от источника 1 освещает щель 2 коллиматора, которая расположена в фокальной плоскости объектива 3 коллиматора. Из объектива коллимированный пучок лучей направляется на призму 4. Если свет немонохроматический, то после преломления в призме произойдет разложение света в спектр, причем из призмы выйдут параллельные пучки лучей, отклоненные соответственно волнами различной длины л1, л2, … Эти параллельные пучки соберутся в фокальной плоскости 6 объектива зрительной трубы 5 в виде спектра, являющегося изображением щели 2. Спектр наблюдается глазом через окуляр 7. Внешний вид гониометра приведен на рис. 4, а, б.
Рис. 9 — Оптическая схема гониометра
Зрительная труба гониометра (см. рис.10) представляет собой телескопическую систему с длиннофокусным объективом (1) и короткофокусным окуляром (3).
Рис. 10 — Зрительная труба гониометра
В отличие от обычных зрительных труб, труба гониометра имеет автоколлимационный окуляр с кубиком. Этот окуляр состоит из двух склеенных прямоугольных призм (4, 5), сеток (6) и (7), лампы подсветки (8) и окуляра (3).
Сетка (6) представляет собой прозрачный крест, прорезанный в непрозрачном слое. Сетка (7) — прозрачную стеклянную пластину с черным крестом. Сетка (7) находится в фокальной плоскости окуляра. Это устройство позволяет установить оптическую ось трубы перпендикулярно любой плоскости, обладающей способностью зеркально отражать свет. Пусть, например, перед объективом трубы помещена стеклянная призма. Свет от лампы (8) освещает сетку (6).
Рассмотрим ход лучей, прошедших через какую-либо точку прозрачного креста. (См. рис.11).
Рис. 11 — Схема хода лучей
Расходящийся от центра креста пучок лучей отражается от полупрозрачной диагональной грани кубика и проходит через объектив трубы и грань призмы (5).
Если грань перпендикулярна оси трубы, то свет, отразившись от нее, образует изображение сетки (6) (светлый крест на темном фоне) в плоскости сетки (7).
Геодезические средства измерений и их классификация
... Ѕ для углов [21]. 1.2 Электронные тахеометры К высокоточным современным и высокопроизводительным геодезическим средствам измерений относится новое поколение приборов, позволяющих выполнять все измерения в автоматизированном режиме. Такие измерительные приборы снабжены встроенными ...
Полученное таким образом изображение наблюдается с помощью окуляра (3).
Рис.11 относится к случаю, когда фокусы объектива и окуляра совпадают (труба сфокусирована на бесконечность).
Только в этом случае изображение сетки (6) попадает в фокальную плоскость окуляра и мы наблюдаем резкий крест. Когда труба сфокусирована на бесконечность, мы можем, наклоняя столик, вывести изображение светлого креста в центр сетки (7), теперь отражающая грань точно перпендикулярна оси трубы. Последовательно наводя трубу на разные грани призмы и отсчитывая углы поворота трубы, легко измерить углы между гранями.
Точность измерения углов, при хорошем качестве изображения, определяется фокусным расстоянием объектива и толщиной нити креста.
Для гониометра ГС-5 точность измерения углов составляет 5”. Таким образом, гониометр с автоколлимационной трубой позволяет с большей точностью измерять углы между гранями призм, кристаллов и других объектов с вертикально отражающими плоскими поверхностями. С помощью автоколлимационного окуляра производится также юстировка гониометра для спектральных исследований. (*Слово автоколлимационный означает, что параллельные пучки лучей от точек рассматриваемого объекта (в данном случае прозрачного креста) создаются тем же объективом, который в дальнейшем вновь собирает их для получения изображения.*)
4.2 Метрологические характеристики
Для измерения различных оптических деталей и поверки угловых мер используются гониометры. Передача размера плоского угла от высшего разряда к низшему обеспечивается методом прямого измерения с помощью гониометров 1, 2 и 3 разряда.
В качестве средства измерений 1 разряда применяются: гониометры, многогранные призмы, автоколлимационные установки и экзаменаторы. Доверительные абсолютные погрешности рабочих эталонов 1 разряда при доверительной вероятности 0,99 составляют от 0,1” до 0,4”.
В качестве средства измерений 2 разряда применяются: гониометры, угловые меры типов 1,2 и 3, многогранные призмы, автоколлиматоры, уровни и экзаменаторы. Доверительные абсолютные погрешности рабочих эталонов 2 разряда при доверительной вероятности 0,99 составляют от 0,4” до 2,0”.
В качестве средства измерений 3 разряда применяются: гониометры, угловые меры типов 1,2 и 3, многогранные призмы, автоколлиматоры, уровни и экзаменаторы. Доверительные абсолютные погрешности рабочих эталонов 3 разряда при доверительной вероятности 0,99 составляют от 2” до 8”. [1]
На сегодняшний день большинство лабораторий предприятий России для поверки угловых мер до сих пор используют технически устаревшие и снятые с производства визуальные модели гониометров ГС-1Л (соответствует средству измерений 1 разряда), ГС-2 (соответствует средству измерений 2 разряда) и ГС-5 (соответствует рабочему средству измерений).
4.3 Виды приборов
Гониометр ГС-5
Фотография гониометра ГС-5 приведена на рис.12, 13. Прибор состоит из следующих основных узлов: зрительная труба (1), коллиматор для создания параллельного пучка лучей (2), столика (3) для установки исследуемого объекта и отсчетного лимба.
Рис. 12 — Гониометр ГС-5
Рис. 13 — Гониометр ГС-5
Фокусировка зрительной трубы и коллиматора производится маховичками (4 и 5) по шкалам (6 и 7).
Винты (8 и 9) служат для юстировки зрительной трубы и коллиматора относительно горизонтальной оси.
Геофизические исследование скважин
... формировании естественных электрических полей в скважине, заполненной буровым раствором на водной основе, играют потенциалы диффузионного происхождения. Исследования методом СП проводят, регистрируя диаграм ... электродом М, перемещающимся по стволу скважины, и электродом N, расположенным на земной поверхности близ устья скважины. Измерение в скважине потенциала самопроизвольной поляризации UПС ...
Зрительная труба со стойкой, в которой смонтирован микроскоп (10), крепится к алидаде (11).
Коллиматор закреплен неподвижно на основании (12).
В средней части основания жестко закреплена цилиндрическая ось, на которой установлены лимб, алидада и столик.
Для правильной установки измеряемого предмета, предусмотрен наклон столика в двух взаимно перпендикулярных направлениях, осуществляемый винтами (21).
Отсчетное устройство гониометра состоит из лимба, оптического микрометра и микроскопа (10).
Поле зрения отсчетного микроскопа изображено на рис.14. В левом окошке видны изображения диаметрально противоположных участков лимба и вертикальный индекс. В правом окне — деления шкалы оптического микрометра и горизонтальный индекс. Цена деления лимба 20??.
Рис. 14 — Поле зрения отсчетного микроскопа
Шкала оптического микрометра устроена так, что ее перемещение на 600 делений смещает верхнее изображение штрихов лимба относительно нижнего на 10?. Каждое деление шкалы соответствует 1/600 от 10?, т.е. 1??. Чтобы снять отсчет по лимбу, необходимо повернуть маховичок (22) оптического микрометра настолько, чтобы верхние и нижние изображения штрихов лимба в левом окне точно совместились (как на рис.14).
Число градусов будет равно ближайшей левой от вертикального индекса цифре. Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует отсчитанному числу градусов и нижним оцифрованным штрихом, отличающегося от верхнего на 180о. Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра в правом окне по левому ряду чисел. Число десятков секунд в том же окне по правому ряду чисел. Число единиц секунд равно числу делений между штрихами, соответствующими отсчету десятков секунд и неподвижным горизонтальным индексом. Положение, показанное на рис.14 соответствует отсчету 0о15?55??.
Гониометр ГС-2
Гониометр-спектрометр ГС-2 является оптическим контрольно-измерительным прибором лабораторного типа высокой точности, предназначенным для измерения в видимой области спектра углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел, пирамидальности их граней, кроме того, гониометр-спектрометр ГС-2 применяется для измерения показателя преломления и дисперсии прозрачных твердых тел по ГОСТ 5723-75 и для исследования качества оптических систем. [2]
Характеристики:
Увеличение автоколлиматора: 63Х
Фокусное расстояние объектива, мм: 674
Световой диаметр объектива, мм: 70
Поле зрения автоколлиматора: 32′
Цена деления лимба гониометра: 10»
Цена деления шкалы оптического микромкира: 0.5 «
Предельная погрешность при изметении угла одним приемом: 2 «
Расстояние от оси до оправы объектива автоколлиматора, мм, не менее: 240
Диапазон измерения плоских углов: от 0 до 360°
Масса объекта, помещаемого на столик, кг, не более: 8
Габаритные размеры, мм: 1150 х 685 х 650
Масса, кг: 190
Гониометр Г-5
Гониометр Г-5 предназначен для измерения углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел и пирамидальности призм. Гониометр Г-5 состоит из автоколлиматора, микроскопа, корпуса, столика с лимбом и осевой системой. Оптическая схема гониометра состоит из автоколлиматора и отсчетной системы. Автоколлиматор представляет собой телескопическую систему с внутренней фокусировкой. Отсчетное устройство состоит из подсветки, стеклянного лимба, мостика, оптического микрометра и отсчетного микроскопа.
Аппараты для воздействия на водонефтяные эмульсии магнитным полем
... В табл. 2 представлены некоторые свойства нефти и эмульсии ряда месторождений в зависимости от способа эксплуатации скважин. Таблица 2 Свойства нефти и эмульсии некоторых месторождений Месторождение, ... месторождение 5,0 860 10 100 Ватьеганское месторождение 8,5 870 15 110 В скважинах, оборудованных УЭЦН, эмульсеобразование происходит наиболее интенсивно. Средний поверхностно-объемный диаметр капель ...
Характеристики:
Увеличение автоколлиматора: 40Х
Фокусное расстояние объектива, мм: 400
Световой диаметр объектива, мм: 50
Поле зрения автоколлиматора: 50′
Предел разрешения автоколлиматора: 30“
Цена деления шкалы оптического микромкира: 1»
Предельная погрешность при изметении угла одним приемом: 5“
Предельная погрещность при измерении угла пирамидальности: 10»
Расстояние от оси до оправы объектива автоколлиматора, мм, не менее: 120
Наибольшее расстояние от столика до оси объектива автоколлиматора, мм, не менее: 30
Масса объекта, помещаемого на столик, кг, не более: 8
Габаритные размеры, мм: 610х260х370
Масса, кг: 30
Гониометр ГС-1М (Г1)
Гониометр-спектрометр ГС1М предназначен для высокоточного измерения углов между плоскими полированными гранями оптических деталей, измерения их показателя преломления, измерения дисперсии, угла наименьшего отклонения и пирамидальности призм.
Гониометр ГС-1, наравне с гониометрами ГС-2, Г-5М и ГС-5, до сих пор используется на оптических предприятиях. Гониометр ГС1 применяется:
- в оптическом приборостроении и машиностроении для измерения углов различных оптических деталей с плоскими гранями;
- на предприятиях, производящих оптическое стекло, для измерения показателя преломления;
- в метрологии;
- в научно-исследовательских институтах для оптико-физических исследований стекла и других материалов.
Гониометр-спектрометр ГС-1 является оптическим контрольно-измерительным прибором лабораторного типа высокой точности, предназначенным для измерения в видимой области спектра углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел и пирамидальности их граней, кроме того, для измерения показателя преломления и дисперсии прозрачных твердых тел по ГОСТ 5723-75 и для исследования качества оптических систем. Допускаемое отклонение при измерении любого углового интервала: ±1 угл.сек.
5. Инклинометры
Как известно, в бурение наклонных скважин одним из трудных и ответственных задач является ориентирование отклонителя для проведения зарезки с вертикального ствола. Ориентирование отклонителя связано с возможными ошибками, увеличивающимися с ростом глубины бурения.
Осуществить зарезку с вертикального ствола не представляется возможным провести на основе традиционно применяемой технике бурения. Интервалы искривления характеризуются возникновением осложнений и прихватов бурильного инструмента.
Это, в свою очередь, привело к необходимости создания новых, более совершенных поколений инклинометрических измерительных систем, с помощью которых осуществляется определения пространственного положения скважины.
Инклинометр, как измерительная система, используется в важнейшем технологическом процессе — строительстве скважин. По его показаниям маркшейдер контролирует соответствие профиля и плана скважины проектному заданию и корректирует соответствующим образом процесс бурения. Поэтому точность производимых измерений и оперативность их представления во многом определяют и стоимость затрат на построение скважины в целом.
Разработкой таких систем занимается ряд специализированных отечественных и зарубежных фирм. Однако отечественные инклинометры уступают зарубежным по техническим характеристикам, а последние имеют очень высокую стоимость.
В то же время, анализ научно — технических достижений наших ведущих предприятий аэрокосмической и приборостроительной отраслей показывает, что на базе своих разработок и научно — технических заделов они могут создавать отечественные инклинометры, конкурентоспособные на мировом рынке, как по своим техническим характеристикам, так и по стоимости.
Однако, несмотря на большой научный задел в области точного приборостроения, использование его для решения проблем инклинометрии требует дополнительного изучения и исследования. Поэтому все усилия, направленные на разработку инклинометрических систем, являются актуальными и своевременными.
5.1 Определение искривления скважин
В проектах на бурение проводка скважин предусматривается вертикальной или в заданном направлении (наклонно-направленные).
Направленное бурение проводят в тех случаях, когда кровлю пласта необходимо вскрыть в точках, проекция которых на земную поверхность смещена относительно устья скважины. Это требуется при кустовом бурении (рис.15,а) в случае, когда невозможно разместить оборудование непосредственно над объектом бурения (рис.15,б), при вскрытии крутопадающих пластов (рис.15,в) и т. п.
Рис.15 — Примеры применения наклонно-направленного бурения: а — кустовое бурение; б — вскрытие пласта под препятствием; в — вскрытие крутопадающего пласта под надвигом
Однако и при бурении вертикальных скважин за счет изгиба бурильных триб и вскрытия пластов различной твердости, залегающих под некоторым углом к горизонтальной поверхности, происходит отклонение ствола от вертикали, называемое искривлением скважины.
Информацию о фактическом положении ствола скважины необходимо иметь прежде всего технологам, с тем чтобы предотвратить значительные отклонения ствола от вертикали или заданного направления. Необходимо выявлять участки с резкими искривлениями, в которых может образоваться система желобов, приводящих к осложнениям при бурении, проведении геофизических исследований, при спуско-подъемах бурового инструмента, спусках обсадных колонн, фильтров. Кроме того, данные об искривлениях необходимо учитывать при геологических построениях, при определении месторасположения забоя, абсолютных отметок вскрываемых пластов и их нормальной мощности. Пространственное положение любой точки ствола скважины характеризуется двумя углами: углом искривления д (кривизны скважины) — отклонением оси скважины от вертикали (рис.16,а) и дирекционным углом в (рис.16,б)- углом между горизонтальной проекцией элемента оси скважины, взятой в направлении увеличения глубины скважины, и географическим меридианом.
Рис.16 — Проекция участка ствола скважины на вертикальную (а) и горизонтальную (б) плоскости.
Обычно вместо дирекционного угла пользуются магнитным азимутом ц, т. е. углом, отсчитываемым по ходу часовой стрелки между направлением на магнитный север См и горизонтальной проекцией элемента оси скважины.
Определение искривления скважины сводится к замерам положения в пространстве оси скважины, следующим один за другим. Причем в пределах каждого отрезка ось скважины отождествляют с прямой линией. Измерения в скважинах выполняют по точкам. В вертикальных скважинах расстояние между точками наблюдения l (шаг измерения) принимают равным 25м, в наклонно-направленных — 5 м.
При определении проекции ствола скважины условно принимают, что углы д и ц, полученные в нижней точке интервала исследования, остаются постоянными до следующей точки измерения. Плоскость, проходящую через вертикаль, и прямую линию, принимаемую в данном интервале за ось скважины, называют плоскостью искривления. Истинные значения угла отклонения д, а также величину горизонтальной проекции заданного интервала глубин определяют в плоскости искривления. [5]
Проекцию интервалов ствола скважины на вертикальную плоскость (рис.2, а) определяют как
(1)
где и — глубина нижней и верхней точек измерения.
Для определения абсолютной отметки вскрываемого i-го пласта вычисляют сумму вертикальных проекций от устья скважины до изучаемого интервала:
(2)
Горизонтальная проекция i-го интервала скважины , отклоненного на угол (рис. 16, б),
(3)
По данным измеренных углов и вычисленных значений горизонтальных проекций строят инклинограмму — проекцию оси скважины на горизонтальную плоскость (рис. 17).
Инклинограмму получают путем последовательного построения всех вычисленных значений , начиная с наименьшей глубины, и откладывают их в направлении измеренного угла ц. Соединив начальную точку первого интервала с конечной точкой последнего, получают общее смещение оси скважины от вертикали б на исследуемом участке. Величину смещения и его направление указывают на плане. Инклинограммы строят, как правило, в масштабе 1:200.
Рис.17 — Пример построения инклинограммы — горизонтальной проекции ствола скважины
Углы и азимуты отклонения в скважинах измеряют специальными скважинными приборами — инклинометрами. В зависимости от системы измерения все инклинометры можно объединить в три группы.
Первая группа объединяет приборы, в которых для измерения азимута служит магнитная стрелка (буссоль), а датчиком угла является отвес. Показания датчиков с помощью градуированных сопротивлений (потенциометров) преобразуются в электрические сигналы и по жиле кабеля передаются на поверхность (инклинометр на сопротивлениях).
Во вторую группу входят фотоинклинометры. В качестве указателя азимута служит буссоль, указателя угла — сферическое стекло с нанесенной сеткой углов наклона и шарик, свободно перемещающийся по этой сферической поверхности. Замеры проводят по точкам. Регистрация осуществляется в скважинном приборе путей фотографирования показаний датчиков на кинопленку.
Третья группа — это гироскопические инклинометры. В качестве датчика азимута используют гироскоп, который при вращении сохраняет заданное направление оси в пространстве. Датчиком угле искривления служит отвес. Измерения выполняют непрерывно по 6 стволу скважины.
Приборами, в которых датчиком азимута служит буссоль, измерения азимута можно проводить только в открытом стволе скважины Гироскопические инклинометры позволяют измерять азимут в скважинах, обсаженных металлической колонной, а также в разрезах, в которых естественное магнитное поле Земли аномально искажено местными полями.
В практике геологоразведочных работ на нефть и газ наиболее широко применяются инклинометры с дистанционным электрическим измерением, в которых датчиками служат градуированные электрические сопротивления.
Основная часть инклинометра — вращающаяся рамка, кинематическая схема которой показана на рис. 18. Центр тяжести рамки смещён, в результате чего при положении скважинного прибора в пространстве плоскость рамки устанавливается перпендикулярно к плоскости искривления скважины. В рамке размещен указатель азимута и угла. Указатель азимута состоит из магнитной стрелки 1 и градуированного электрического сопротивления 2 (кругового реохорда).
Рис. 18 — Схема конструкции измерительной части инклинометра на сопротивлениях
Круговой реохорд смонтирован на изоляционной панели и установлен под магнитной стрелкой. Магнитная стрелка выполнена из двух намагниченных стерженьков, которые закреплены в дюралюминиевом колпачке с агатовым подшипником. Подшипник насажен на острие оси 5. Стрелка снабжена изолированными от нее пружинными контактами 4.
Корпус, в котором смонтирован указатель азимута, закреплен на двух полуосях и под действием груза 5 занимает положение, при котором ось магнитной стрелки всегда ориентирована вертикально.
Датчик угла искривления состоит из отвеса 6, стрелки 7 и градуированного электрического сопротивления (углового реохорда) 8. Плоскость качания отвеса перпендикулярна к плоскости рамки и совпадает с плоскостью искривления скважины.
В инклинометре установлен электромагнит, который по команде с поверхности фиксирует или освобождает магнитную стрелку и отвес. С помощью коллектора с тремя контактными кольцами 9 и двумя парами щеток 10 к измерительной цепи подключаются с помощью переключателя П (рис. 19) либо реохорд угла наклона, либо датчик азимута.
Рис.19 — Принципиальная электрическая схема инклинометра
При изменении азимута магнитная стрелка пружинными контактами 4 закорачивает часть реохорда. Сопротивление незамкнутой части пропорционально азимуту ц. При измерении угла стрелка указателя угла отклонения, жестко скрепленная с отвесом, переместится на дугу д и закоротит реохорд. Сопротивление незакороченного участка реохорда пропорционально углу д.
ЦЖК — центральная жила кабеля; ОК — оплётка кабеля.
Углы отклонения измеряют при фиксированном положении всех чувствительных элементов. Для замеров и используют мостовую схему.
Три плеча моста имеют постоянное сопротивление и установлен! на поверхности в панели управления. Сопротивления и включаются при измерении углов, сопротивления и — при измерении азимута;
— общее сопротивление моста. Четвертое плечо слагается из сопротивления жилы кабеля, переменного сопротивление , предназначенного для компенсации изменения сопротивление жилы кабеля, и сопротивлений реохорда угла наклона или магнитной буссоли .
В одну диагональ моста АВ подключен источник тока Е, в другую диагональ моста MN — гальванометр G. Переменное сопротивление служит для компенсации моста при измерении или .
В настоящее время выпускаются инклинометры как для использования на одножильном кабеле, так и сбрасываемые в бурильную колонну (извлечение производится после подъема бурильной колонны либо с помощью овершота съёмной грунтоноски).
5.2 Феррозондовые инклинометры
Феррозонд, феррозондовый магнитометр, прибор для измерения и индикации магнитных полей (в основном постоянных или медленно меняющихся) и их градиентов. Действие феррозонда основано на изменении магнитного состояния ферромагнетика под воздействием двух магнитных полей разных частот. В простейшем варианте феррозонд состоит из стержневого ферромагнитного сердечника и находящихся на нём двух катушек: катушки возбуждения, питаемой переменным током, и измерительной (сигнальной) катушки. В отсутствие измеряемого магнитного поля сердечник под действием переменного магнитного поля, создаваемого током в катушке возбуждения, перемагничивается по симметричному циклу. Изменение магнитного потока, вызванное перемагничиванием сердечника по симметричной кривой, индуцирует в сигнальной катушке эдс, изменяющуюся по гармоническому закону. Если одновременно на сердечник действует измеряемое постоянное или слабо меняющееся магнитное поле, то кривая перемагничивания изменяет свои размеры и форму и становится несимметричной. При этом изменяется величина и гармонический состав эдс индукции в сигнальной катушке. В частности, появляются чётные гармонические составляющие эдс, величина которых пропорциональна напряжённости измеряемого поля и которые отсутствуют при симметричном цикле перемагничивания.
Как правило, феррозонд состоит из двух сердечников с обмотками, которые соединены так, что нечётные гармонические составляющие практически компенсируются. Тем самым упрощается измерительная аппаратура и повышается чувствительность феррозонда. Наиболее распространённые феррозондовые установки имеют следующие основные узлы: генератор переменного тока, питающий обмотку возбуждения, фильтр для нечётных гармонических составляющих эдс, подключенный на выходе измерительной катушки, усилитель чётных гармоник и выходной измерительный прибор. Феррозонды обладают очень высокой чувствительностью к магнитному полю (до 10-4-10-5 а/м).
Феррозонд применяют для измерения земного магнитного поля и его вариаций в частности, при поисках полезных ископаемых, создающих локальные аномалии геомагнитного поля; для измерения магнитных полей Луны, планет, межпланетного пространства; для обнаружения ферромагнитных предметов и частиц в неферромагнитной среде; в системах контроля за качеством выпускаемой продукции (магнитная дефектоскопия и др.).
Магнитная дефектоскопия основана на исследовании искажений магнитного поля, возникающих в местах дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов. Индикатором может служить магнитный порошок (закись-окись железа) или его суспензия в масле с дисперсностью частиц 5-10 мкм. При намагничивании изделия порошок оседает в местах расположения дефектов (метод магнитного порошка).
Поле рассеяния можно фиксировать на магнитной ленте, которую накладывают на исследуемый участок намагниченного изделия (магнитографический метод).
Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).
Измерителем поля в феррозондовом магнитометре является феррозонд (или магнитомодулярный датчик), представляющий собой катушку с ферромагнитным сердечником. Первичная обмотка сердечника возбуждается от вспомогательного звукового генератора частотой 200 гц. Под его воздействием меняется магнитная проницаемость материала сердечника, а это, вследствие законов индукции, приводит к тому, что во вторичной обмотке катушки возникает электродвижущая сила, пропорциональная вектору напряженности магнитного поля Земли, направленному вдоль оси сердечника.
Для измерения вертикальной составляющей феррозонд ориентируется по вертикали особым маятником, помещенным в кардановом подвесе. Последний снабжен демпфирующим устройством для быстрого затухания колебаний. Феррозонд подключается к измерительному блоку. В нем помещен звуковой генератор, переключатель поддиапазонов, переключатель компенсации магнитного поля, измерительный индикаторный прибор. Среди отечественных магнитометров к этому типу относится магнитометр М-17, предназначенный для измерения с точностью до 15 нТл.
Использование геомагнитных приборов на основе магнитных датчиков (феррозондов), обеспечивающих учет поправки дирекционного угла, позволяет избавиться от части погрешности измерения. Поэтому в ряде систем местоопределения магнитные датчики направления, представляющие, как правило, трехкомпонентные измерители магнитного поля Земли, дополняются другими приборами, позволяющими компенсировать искажения магнитного поля, возникающие из-за различных факторов. В качестве таких приборов наиболее часто используются датчики ускорения — акселерометры. Сочетание магнитных датчиков направления с акселерометром иногда называют бесплатформенным магнитным компасом.
Принцип работы этого прибора состоит в следующем. Магнитные датчики измеряют полный вектор магнитного поля Земли. Однако для вычисления направления необходимо знать не полный вектор, о только его горизонтальную составляющую. Для этого с помощью трехкомпонентного акселерометра определяется направление вертикали в приборной системе координат, после чего вычисляются величина и направление горизонтальной составляющей магнитного поля Земли по отношению к скважине, т.е. её направление. Устранения погрешностей, связанных с искажениями магнитного поля Земли, можно добиться путем предварительной калибровки прибора, для чего достаточно снять показания магнитных датчиков в четырех положениях, получающихся поворотом прибора на 90° в горизонтальной плоскости.
В настоящее время известны акселерометры тензорезистивного, пьезорезистивного и пьезоэлектрического типа. Однако пока они имеют значительные габариты и массу, а также энергопотребление. Более перспективным направлением можно считать создание чувствительных элементов (ЧЭ) датчиков ускорения на основе емкостного принципа преобразования с использованием электростатической компенсации на материалах из кремния. ЧЭ, разработанные на основе этой технологии, получили название микромеханических. Конструкция ЧЭ емкостного типа представляет собой плоский дифференциальный конденсатор, имеющий две неподвижные пластины и внутренний подвижный электрод. Для таких чувствительных элементов характерны потенциально высокая термоустойчивость, стабильность метрологических характеристик во времени, отсутствие шумов и самонагрева. Принцип действия емкостного акселерометра основан на измерении разности емкостей между подвижным электродом и неподвижными пластинами. При отсутствии воздействия ускорения воздушные зазоры между подвижным электродом и неподвижными пластинами одинаковы, и соответственно сохраняется равенство значений емкостей. При воздействии ускорения в каком-либо направлении изменяются величины воздушных зазоров, в результате чего появляется разность емкостей и токов, протекающих через эти емкости. С помощью дифференциального усилителя эта разность усиливается и преобразуется в выходное напряжение, пропорциональное величине ускорения. Акселерометры на основе емкостных чувствительных элементов позволяют измерять ускорения до нескольких десятков м/с2, имеют ток потребления в пределах единиц мА, могут быть выполнены в виде интегральных микросхем. Кроме акселерометров, в качестве корректоров геомагнитных приборов могут использоваться датчики угловой скорости на основе гироскопов, принцип действия которых основан но эффекте Саньяка. По круговому оптическому пути благодаря расщеплению луча свет распространяется в двух противоположных направлениях. Если система находится в покое относительно инерционного пространство, оба световых луча распространяются встречно по оптическому пути одинаковой длины, поэтому при сложении лучей в расщепителе нет фазового сдвига. Однако когда оптическая система вращается в инерциальном пространстве, между световыми волнами возникает разность фаз, пропорциональная угловой скорости вращения. Имеется также информация о создании гироскопов на основе электрохимических преобразователей, гирочувствительных пьезорезонансных датчиков, емкостных преобразователей.
Датчик направления (феррозонд) представляет собой три ортогонально расположенных датчика магнитного поля. На выходе феррозонда присутствует аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна углу поворота относительно магнитного меридиана Земли. Датчик ускорения (акселерометр) представляет собой три ортогонально расположенных емкостных датчика ускорения. На выходе присутствует сигнал, пропорциональный измеряемому ускорению. Датчик служит для устранения ошибки феррозонда, возникающей из-за негоризонтального расположения объекта относительно поверхности Земли.
5.3 Гироскопические инклинометры
Гироскоп — быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого может изменять своё направление в пространстве. Гироскоп обладает рядом интересных свойств, наблюдаемых у вращающихся небесных тел, у артиллерийских снарядов, у детского волчка, у роторов турбин, установленных на судах, и др. Свойства гироскопа к проявляются при выполнении двух условий:
1) ось вращения гироскопа должна иметь возможность изменять своё направление в пространстве;
2) угловая скорость вращения гироскопа вокруг своей оси должна быть очень велика по сравнению с той угловой скоростью, которую будет иметь сама ось при изменении своего направления.
Первое свойство уравновешенного гироскопа с тремя степенями свободы состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранять в мировом пространстве приданное ей первоначальное направление. Если эта ось вначале направлена на какую-нибудь звезду, то при любых перемещениях основания прибора и случайных толчках она будет продолжать указывать на эту звезду, меняя свою ориентировку относительно земных осей.
Второе свойство гироскопа обнаруживается, когда на его ось (или рамку) начинают действовать сила или пара сил, стремящиеся привести ось в движение (т. е. создающие вращающий момент относительно центра подвеса), движение гироскопа безынерционно.
Наиболее существенными признаками, характеризующими применяемые в технике разнообразные гироскопические приборы, являются: тип гироскопа, физический принцип построения чувствительного гироскопического элемента, тип подвеса, назначение гироскопические приборы.
Типы гироскопов. Различают два основных типа гироскопов: с тремя и двумя степенями свободы. Гироскопы с тремя степенями свободы делятся на уравновешенные, или астатические, и неуравновешенные, или позиционные.
Астатическим называется гироскоп, у которого центр тяжести совпадает с точкой пересечения осей карданова подвеса (т. е. с точкой подвеса).
Сила тяжести не влияет на движение оси такого гироскопа и её уходы при внешних возмущениях могут вызываться лишь моментами сил в осях подвеса (моменты сил трения и др.).
При отсутствии моментов внешних сил гироскоп называется свободным. Хотя астатические гироскопы не обладают избирательностью по отношению к заданному направлению, т. е. «направляющей силой», стремящейся привести ось гироскопа в определенное положение, они используются в ряде гироскопических приборов например, в гироскопах направления, гировертикалях и др., причём прецизионные гироскопы могут применяться без корректирующих устройств. [2]
Позиционным называется гироскоп, обладающий избирательностью по отношению к некоторому направлению; при отклонении его оси от этого направления возникает «направляющая сила», стремящаяся вернуть ось гироскопа в заданное положение. Для придания гироскопу позиционных свойств применяют два способа. Первый состоит в смещении центра тяжести гироскопа относительно точки подвеса. Он используется в гирокомпасах, у которых «направляющая сила» возникает при отклонении оси гироскопа от плоскости меридиана, и в гиромаятниках, у которых «направляющая сила» возникает при отклонении оси гироскопа от вертикали места. Другой способ состоит в применении астатического гироскопа и соответствующей системы коррекции, например маятниковой.
