Источник поперечных сейсмических волн (его варианты)

 

Изобретение относится к технике возбуждения сейсмических сигналов для цепей сейсморазведки методом поперечных волн. Цепь изобретения - увеличение интенсивности воздействия на грунт. На излучающей плите 1 закреплены опорные стойки 11 с валом 13, на котором установлены неподвижный первый магнитопровод 2 с обмотками 7 и 8 и подвижный второй магнитопровод , состоящий из двух подвижных частей 3 и 4 с обмотками 9 и 10. Обмотки 7 и 8 соединены последовательно и подключены к источнику питания. К обмоткам 9 и 10 присоединены ключи. При подаче от источника питания с полярностью напряжения от обоих пар магнитопроводов возникают силы, действующие на магнитопровод 2 в одном направлении. Меняя полярность , меняют направление действующей силы. Таким образом удается увеличить амплитуду силы, а с ней интенсивность воздействия на грунт, не увеличивая габаритов магнитопроводов . 2с.п. ф-лы, 9 ил. С б (Л ч W 15 ////////7 Д /w Х/ /// /А /////// /////X у7//// /// S 7 2 86 Ю 4. rsd ;о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

15ц 4 С 01 V 1/053

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 8 6 76

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3873215/24-25 (22) 27.03.85 (46) 15.02 ° 87. Вюл. 9 6 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В,В,Ивашин, С.А.Симкин, Г,В.Милорадова и В.А.Перцев (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 693292, кл. G 01 Ч Г/053, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1073722, кл. G 01 V 1/053, 1982. (54) ИСТОЧНИК ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН (ЕГО ВАРИй1ТЫ) (57) Изобретение относится к технике возбуждения сейсмических сигналов для цепей сейсморазведки методом поперечных волн, Цель нзобретенияувеличение интенсивности воздействия на грунт. На излучающей плите 1 эакреплены опорные стойки l l с валом

13, на котором установлены неподвижный первый магнитопровод 2 с обмотками 7 и 8 и подвижный второй магнитопровод, состоящий из двух подвижных частей 3 и 4 с обмотками 9 и 10.

Обмотки 7 и 8 соединены последовательно и подключены к источнику питания. К обмоткам 9 и 10 присоединены ключи. При подаче от источника литания с полярностью напряжения от обоих пар магнитопроводов возникают силы, действующие на магннтопровод

2 в одном направлении. Меняя полярность, меняют направление действующей силы. Таким образом удается увеличить амплитуду силы, а с ней интенсивность воздействия на грунт, не увеличивая габаритов магнитопроводов. 2с.п. ф-лы, 9 ил.

1290219

Изобретение относится к технике возбуждения сейсмических сигналов невзрывным способом, применяемой в разведочной геофизике, в частности в сейсморазведке методом поперечных волн, Целью изобретения является увеличение интенсивности воздействия на грунт, 1

На фиг.) изображена конструктивная схема источника нонеречных сейсмических волн по первому варианту на фиг.2-5 — варианты схем включения его обмоток; на фиг. 6 и 7— временные диаграммы токов в обмотках и электромагнитных сил, иллюстрирующие работу устройств; на фиг,8— конструктивная схема источника поперечных сейсмических волн по второму варианту; на фиг.9 — схема включения

его обмоток.

Источник поперечных сейсмических волн по первому варианту (фиг.1} содержит излучающий элемент, выполненный, например, в виде излучающей плиты 1, а также первый магнитопровод 2 и второй магнитопровод, состоящий иэ двух частей 3 и 4, размещенных по разные стороны магнитопровода 2. Магнитопроводы 2-4 . имеют пазы, обращенные в сторону общих воздушных зазоров 5 и 6 между магнитопроводами. Магнитопровод 2 укреплен на излучающей плите l a магнитопроводы 3 и 4 выполнены подвижными. Возможна другая схема установки магнитопроводов 2-4, в которой магнитопроводы 3 и 4 укреплены на излучающей плите .1, магнитопровод 2 выполнен подвижным. В пазы магнитопровода 2 уложены две обмотки 7 и 8, а в пазы магнитопроводов 3 и 4 уложены две дополнительные обмотки 9 и

10, причем обмотки 7 и 9, а также

8 и 10 образуют две пары обмоток, уложенных в пазы, обращенные в сторо ну общих для каждой пары воздушных зазоров 5 и 6. На излучающей плите 1 закреплены опорные стойки 11, в которых установлены подшипники )22 скольжения. Магнитопроводы 3 и 4 закреплены на валу 13, проходящему через осевое отверстие в магнитопроводе 2 и опирающемуся на подшипники

l2. Пружины 14 фиксируют магнитопроводы 3 и 4 в исходном положении, К излучающей плите 1 прикреплены снизу передающие элементы 15, которые

25 за

40 эаглубпены в грунт и предназначены для передачи к нему возмущающего, усилия.

Обмотки 7 и 8 магнитопровода 2 соединены между собой последовательно и подключены к источнику 16 питания (фиг.2). Обмотки 7 и 8 могут быть соединены также параллельно, по дифференциальной схеме, а могут не иметь ни одной общей точки. Источник 16 питания может быть как нереверсивным, т.е. обеспечивающим формирование импульсов тока в обмотках одной полярности, так и реверсивным, т.е, обеспечивающим формирование импульсов тока в обмотках различных полярностей.

К обмоткам 9 и !О присоединены управляемые ключи )7 и )8. В качестве ключей 17 и 18 могут быть использованы различные коммутирующие устройства, как управляемые, так и неуправляемые, имеющие как одностороннюю, так и двухстороннюю проводимость, Например, ключи 17 и 18 могут быть выполнены в виде полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, динисторов, транзисторов, оптоэлектронных приборов и т,п., а также механических и электромеханических коммутаторов. реле, герконов и т.п. При использовании в качестве ключей 17 и )8 управляемых коммутирующих устройств источник

16 питания может быть как реверсивным, так и нереверсив ым, а при использовании в качестве ключей 17 и

18 неуправляемых вентилей наиболее целесообразно применение реверсивного источника 16 питания, Кроме схемы на фиг.2 возможны и другие варианты схем включения обмоток источника поперечных сейсмических волн. Так, в схеме на фиг.3 к источнику 16 питания подключены обмотки 9 и 10, а к обмоткам 7 и 8 присоединены ключи 19 и 20; в схеме на фиг.4 к источнику питания 16 подключены обмотки 8 и 9, а к обмоткам 7 и 10 присоединены ключи 21 и

22; в схеме на фиг.5 к источнику 16 питания подключены обмотки 7 и 10, а к обмоткам 8 и 9 присоединены ключи 23 и 24 ° Все схемы на фиг,2-5 объединяет общая закономерность: в каждой паре обмоток, уложенных в пазы, обращенные в сторону общих воздушных зазоров (для пары обмоток

1290219

7 и 9 общим является воздушный зазор

5, а для пары обмоток 8 и 10 общим является воздушный зазор 6), одна обмотка подключена к источнику питания, а ко второй обмотке присоединен ключ.

На фиг.6 и 7 кривая 25 — временная диаграмма тока в обмотках 7 и

8; кривая 26 — временная диаграмма тока в обмотке 9; кривая 27 — времен- 10 ная диаграмма электромагнитной силы отталкивания, действующей между магнитопроводами 2 и 3; кривая 28— временная диаграмма электромагнитной силы притяжения, действующей между магнитопроводами 2 и 4.

Источник поперечных сейсмических волн по первому варианту работает следующим образом, В исходном состоянии под действи- 20 ем пружин 14 магнитопроводы 3 и 4 занимают среднее положение, так что воздушные зазоры 5 и 6 одинаковы.

В начальный момент времени (фиг.6) на обмотки 7 и 8 от источника 16 питания подается напряжение, например, полярностью, указанной на фиг.2, и одновременно замыкается один из ключей, например ключ 17, В обмотках 7 и 8 формируется импульс 30 тока 1, направление. которого показано на фиг.2, а временная диаграмма — на фиг.6 (кривая 25). При этом в обмотках 9 и 10 индуктируются

ЭДС, полярность которых указана на 35 фиг,2.

Индуцированная в обмотке 9 ЭДС ,вызывает вторичный ток i, направле1ние которого показано на фиг.2, а временная диаграмма — на фиг.6 40 (кривая 26). В момент времени t, (фиг.6) когда ток достигает нулевого значения, ключ 17 размыкается. Протекание токов i< и i в обмотках 7 и 9 соответственно вызыва- 45 ет появление магнитных потоков Ф, и

Ф„, охватывающих указанные обмотки так, как это показано на фиг.l, Взаимодействие магнитных потоков Ф

1 и Ф с токами 1(и 1 приводит к 50 в оз никно в ению пары электромагнитных сил Г, отталкивания между магнитопроводом 3 и левой половиной магнитопровода 2, направление действия которых показано на фиг. l, а временная диаграмма — на фиг.7 (кривая 27) .

Индуцированная в обмотке 10 ЭДС не вызывает в ней вторичного тока, так как этому препятствует разомкнуиый ключ 18, В результате протекания тока i по обмотке 8 в правой половине магнитопровода ? формируе1ся магнитный поток Ф, охватывающий обмотки 8 и 10 так, как это показано на фиг.l, и вызывающий появление пары электромагнитных сил F притяжения между магнитопроводом 4 и правой половины магнитопровода 2, направление действия которых показано на фиг.l, а временная диаграмма — на фиг.7 (кривая 28).

Результирующая сила, действующая на магнитопровод 2, представляет собой сумму электромагнитных сил отталкивания F< от .магнитопровода

3 и притяжения Г к магнитопроводу

4. Результирующая сила передается жестко связанной с магнитопроводом

2 излучающей плите 1 а от нее через передающие элементы 15 грунту, в результате чего возбуждаются сейсмические волны.

Для изменения направления действия результирующей силы на противоположное необходимо в момент времени t (фиг,6) замкнуть ключ 18, а ключ 17 оставить разомкнутым. В этом случае между правой половиной магнитопровода 2 и магнитопроводом 4 действует электромагнитная сила отталкивания, а между левой половиной магнитопровода 2 и магнитопроводом 3 — электромагнитная сила притяжения, При использовании в качестве ключей 17 и 18 неуправляемых вентилей изменение направления действия возмущающей силы источника попереч— ных сейсмических волн достигается изменением полярности напряжения источника 16 питания, Источник поперечных сейсмических волн по первому варианту работает аналогично описанному и в тех случаях, когда магHHTQIIpoBQ I 3 и 4 укреплены на излучающей плите 1, а магнитопровод 2 выполнен подвижным (при этом возмущающая сила передается на излучающую плиту 1 через магнитопроводы 3 и 4) или при включении обмоток 7-10 по любой из схем, приведенных на фиг,3 — 5, Источник поперечных сейсмических волн по второму варианту (фиг,8) содержит излучающий элемент, выполненный, например, в виде излучающей плиты 29, а также первый магнитопро5 129021 вод, состоящий из двух частей 30 и 31 и второй магнитопровод 32, причем магнитопроводы 30 и 31 размещены по разные стороны магнитопровода 32. Иагнитопроводы 30-32 имеют пазы, обращенные в сторону общих воздушных зазоров 33 и 34 между магнитопроводами. Иагнитопровод 32 укреплен на излучающей плите 29, а магнитопроводы 30 и 3! выполнены под- !О вижными. Возможна другая схема установки магнитопроводов 30-32, в которой магнитопроводы 30 и 31 укреплены на излучающей плите 29, а магнитопровод 32 выполнен подвижным. В !5 пазы магнитопроводов 30 и 31 уложены две обмотки 35 и 36, а в пазы магнитопровода 32 уложена дополнительная обмотка 37. На излучающей плите 29 закреплены опорные стойки 20

38, в которых установлены подшипники 39 скольжения. Иагнитопроводы 30 и 31 закреплены на валу 40, проходящему через осевое отверстие в магнитопроводе 32 и опирающемуся на подшипники 39. Пружины 4! фиксируют магнитопроводы 30 и 31 в исходном положении. К излучающей плите 29 прикреплены снизу передающие элементы 42, которые эаглублены в грунт 30 и предназначены для передачи к нему возмущающегося усилия.

Для увеличения амплитуды перемещения излучающей плиты 29 при недостаточной массе подвижных магнитопроводов 30 и 31 к последним могут быть прикреплены дополнительные пригруэы (на фиг.8 не показаны).

Обмотка 37 магнитопровода 32 подключена к источнику 43 питания, а 40 к обмоткам 35 и 36 магнитопроводов

30 и 31 присоединены управляемые ключи 44 и 45 (фиг, 9), Источник питания 43 может быть как нереверсивным, так и реверсив- 45 ным. В качестве ключей 44 и 45 могут быть использованы различные коммутирующие устройства как управляемые, так и неуправляемые, имеющие как одностороннюю, так и двухсторон- 50 нюю проводимость, Например, ключи ,44 и 45 могут быть выполнены в вице полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, динисторов, транзисторов, оптоэлектронных приборов и т.п., а также механических и электромеханических коммутаторов: реле, герконов и т.п. При использовании в качестве ключей 44 и 45 управляемых коммути9 б рующих устройств источник 43 питания может быть как реверсивным, так и нереверсивным, а при использовании в качестве ключей 44 и 45 неуправляемь|х вентилей наиболее целесообразно применение реверсивного источника

43 питания.

Источник поперечных сейсмических волн по второму варианту работает следующим образом, В исходном состоянии под действием пружин 41 магнитопроводы 30 и

31 занимают среднее положение, так что воздушные зазоры 33 и 34 одинаковы,.

В начальный момент времени (фиг.б) на обмотку 37 от источника питания 43 подается напряжение, например, полярностью, укаэанной на фиг.9, и одновременно замыкается один из ключей, например ключ 44, В обмотке 37 формируется импульс тока i направление которого показано на фиг.9, а временная диаграмма— на фиг,б (кривая 25). При этом в обмотках 35 и 36 индуктируются ЭДС, полярность которых указана на фиг.9.

Индуцированная в обмотке 35 ЭДС вызывает вторичный ток i>, направление которого показано на фиг.9, а временная диаграмма — на фиг.б (кривая 26). В момент времени t, (фиг.б), когда ток iä достигает нулевого значения, ключ 44 размыкается. Индуктированная в обмотке 36 ЭДС не вызывает в ней вторичного тока, так как этому препятствует разомкнутый ключ

45. В результате протекания токов и 1 в магнитопроводах формируются магнитные потоки Ф, и Ф2 причем поток Ф охватывает одновременно об-! мотки 36 и 37, а поток Фд — только обмотку 35, Направление магнитных потоков Ф< и Ф указано на фиг.8.

Взаимодействие магнитных потоков

Ф! и Ф с токами 1., и 1 приводит к возникновению пары электромагнитных сил F отталкивания между магнитопроf водами 32 и 30, направление действия которых показано на фиг,8, а временная диаграмма — на фиг.7 (кривая

27). В ro же время магнитный поток .Ф вызывает появление пары электро( магнитных сил Г притяжения между магнитопроводами 32 и 31 направление действия которых показано на фиг.8, а временная диаграмма — на фиг.7 (кривая 28).

1290219

Результирующая сила, действующая на магнитопровод 32, представляет собой сумму электромагнитных сил отталкивания Fi от магнитопровода 30 и притяжения F к магнитопроводу 3). 5

Результирующая сила передается жестко связанной,с магнитопроводом 32 излучающей плите 29, а от нее через передающие элементы 42 грунту, в ре— зультате чего возбуждаются сейсмичес- fo кие волны.

Для изменения направления действия результирующей силы на противоположное необходимо в момент времени 1:0 (фиг.б) замкнуть ключ 45, а ключ 44 оставить разомкнутым. В этом случае между магнитопроводами 32 и

31 будет действовать электромагнитная сила отталкивания, а между магнитопроводами 32 и 30 — электромаг- нитная сила притяжения.

При использовании в качестве ключей 44 и 45 неуправляемых вентилей изменение направления действия возмущающей силы источника поперечных

25 сейсмических волн достигается изменением полярности напряжения источника 43 питания, Источник поперечных сейсмических волн по второму варианту работает аналогично описанному и в том слу.— чае, когда магнитопроводы 30 и 31 укреплены на излучающей плите 29, а магнитопровод 32 выполнен подвижным; при этом возмущающая сила передается 35 на излучающую плиту 29 через магнитопроводы 30 и 31, Использование изобретения позволяет повысить интенсивность воздействия на грунт без увеличения габаритов магнитопроводов, что увеличивает интенсивность возбуждаемых сейсмических волн и тем самым поднимает сейсмическую эффективность источника.

Источник поперечных сейсмических 45 волн по второму варианту по сравнению с первым вариантом позволяет снизить расход меди, так как содержит не четыре, а три обмотки, и расход электротехнической стали, иду- 50 щей на изготовление среднего магнитопровода. В то же время источник по первому варианту имеет более широкий диапазон регулирования выходных характеристик, чем второй вариант> за 55 счет возможности варьирования схем включения обмоток.

Фор мул а из о бретения

1,Источн. ик поперечных сейсмических волн, содержащий излучающий элемент, а также два магнитопровода> центральный и боковой, с пазами, об ращенными в сторону общих воздушных зазоров между магнитопроводами, причем боковой магнитопровод выполнен из двух частей, размещенных по разные стороны центрального магнитопровода, один из магнитопроводов укреплен на излучающем элементе, а другой выполнен подвижным, в пазы одного из магнитопроводов уложены две обмотки, и блок управления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения интенсивности воздействия на грунт, обе части бокового магнитопровода поджаты к центральному магнитопроводу, в пазы которого уложены две дополнительные обмотки, в каждой паре обмоток, уложенных в пазы, обращенных в сторону общих воздушных зазоров, одна обмотка подключена к источнику питания, а к второй обмотке присоединен ключ, при этом ключи разных обмоток подключены с возможностью попеременного замыкания цепей своих обмоток, 2. Источник поперечных сейсмических волн, содержащий излучающий элемент, а также центральный и боковой магнитопроводы с пазами, обращенными в сторону общих воздушных зазоров между магнитопроводами> причем бокоВоН магнитопровод выполнен иэ двух частей, размещенных по разные стороны центрального магнитопровода, один иэ магнитопроводов укреплен на излучающем элементе, а другой выполнен подвижным, в пазы каждой части бокового магнитопровода уложена обмотка, и блок управления, о.т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения интенсивности воздействия на грунт, обе части бокового магнитопровода поджаты к центральному магнитопроводу, в пазы которого уложена дополнительная обмотка, подключенная к источнику питания, а к каждой обмотке бокового магнитопровода присоединен ключ, при этом ключи разных обмоток подключены с воэможностью попеременного замыкания цепей своих обмоток, 1290219

1290219

12902) 9

Составитель Райкова

Техред А. Кравчук Корректор А. Обручар.

Редактор Н.Горват

Заказ 7896/42 Тираж 752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13Î35, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4