Крутильный сейсмометр

 

КРУТИЛЬНЫЙ СЕЙСМШЕТР, содержащий корпус, чувствительный элемент и ферромагнитный диск, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет обеспечения внутренней калибровки, .в него дополнительно введены возбудитель колебаний, контактный узел, механизм возврата и арретирующее устройство , закрепленное на корпусе, при этом контактный узел жестко закреплен на ферромагнитном диске и расположен в его диаметральной плоскости перпендикулярно плоскости чувствительного элемента, а .возбудитель колебаний и механизм возврата жестко закреплены на корпусе и связаны с контактным узлом, причем ферромагнитный диск установлен с возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (1l) .ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3430209/,18-25 (22) 29.04.82 (46) 23.04.84, Бюп. Ф 15 (72) В.Т.Левшенко (71) Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (53) 550.834(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 641372, кл. 4 01 Ч 1/16, 1976.

2.,Авторское свидетельство СССР

Р 828149, кл. Q 01 Ч 1/16, 1979. (54)(57) КРУТИЛЬНЫЙ СЕЙСМОИЕТР, содержащий корпус, чувствительный элемент и ферромагнитный диск, о т -л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет обеспечения внутренней калибровки, .а него дополнительно введены возбудитель колебаний, контактный узел, механизм возврата и арретирующее уст..ройство, закрепленное на корпусе, при этом. контактный узел жестко закреплен на ферромагнитном диске и расположен в его диаметральной плоскости перпендикулярно плоскости чувствительного элемента, а .возбудитель колебаний и механизм возврата жестко закреплены на корпусе и связаны с контактным узлом, причем ферромагнитный диск установлен с воэможностью H0BQ рота вокруг вертикальной оси относи- g тельно корпуса.

1087937

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано для измерения крутиль4 ных колебаний в сейсмометрии и разведочной геофизике. 5

Известен крутильный сейсмометр, содержащий корпус, преобразователь инертную массу, поднес нэ радиально ориентированных пластин и три подвижных диска(! g. !

О

Недостатком сейсмометра является то, что инертная масса, подвешенная на радиально ориентированных пласти-, нах, реагирует не только на крутильные колебания, но также на горизонтальные колебания, что снижает точность измерения крутильной компоненты колебания.

Наиболее близким к изобретению о технической сущности является крутильУ ный сейсмометр, содержащий корпус, чувствительный элемент и ферромагнитный диск, при этом чувствительный элемент размещен в диаметральной плоскости ферромагнитного дискаГ2 g.

Недостатком известного устройства

Э является низкая точность измерения динамических характеристик сейсмич ::ких сигналов. Это вызвано тем, что амплитуда ЭДС, возбуждаемой в ка-зо тушке сейсмическим сигналом, пропорциональна величине горизонтальной составляющей Н геомагнитного поля.

Поскольку, для территории СССР эта величина изменяется в пределах 35

0,1-0,4 Э, то и ЭДС, возбуждаемая одним и тем же сейсмическим сигналом, но в разных регионах может отличаться в 4 раза, что существенно ограничивает воэможность использо-о 40 вания прибора.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения внутренней калибровки.

Указанная цель достигается тем, 45

О что в сейсмометр, содержащий корпус, чувствительный элемент и ферромагнит1 ный диск, дополнительно введены возбудитель колебаний, контактный узел, механизм возврата и арретирующее устройство, закрепленное на корпусе, при этом контактный узел жестко закреплен на ферромагнитном диске и расположен в его диаметральной плоскости перпендикулярно плоскости чувст 5 внтелЪного элемента, а возбудитель колебаний и механизм возврата жестко закреплены на корпусе и связаны с контактным узлом, причем ферромагнитный диск установлен с воэможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно корпуса.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого сейсмометра.

Сейсмометр состоит из возбудителя 1 (например, пьезоэлемент), связанного посредством контактного узла 2-с ферромагнитным диском 3 и жестко ук.репленным на корпусе 4, чувствительного элемента 5, с вертикальной осью 6, механизма 7 возврата и арретирующего устройства 8.Устройство работает следующим образом.Сейсмометр устанавливается корпусом 4 в грунт таким образом, что плоскость чувствительного элемента 5 ориентируется вдоль горизонтальной составляющей геомагнитного поля.

Перед проведением измерения сейсмического сигнала арретирующее устройство 8 освобождает ферромагнитный диск 3, который получает возможность свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси 6. Посредством возбуди-с теля 1 через контактный узел 2 и механизм 7 возврата, ферромагнитному диску 3 вместе с чувствительным элементом 5 сообщают эталонные гармонические колебания постоянной

I частоты и амплитуды, которые вызывают появление ЭДС в чувствительном элементе 5. Механизм 7 возврата обеспечивает постоянный прижим контактного узла 2 к возбудителю 1. Величина этой

ЭДС будет зависеть только от величины горизонтальной составляющей геомагнитного поля Н, поскольку частота и амплитуда колебаний, генерируемых возбудителем 1, известны и задаются с высокой степенью точности постоянными для любой точки наблюдений. После этого арретирующее устройство 8 воз- действует на ферромагнитный диск 3 и жестко закрепляет его относительно корпуса 1. Далее проводится непосредственная регистрация сейсмичес -. кого сигнала. Поскольку амплитуда и частота генерируемого возбудителем сигнала известны, то сопоставляя ЭДС калибровочного сигнала и

ЭДС возбужденную сейсмическим сигналом, можно с высокой степенью точности определить истинную амплитуду

"ейсмического сигнала. Изготовлеwe контактного узла 2 из материала с малой магнитной проницаемостью

937

Составитель М.Спасский

Техред Л.Коцюбняк Корректор О.Тигор

РедактоР О.Черниченко

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2667/43

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1087 (например, стекло) и размещение его в диаметральной плоскости диска, перпендикулярной плоскости чувствительного элемента, позволяет получить минимальное искажение внешнего геомагнит- 5 ного поля вблизи чувствительного элемента. Механизм возврата 7 может быть реализован на основе упругих пластин, пружин, пьезоэлемента, включенного в противофазе к возбудителю и др. 10

Возбудитель может быть выполнен в виде генератора колебаний пьезоэлектрического,механического, гидравлического и друг.х типов. Если возбудитель выполнен на основе генератора 15 пьезоэлектрического типа, колебание задается посредством изменения во времени напряжения на поверхности пьезоэлемента. В этом. случае пластинка из пьезоэлектрика совершает вследствие 2р обратного пьезоэлектрического эффекта вынужденные механические колебания, амплитуда и частота которых зависят от амплитуды и частоты внешнего электрического поля. 25

Возбудитель механического типа может представлять собой привод (например, электромотор), снабженный кулачковым валом, который при вращении сообщает ферромагнитному диску ЗО посредством контактного узла гармонические колебания, амплитуда которых зависит от эксцентриситета кулачкового механизма, а частота от скорости вращения привода. Для увеличения стабильности задаваемых частот и амплитуд сейсмометр может быть снабжен несколькими идентичными, закрепленными на корпусе блоками, состоящими из возбудителя, контактного узла и механизма возврата. В зависимости от поставленных задач, возбудители этих блоков могут работать синфазно, про" тивофазно и со сдвигом по фазе.

Расчеты и опыты на сейсмометре, подтверждают, что при использовании возбудителей на основе генераторов пьезоэлектрического типа ферромагнитному диску сообщаются контролируемые колебания в диапазоне частот

1-10 Гц, 10-100 Гц с амплитудами в пределах 10 - 10 мм, а при использоо. ванин возбудителей механического типа генерируются колебания с частотой

0,3-30 Гц, с амплитудами 10 -10 мм.

Использование таких контрольных сигналов позволяет повысить точность измерения крутильной компоненты колебания в 3-4 раза по сравнению с известным устройством.