Крутильный сейсмограф

 

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерения крутильных колебаний основания его корпуса. Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений . В крутильный сейсмограф дополнительно введены калибровочное устройство , позволяющее производить калибровку прибора как в лабораторных, так и в полевых условиях, а также подстройку и регулировку чувствительного элемента, фотоэлектрический преобразователь с электронной системой , включающей Л11нейный формирователь видеосигнала на приборе с зарядовой связью и обеспечивающее регистрацию смещения светового луча с высокой точностью и стабильностью. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 01. Ч 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) КРУТИЛЬНЫЙ СЕЙСМОГРАФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4286895/31-25 (22) 22.06 ° 87 (46) 23.01.89. Бюл. У 3 (71) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта (72) А.У.-Г.Барахоев, Д.Г.Гриднев, И.И.Науменко-Бондаренко, И.Л.Нерсесов и Ю.Н.Смирнов. (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 890310, кл. G 01 V 1/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

И 1116405, кл. G 01 Ч 1/16, 1984. (57) Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерения крутильных колебаний основания его корпуса.

Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений. В крутильный сейсмограф дополнительно введены калибровочное устройство, позволяющее производить калибровку прибора как в лабораторных, так и в полевых условиях, а также подстройку и регулировку чувствительного элемента, фотоэлектрический преобразователь с электронной системой, включающей линейный формирователь видеосигнала на приборе с зарядовой связью и обеспечивающее регистрацию смещения светового луча с вые сокой точностью и стабильностью.

2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1453347

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерений крутильных колебаний основания прибора.

Цель изобретения — повышение точности .и информативности измерений.

На фиг. 1 показана общая принци1 пиальная схема сейсмографа; на фиг. 2 — принципиальная схема электронной части.

Основные несущие и упругие элементы чувствительной системы выполнены из плавленного кварца.

Сейсмограф содержит корпус (не показан),монтажную рамку 1, нити подвеса подвижной рамки 2, подвижную рамку 3, первый технологический стержень 4, пульт 5 управления,концевые переключатели 6.1-6.2 полярности напряжения с регулировочными винтами 7.1-7.2, реверсивный электродвигатель 8, редуктор 9 с регулируемым передаточным числом, микрометрический узел 10, диск 11 переключения полярности питания двигателя, измерительную 12 и противодействующую 13 пружины, нить 14 подвеса катушки, постоянный кольцевой магнит 15, катушку 16, плоские спиральные токосъемные пружины 17.1

17.2, зеркало 18 угла поворота, осветитель 19, телевизионную камеру с фотоэлектрическим преобразователем 20 на приборах с зарядовой связью (ФПЗС), второй технологический стержень 21, блок 22 формирования сигнала, блок 23 вычисления кода, регистратор ?4.

Монтажная рамка 1, постоянный кольцевой магнит 15, фотоэлектрический преобразователь 20 и резьбовая втулка микрометрического узла 10 жестко закреплены на корпусе прибора. Катушка 16.æåñòêî скрепляется с кварцевыми горизонтальными стержнями. По оси симметриии катушки приваривается вертикальный кварцевый стержень, на котором закрепляется зеркало 18 и две токосъемные пружины 17.1-17.2, катушка 16, вторые концы токосъемных пружин 17.1-17.2, закрепленных на вторрм технологическом стержне 2 1, при помощи технологического кабеля соединены с регистратором 24. Катушка 16 подвешивается к подвижной рамке 3 с почощью вертикальных упругих нитей 14> которые крепятся к подвижной рамке

3 соосно нитям подвеса подвижной рамки 3. По оси кольцевого магнита

15 имеется сквозное цилиндрическое отверстие для нижней нити подвеса катушки. В качестве осветителя 19 в приборе могут быть использованы либо обычные миниатюрные лампы накаливания, либо световые диоды. В качестве ФПЗС 20 используются сканирующие фотопреобразователи на приборах с зарядовой связью. Применение

ФПЗС 20 позволяет получить информацию в цифровом виде и осуществлять дистанционную ее передачу на 3ВМ.

Концевые переключатели 6.1-6.2 е помощью винтов 7.1-7.2 крепятся к корпусу прибора. Зазор между переключателями может изменяться в зависимости от программы исследований крутильной системы. Переключение полярности питания реверсивного двигателя осуществляется при помощи диска 11 во время изучения характеристик крутильной системы. Электродвигатель 8 с помощью редуктора 9 соединен с микрометрическим узлом 10.

Телевизионная камера 25 (фиг.2) состоит из ФПЗС 20, видеоусилителя

26, формирователя 27 положения контролируемого параметра (световой полосы), тактового генератора 28.

Блок 29 формирования сигнала состоит из аналогового компаратора

30, D-триггера 31, делителя 32 частоты на два, элемента 2И 33, элемента 2ИЛИ 34.

Блок вычисления кода состоит из многоразрядного цифрового счетчика

35 и регистратора 36 памяти.

Принцип действия сейсмографа заключается в следующем. При повороте крутильной нити системы возникает электродвижущая сила (ЭДС) в катушке 16. Электрический сигнал снимается с токосъемных пружин 17.1-17.2 и регистрируется на регистраторе 24.

Одновременно при повороте крутильной системы отраженный от зеркала

18 световой луч в виде узкой полосы виэируется на ФПЗС 20 приемной телевизионной камеры 25 (фиг. 2).

Видеосигнал с выхода телевизионной камеры 25 поступает на вход (+) аналогового компаратора 30. На вход (-) компаратора подается фиксированное постоянное напряжение U . На выходе компаратора 30 появляются стандартизованные импульсы, положение

3347 нитей

15 !

40

55 з

t45 которых соответствует пространственному положению светового луча на поверхности ФПЗС 20 а число этих импульсов соответствует числу засвеченных элементов. Импульсы с выхода компаратора 30 подаются на делитель

32 частоты на два и íà R-вход D-триггера 31. На D-вход этого триггера постоянно подается сигнал логической единицы. Триггер переходит в состояние логической единицы при приходе импульсов конца строки с выхода С телевизионной камеры 25, а переход его в состояние логического нуля осуществляется по первому импульсу с выхода компаратора 30. Таким образом, на выходе D-триггера

3t формируется импульс, длительность которого пропорциональна расстоянию от начала ФПЗС 20 до положения края светового луча. Этот импульс поступает- на первый вход элемента 2И

33, на второй вход которого подаются тактовые импульсы с выхода Т °

На выходе элемента 33 формируются импульсы, число которых за строку сканирования ФПЗС 20 пропорционально расстоянию от края светового луча до начала ФПЗС 20. Эти импульсы далее подаются на один из входов элемента 2ИЛИ 34, на второй вход которого подаются импульсы с выхода делителя 32 частоты на два. На выходе элемента 2ИЛИ 34 осуществляется суммирование числа импульсов от начала

ФПЗС 20 до края световой полосы и половины числа импульсов ширины луча. На выходе элемента 2ИЛИ 34 число импульсов становится пропорциональным расстоянию от начала ФПЗС

20 до середины светового луча. Это число импульсов поступает на С-вход многоразрядного цифрового счетчика

35, где они суммируются за время сканирования строки. Далее параллельный код этого числа в момент действия импульса конца строки переписывается в регистр 36 памяти и затем поступает в устройства цифровой индикации 3? и регистрации 38.

Калибровка производится следующим образом.

Вручную или с помощью реверсивного электродвигателя 8 поворачивается микрометрический узел 10 на определенный угол. При этом обе пружины

12 и 13 либо растягиваются, либо сжимаются, а подвижная рамка 3 поворачивается вокруг своих подвеса подвижной рамки 2 на некоторый угол. Одновременно с поворотом подвижной рамки 3 поворачивается катушка 16 и зеркало 18. При этом происходит смещение световой полосы на ФПЗС 20. Затем снимаются отсчеты с микрометрического узла и регистратора 24. Снимая таким образом отсчеты вдоль всего ФПЗС 20 и соответствующие отсчеты по микрометрическому узлу 10, можно определить зависимости отсчета микрометрического узла 10 от угла поворота крутильной системы.

Для определения динамических характеристик прибора в нем предусмотрена возможность изменения амплитуды и частоты возмущающего сигнала. Для этого с помощью регулировочных винTQB 7.1-7.2 устанавливается необходимый зазор между концевыми переключателями 6.1-6.2, Затем с пульта 5 управления подается напряжение на электродвигатель 8, который через редуктор 9 вращает микрометрический узел 10 со сменой реверса при помощи концевых переключателей б . 1-6 .2 и диска 11 пере слючения полярности питания двигателя. Меняя зазор между перекжочателями 6.1-6.2, а также передаточное числс редуктора 9 можно снимать амплитудна-частотные характеристики прибора.

Формула изобретения

1. Крутильный сейсмограф, содержащий корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде катушки, подвешенной на вертикальной упругой нити в магнитном поле постоянного магнита, электродинамический преобразователь и регистратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений, в него дополнительно введено калибровочное устройство, содержащее подвижную рамку, измерительную и противодействующую пружины, микрометрический узел с двумя концевыми переключателями полярности электрического напряжения, снабженными винтами регулировки зазора между ними, реверсивный электродвигатель, редуктор с регулируемым передаточным числом, пульт управления, фотоэлектрический преобразователь с электрон53347

5 14 ной системой, состоящей из приемной телевизионной камеры с датчиком видеосигнала на приборе с зарядовой связью, блок формирования сигнала, блок вычисления кода, устройство цифровой индикации и регистрации, при этом выход телевизионной камеры соединен с входом блока формирования сигнала, выход которого связан с входом блока вычисления кода, выход которого подключен к устройству цифровой индикации и регистрации, при этом один конец противодействующей пружины соединен с подвижной рамкой, а другой связан с корпусом прибора, один конец измерительной пружины соединен с подвижной рамкой, а другой — с микрометрическим узлом, который посредством редуктора соединен с электродвигателем, электрически связанным через концевые переключатели с пультом управления.

2. Сейсмограф по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок формирования сигнала содержит аналоговый компаратор, D-триггер, элемент

2И, элемент 2ИЛИ и делитель частоты на два, при этом выход видеосигнала телевизионной камеры соединен со входом аналогового компаратора, выход аналогового компаратора связан с

R-входом D-триггера и входом делителя частоты на два, выход делителя частоты на два подключен к первому входу элемента 2ИЛИ, выход тактовых импульсов телевизионной камеры подключен к первому входу элемента 2И, второй вход этого элемента связан с выходом D-триггера, а выход элемента

2И соединен с вторым входом элемента

2ИЛИ, выход синхроимпульсов конца строки приемной телевизионной камеры

1 подключен к С-входу D-триггера.

3. Сейсмограф по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок вычисления кода содержит многоразрядный цифровой счетчик и регистр памяти, 2О при этом выход элемента 2ИЛИ блока формирования сигнала соединен с Свходом цифрового счетчика, выходы цифрового счетчика поразрядно подключены к D-входам регистра памяти, 25 а выходы регистра памяти соединены с устройствами цифровой индикации и регистрации, выход синхроимпульсов конца строки приемной телевизионной камеры подключен к R-входу многоразрядного цифрового счетчика и Свходу регистра памяти.

1453347

Составитель Т.Райкова

Техред H.Äèäûê Корректор В. Гирняк.Редактор И.Шулла

Ф

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

Заказ 7281/43 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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