Сейсмоприемник

 

Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических колебаний и может быть использовано для регистрации колебаний поверхности планеты. Цель изобретения - обеспечение возможности дистанционной перестройки частоты сейсмоприемника за счет переключения жесткости упругих элементов, а также расширение диапазона перестройки частоты сейсмоприемника за счет изменения числа возбуждаемых инертных масс. За счет установки упругих элементов в цилиндрические сосуды с электрореологической жидкостью при подключении кольцевых электродов , установленных в сосудах, к источнику питания происходит затвердевание соответствующих участков жид-кости и тем самым изменение числа рабочих витков пружийы - переключение ее жесткости. Изменение частоты собственных колебаний сейсмоприемника обеспечивается также изменением числа колеблющихся масс за счет фиксации их к стержню с помощью электродов , вставленных в дополнительные сосуды с электрореологической жидкостью . 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1374161 (59 4 G 01 V 1/16

1 с (I13,; И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4094645/31-25 (22) 18. 07. 86 (46) 15.02.88, Бюл. ¹ 6 (71) Научно-производственное объедине. ние космических исследований при АН

АЗССР (72) К.Х. Исмаилов и И.И. Шваченко (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 416649, кл. G 01 V 1/16, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 890306, кл. G 01 Ч 1/16, 1979, (54) СЕИСМОПРИЕМНИК (57) Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических колебаний и может быть использовано для регистрации колебаний поверхности планеты. Цель изобретения — обеспечение возможности дистанционной перестройки частоты сейсмоприемника за счет переключения жесткости упругих элементов, а также расширение диапазона перестройки частоты сейсмоприемника за счет изменения числа возбуждаемых инертных масс. За счет установки упругих элементов в цилиндрические сосуды с электрореологической жидкостью при подключении кольцевых электродов, установленных в сосудах, к источнику питания происходит затвердевание соответствующих участков жид"кости и тем самым изменение числа рабочих витков пружи*ы — переключение ее жесткости. Изменение частоты собственных колебаний сейсмоприемника обеспечивается также изменением числа колеблющихся масс за счет фиксации их к стержню с помощью электродов, вставленных в дополнительные сосуды .с электрореологической жидкостью. 2 з,п. ф-лы, 4 ил.

137416

Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических колебаний, возбуждаемых землетрясениями, взрывами и другими источниками, и может быть использовано для размещения на межпланетных космических носителях .при регистрации сейсмических колебаний поверхностей планет.

Цель изобретения — обеспечение 10 воэможности дистанционной перестройки частоты сейсмоприемника за счет переключения жесткости упругих элементов, а также расширение диапазона перестройки частоты сейсмоприемника 15 эа счет изменения числа возбуждаемых инертных масс.

На фиг. 1 схематически показан сейсмоприемник; на фиг. 2 — конструкция упругого элемента в цилиндричес- 20 ком сосуде с электрореологической жидкостью; на фиг. 3 — конструкция дополнительного цилиндрического сосуда с вертикальным электродом; на фиг. 4— блок-схема подключения источника напряжения к электродам цилиндрических сосудов.

Сейсмоприемник (фиг. 1) содержит внешнюю инертную массу в виде верти- ЗО кальной цилиндрической трубы 1-1 и вставленные друг в друга внутренние инертные массы 1-2, 1-3, ..., 1-N, . соответственно. Инертные массы подвешены на упругих элементах (например, цилиндрических винтовых пружинах)

2-1, 2-2. ..,, 2-N и свободно перемещаются одна внутри другой в зазорах, заполненных смазкой с заданной вязкостью, например техническим вазели- 4р ном. К внутренней инертной массе

1-N жестко прикреплен ферромагнитный стержень 3, который пропущен через прорези 4 и является сердечником дифференциально-индуктивного измеритель- 45 ного преобразователя линейных перемещений, включающего диэлектрический каркас 5, в пазах которого находятся обмотки 6, и установленного внутри корпуса 7. Каждый упругий элемент 5О

2-1, 2-2, 2-3, ..., 2-N помещен в ци- линдрический сосуд 8-1, 8-2, 8-3, 8-N соответственно. В нижней части внутри каждой инертной массы

1-1, 1-2. .. °, 1-(N-1) вертикально размещены дополнительные цилиндрические сосуды 9-1, 9-2, 9-3, ..., 9- (N-i) с вставленными в них вертикальными электродами 10-1, 10-2, 1 2

° ... 10-(N-1), которые жестко связаны со стержнем 3.

На внутренней поверхности цилиндрических сосудов 8-1, 8-2, ..., 8-N размещены вдоль оси цилиндра группа кольцевых электродов, которые соединены с соответствующими выводами устройства 11 при помощи гибких проводников 12, запрессованных в колодку 13, размещенную на корпусе 7. Внутренние поверхности дополнительных цилиндрических сосудов 9-1, 9-2, 9-(N-1) выполнены проводящими, которые также соединены с соответствующими выводами 11 при помощи проводников

12.

В каждом цилиндрическом сосуде 8 (фиг. 2), .выполненном из диэлектрического материала, размещены внутри и кольцевых электродов 14, к которым подключены гибкие проводники 12. Сосуд 8 заполнен электрореологической жидкостью 15, в которой находится упругий элемент 2. К инертной массе 1 сосуд 8 крепится с помощью, например, эпоксидного компаунда. Узел крепления упругого элемента 2 к инертной массе

1 с целью упрощения фигуры не показан.

На внутреннюю поверхность каждого дополнительного цилиндрического сосуда 9 (фиг. 3), выполненного из диэлектрического материала, наклеена медная фольга 16 с помощью, например, эпоксидного компаунда. Все сосуды 9 заполнены электрореологической жидкостью 17, фольга 16 соединена с гибким проводником 12. К соответствующей инертной массе 1-1, ..., 1-(N-1), соответствующие сосуды 9-1, ..., 9-(N-1) крепятся с помощью, например, эпоксидного компаунда, При этом все цилиндрические сосуды 8 и 9 гальванически изолированы от соответствующих инертных масс 1, вертикальных электродов 10 и упругих элементов 2 соответственно, а все инертные массы 1, стержень 3, все упругие элементы 2, корпус 7 и все вертикальные электроды 10 гальванически связаны между собой.

Схема подключения источника напряжения к электродам 14 и фольге 16 (фиг. 4) содержит группы из M триггеров 18 и ключевых элементов 19, источник 20 постоянного напряжения, М входов установки 2 1 триггеров 18, М выходов 22 сброса триггеров 18 и

M выходов 23 ключевых элементов 19, 1374161

Для настройки многоконтурной цепи в резонанс на другую частоту можно варьировать значениями коэффициентов жесткости К„, ..., К упругих элементов 2-1, ..., 2-N и суммарной массой колеблющихся корпусов, так как известно, что собственная частота

55 где M = И (n + 1)-1 и определяется суммой кольцевых электродов 14, равных и Н штук, и дополнительных сосудов 9, равных (N — 1) штук, При этом прямые выходы триггеров 18-1,..., 18-М соединены с управляющими входами соответствующих ключевых элементов 19-1, 19-2, ..., 19-М, информационные входы которых объединены меж- 1О ду собой и подключены к выходу источника 20 напряжения, выходы 23-1, 23-M ключевых элементов 19-1,..., 19-М соединены с соответствующими электродами 14 и фольгой 16 с помо- 15 щью проводников 12, а входы установки 21 и сброса 22 триггеров 18 соединены с соответствующими выходами устройства управления сейсмоприемника, например ЭВМ (не показана). 20

Сейсмоприемник работает следующим образом.

Вначале все триггеры 18 устанавливаются в нулевое состояние подачей единичного потенциала на их входы 22 сброса.

При воздействии на грунт силы, направленной по вертикали, корпус 7 смещается на некоторую величину относительно состояния покоя. При этом инер-30 тная масса в виде суммы соответствующих масс 1-1, 1-2, ..., 1-N, масс упругих элементов 2-1, ..., 2-N, масс сосудов 8-1, ..., 8-N и 9-1, ° ...

9-(N-1), масс электродов 10-1, 10-(N-1) и массы стержня 3 сохраняет состояние покоя. После снятия воздействия на грунт инертная суммарная масса начинает совершать свободные колебания, возбуждая последовательно соотц) ветствующие контуры сейсмоприемника.

Колебания соответствующих инертных масс 1-1, ..., 1-N относительно грунта или относительно корпуса 7 преобразуются с помощью системы стержень

3 — обмотки 6 дифференциально-индуктивного измерительного преобразователя перемещений в электрические колебания, которые далее могут быть усилены и поданы на регистрирующее устройство. свободных колебаний суммарной массы

m определяется по формуле

1 1о К m где К вЂ” жесткость соответствующего упругого элемента 2, на котором подвешена суммарная масса m а количество значений с, равно N n.

Суммарная масса колеблющихся корпусов 1-1, ..., 1-N может изменяться дискретно от величины массы 1-N рав1

N ной т,1, до массы m = mI путем под1 = 1 ключения фольги 16 соответствующих дополнительных сосудов 9-1, 9-(N-1) и кольцевых электродов 14 соответствующих сосудов 8-1, 8-N к источнику 20 постоянного напряжения. Например, для получения суммарной, колеблющейся массы из корпусов 1-N и 1-(М-1) необходимо фольгу 16 дополнительного сосуда 9-(N-1) и все кольцевые электроды 14 сосудов

8-1, ..., 8-(N-2) подключить к источнику 20 постоянного напряжения. Для этого на входы установки 21 соответствующих триггеров 18 необходимо подать единичный потенциал. При этом на прямых выходах этих триггеров 18 . устанавливается единичный потенциал,, который поступает на управляющие входы соответствующих ключей 19, открывая их, и источник 20 постоянного напряжения подключается к фольге 16 дополнительного сосуда 9-(N-1) и ко всем кольцевым электродам 14 сосудов 8-1, ;... 8-(N-2), что вызывает затвердевание электрореологической жидкости 15 и 17, находящейся в со- судах 9-(N-1) и 8-1, ..., 8-(N-2), Происходит жесткая фиксация масс

1-1, ..., 1-(N-2) к корпусу 7, так как упругие элементы 2-1, ..., 2†.(N-2) не могут деформироваться, а массы 1-N и 1-(N-1) жестко фиксируются к стержню 3, так как вертикальный электрод 10-(N-1) через затвердевшую жидкость 17 жестко соединен с фольгой 16 дополнительного сосуда

9-(N-1). Таким образом, на упругом элементе 2-(N-1) величина колеблющейся массы равна сумме масс 1-N u

1-(N-1) .

Аналогично изменение коэффициентов жесткости К„, ..., К упругих элементов 2-1, ..., 2-N осуществля1374161 ется путем подключения соответствующих кольцевых электродов 14 соответствующих сосудов 8 к источнику

20 напряжения. Известно, что жесткость цилиндрических винтовых пружин

5 обратно пропорциональна числу ее витков, а подключение соответствующего кольцевого электрода 14 к источнику

20 постоянного напряжения приводит к затвердеванию электрореологической жидкости 15, находящейся между соответствующим электродом 14 и витком соответствующего упругого элемента

2, т.е. уменьшается число витков пружины и увеличивается ее жесткость, формула изобретения

Сейсмоприемник, содержащий в одном корпусе не менее двух чувствительных элементов, каждый из которых состоит из инертной массы, упругого элемента и демпфера, а также измерительный преобразователь линейных перемещений, неподвижный элемент которого установлен на корпусе, причем инертные массы выполнены в виде различных по высоте и диаметру цилинд. ров, соосно вставленных один в другой с возможностью перемещения по верти30 кали, при этом цилиндры в верхней части через упругие элементы связаны, друг с другом и корпусом, а сквозь нижние части проходит стержень, жестко связанный с внутренним цилинд- 35 ром и подвижным элементом измерительного преобразователя, о т л и ч а .— ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности дистанционной. перестройки частоты сейсмоприемника эа счет регулировки жесткости упругих элементов, каждый упругий элемент помещен в цилиндрический сосуд с электрореологической жидкостью, закрепленный на верхней части цилиндра, на внутренней поверхности цилиндрического сосуда размещена группа кольцевых электродов, соединенных через ключи с источником напряжения, причем каждый цилиндрический сосуд гальванически изолирован от цилиндра и упругого элемента, которые гальванически связаны между собой и с источником напряжения.

2. Сейсмоприемник по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что измерительный преобразователь выполнен дифференциально-индуктивным с ферромагнитным подвижным элементом.

3. Сейсмоприемник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки частоты сейсмоприемника эа счет изменения числа возбуждаемых инертных масс, в нижней части внутри каждого цилиндра вертикально размещены дополнительные цилиндрические сосуды с электрореологической жидкостью, в которую помещен вертикальный электрод, жестко связанный со стержнем и гальванически соединенный с источником напряжения, причем внутренние поверхности дополнительных цилиндрических сосудов выполнены проводящими и соединены через ключи с источником напряжения, а наружные изолированы от цилиндрической трубы.

1374161

Фиг.2

1374161

Составитель Т. Райкова

Корректор И. Муска

Техред А.Кравчук

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 571/42 Тираж 522

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн ктная 4