Способ регистрации поступательного движения и наклона грунта

 

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к регистрации длиннопериодных колебаний, и может быть использовано для выделения слабых сейсмических сигналов на фоне помехи. Цель изобретения - повышение точности измерений поступательных перемещений и увеличение разрешающей способности измерений наклонов грунта. Два идентичных вертикальных сейсмометра устанавливают на общем основании, повернув их корпуса в противоположные стороны на равные углы ±30° относительно продольных осей сейсмометров, которые при этом располагают горизонтально. Суммируя или вычитая сигналы сейсмометров, выделяют перемещения и наклоны постамента относительно продольных осей сейсмометров. Повышение точсности измерений горизонтальных перемещений достигается при этом исключением помехи-наклона путем ее вычитания из сигнала горизонтального сейсмометра, установленного так, что его продольная ось направлена параллельно продольным осям вертикальных сейсмометров. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) С 01 V 1/16

ОПИСЛНИ ИЭОБРЕТ НИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHSIM

ПРИ ГННТ СССР (21). 4391 982/31-25 (22) 14.03.88 (46) 07.05.90. Бюл, .К - 17 (71) Институт физики Земли им. О.И.Шмидта АН СССР (72) B.À. Колесников, А.P).Yàð÷åíêoâ и 1О.О.Старовойт (53) 550.834 (088.8) (56) Харин Д.А., Симонов Л,И, Сеймоприемник ВБП-6 для раздельной регистрации линейных перемещений и поворотов грунта. — В кн,: Сейсмические приборы, вью,5, P. Наука, 1969, с, 51-66.

Авторское свидетельство СССР

9 1436081, кл. G 01 V 1/16, 1 986. (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ И НАКЛОНА ГРУНТА (57) Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к регистрации длиннопериодных колебаний, и может быть использовано для выделения слабых

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к регистрации длиннопериодных сейсмических колебаний, и может быть использовано, в частности, для выделения и регистрации слабых сейсмических сигналов на фоне помехи.

Пель изобретения — повьппение точности измерений поступательных перемещений и увеличение разрешающей способности измерений наклонов грунта, На .чертеже приведена схема расположения сейсмометров.

„„80„„1562875 Л1 сейсмических сигналов на фоне помехи.

Пель изобретения — повышение точности измерений поступательных перемещений и увеличение разрешающей способности измерений наклонов грунта, Два идентичных вертикальных сейсмометра устанавливают на общем основании, повернув их корпуса в противоположо ные стороны на равные углы +30 относительно продольных осей сейсмометров, которые при этом располагают горизонтально. Суммируя или вычитая сигналы сейсмометров, выделяют перемещения и наклоны постамента относительно продольных осей сейсмометров.

Повышение точности измерений горизонтальных перемещений достигается при этом исключением помехи-наклона путем ее вычитания из сигнала горизонтального сейсмометра, установленного так, что его продольная ось направлена параллельно продольным осям вертикальных сейсмометров. 1 ил.

На схеме показаны вертикальные 1 и 2 и горизонтальный 3 сейсмометры, продольные оси 4.1, 4.2.и 4.3 соответствующих сейсмометров, установочные винты 5;1, 5,2 и 5.3, массы 6.1, 6.2 и 6.3 и подвесные пружины 7.1 и

7,2 маятников соответствующих сейсмометров.

Способ осуществляется следующим образом.

Сейсмометры 1 — 3 устанавливаются на едином постаменте таким образом, 1562875

PI 4 — (3) 11 1 13

D

»с

Е„,Е„, Х, Zs<»Езг»X3

Zs< Zsz u Xs

l чтобы их продольные оси были строго параллельны, При этом используют идентичные вертикальные сейсмометры

1 и 2 которые с помощью установоч»

5 ных винтов 5,1 и 5,2 поворачивают в противоположных направлениях относительно продольных осей на угол cL+ = +30, стремясь при этом сохранить строгую горизонтальность положения их продольных осей, Горизонтальный сейсмометр 3 располагается так, чтобы его продольная ось была расположена в плоскости, параллельной продольным осям вертикальных сейсмометров. При этом с помощью установочных винтов

5.3 он настраивается на тот же период, что и маятники вертикальных сейсмометров.

Уравнения движения сейсмометров могут быть записаны в следующем виде:

Ез< + 20ЯЕ +ЯвЕв, = -Е +

YZ s<

16

+ — — — — «+ да nd о + (31

25 о

Езг + 20ЯгЕзг +>s Езг = -Е +

УЕы

+ — — — «+ gsind. М,<31 о <- г»

I ° 2 XYs

Х + 2DQX +63 Х = -Х +

5 з 5 5 в 19

gI + <» 1з» (1) 30

*б . Где Е»Х»У»

Z Х, Y и Z,X, Y — соответственно вертикальная н горизонтальная составляющие поступательных уско35 рений скоростей и смещений грунта;

oC — наклоны основания от40 оси;

eL0 — установочный угол поворота оснований вертикальных маятников относительно продоль- 45

НОЙ Оси» угловые ускорения наклонов оснований относительно. продольной и поперечной осей; приведенные длины маятников частота собственных .копебаний маятников; постоянная затухания;

55 соответственно ускорения, скорости и переме ще н ия ма я тн иков соответствующих вертикальных и гОризон-. тального сейсмометров, отнесенные к центрам их качаний.

Для современных маятников с приведенными длинами порядка 0,5 м и максимальными перемещениями не более

1 мм получаем оценку в предположении равенства поступательных ускорений грунта по осям Z, Y, Х:

II

YZs< YZsz YXs — — -(2 10 (Е Х)

1 1 1 г 3 (» / °

Учитывая, что повороты грунта от.— носительно ортогональных осей примерно равны между собой, получаем для вертикальных маятников, повернутых на углы о(= «30, IIp q 1г» l = — 0 5 м в случае гармонических коле-" баний с периодами Т > 20 с оценку ь

-г

Р1,. Р1, 10 sinsÊ.

Аналогично для горизонтального маятника получаем

lI о 1 5.10 g, В соответствии с полученными оценками уравнение (1) примет вид I г.

° I

z + 20О5Е +Изz = -z—,Я ЫО ф »

II 2

Zs + 2K3aZea +И5Е г = -Е +

+ gsind,«(,;

Х, + 20QsXs +(,Х, = -Х вЂ” ф. (2) Будем рассматривать для простоты вынужденные движения маятников в об2« ласти длинных периодов Т,,1 > Т р3

Из (2) получаем г

Ы Е, =-Е-gsinW<»

Я Zsq = -Z + gsindоk;

Р,Х, =-Х-@ .

В сейсмометрах осуществляется преобразование перемещений маятников

Z <, Zsq, Х б а пропорпиональEII Ie электрические сигналы с некоторой постоянной крутизной преобразования

П< П 02 — Перепишем

5 зг (3) для напряжений на выходах сейсмометров:

1562875

4 П1 +П - °

2 К

Й г °

Вычитая их сигналы, получим электрический сигнал, пропорпиональный наклону грунта

2fgsinQ eL

U = U — ЪС.

5 2 <

Наконец, вычитая из сигнала горизонтального сейсмометра сигнал разности У -Б,, получим сигнал, пропорциональный ускорению горизонтального перемещения грунта, в сличае, если с,= 30

U (U -V) х э

2 у.ink

+ — --- — — — = — — — при

2 т

Q Ю

6.

sin с 0,5.

Полученные путем соответствующего подключения выводов сейсмометров 1-3

-(Z/Ó - f gsingog/у ; /Qs+ $ Кз1М. /Ы, U = - Х/я,- д /Ы, . ц

Суммируя электрические .. сигналы вертикальных сейсмометров, получаем сигнал, пропорпиональный уско рению вертикальной составляющей перемещений грунта: сигналы U4 — U регистрируются на носитель записи.

Формула изобретения

Способ регистрации поступательного движения и наклона грунта, заключающийся в установке на общем основании

10 двух вертикальных сейсмометров маятникового типа с одинаковыми периодами собственных колебаний и параллельными продольными осями, разделении вертикальных поступательных перемещений и

15 наклонов грунта суммирования сигналов сейсмометров и их регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений поступательных перемещений и увеличения разрешающей способности измерений наклонов грунта, используют сеймометры с одинаковыми чувствительностями преобразователей, осуществляют повороты оснований сейсмометров в проти— воположных направлениях относительно о их продольных осей на угол 30 при сохранении горизонтальности положения осей,. осуществляют повторное суммирование сигнала наклонов грунта с сиг30 налом установленного на том же осно.— вании параллельно продольным осям вертикальных сейсмометров горизонтального сейсмометра с той же чувствительностью. преобразования и тем же периодом собственных колебаний и регистрируют горизонтальные перемещения грунта.

Составитель Д,Заргарян

Редактор Л.Гратилло Техред M,Õoäàíè÷ Корректор Н.Ревская

Заказ 1063 Тираж 41 5 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101