Вибрационный стенд для исследования и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры

 

Сущность: вибрационный стенд для шлифования и эталонирования сеисморазведочнои аппаратуры содержит основание 1 с укрепленным в нем посредством пьезоэлектрических пакетов 2 центрирующий элемент, четыре поршня 3. 4. 5 в виде мембран , расположенных попарно по обе стороны пакетов пьезоэлектрических элементов и связанных с основанием периферийными частями Центрирующий элемент 6 жестко связан с внутренними .поршнями, имеет сквозной осевой канал 7 соединяющий полости между парами внешних и внутренних поршней Канал и полости заполнены жидкостью Жесткий шток 8 соединяет внешние поршни, причем один из них жестко связан со столом 9 Поршень 5 выполнен гофрированным прямоугольно с возможностью подсоединения шайбы 10 с буртиком. Контрольный датчик выполпон е виде СВЧ-генератора на диоде 2 з п ф-лы, 1 ил № С.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я15 6 01 \/ 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ Л

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770754/25 (22) 22. 1 2,89 (46) 15.09.92. Бюл. N 34 (71) Специальное конструкторское бюро сейсмического приборостроения и Научноисследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им, Н,Г. Чернышевского (72) Д.А, Усанов, И.Г. Пимштейн, А.В. Скрипаль, В,Н. Проскуряков и П.А. Турлов (56) Авторское свидетельство СССР

Й 656010, кл. G 01 V 1/16. 1977, Авторское свидетельство ССГ Р г«1 700849, кл. G 01 N 1/16. 1978, (54) ВИБРАЦИОННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ICCЛЕДОВАНИЯ И ЭТАЛОНИРОВАНИЯ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНОЙ АППАРАТУРЫ (57) Сущность: вибрационный стенд для шлифования и эталонирования сеисморазИзобретение относ 1тся к разведочной геофизике и предназначено для лабораторных исследований и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры.

Известно также устройство для исследования сейсморазведочной аппаратуры в лабораторных условиях, выполненное в виде виброплатформы, стол которой сообщается с возбудителем механических колебаний посредством гидравлической системы. содержащей поршни разных сечений, причем поршень малого сечения связан со столом виброплатформы, а поршень большого сечения связан с пьезоэлектрическим преобразователем. В устройстве не предусмотрен контроль параметров механических колебаний стола, а использова Ы,. 1762285 А1 ведочной аппаратуры содержит основание

1. с укрепленным в нем посредством пьезоэлектрических пакетов 2 центрирующий элемент, четыре поршня 3. 4. 5 в виде мембран, расположенных попарно по обе стороны пакетов пьезоэлектрических элементов и связанных с основанием периферийными частями. Центрирующий элемент 6 жестко связан с внутренними поршнями. имеет сквозной осевой канал 7. соединяющий полости между парами внешних и внутренних поршней, Канал и полости заполнены жидкостью. Жесткий шток 8 соединяет внешние поршни, причем один из них жестко связан со столом 9. Поршень 5 выполнен гофрированным прямоугольно с возможностью подсоединения шайбы 10 = буртиком. Контрольный датчик вь полнен в виде СВЧ-генератора на диоде Ганна. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. ние контрольного датчика приводит к появлению нерегистрируемых компонент вектора смещения стола, что снижает точность устройства в целом.

Наиболее близким по совокупности общих признаков к предлагаемому является вибрационный стенд для исследования и калибровки сейсмоприемников, содержащий основание. на котором укреплен возбудитель механических колебаний, выполненный в виде пакетов пьезоэлектрических преобразователей, по разные стороны которого расположен стол и контрольный датчик, связанные между собой центрирующим элементом.

Однако данное устройство не обеспечивает необходимой точности для исследова1762285

55 ния и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры, Это обусловлено тем, что величина механических колебаний, моделируемых при помощи данного устройства, сравнима с величиной сейсмических помех, искажающих результаты измерений. Кроме того, поршень контрольного датчика устройства соединен с возбудителем платформы, поэтому показания такого датчика зависят от весовых, центровых и других характеристик нагруженной платформы, что приводит к неоднозначности показаний контрольных датчиков. Указанные недостатки в целом существенно снижают точность устройства, Целью изобретения является снижение уровня помех при возбуждении, а также расширение области применения устройства при сохранении диапазона частот и повышение точности измерений.

Поставленные цели достигаются тем, что в вибрационный стенд для исследования и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры, содержащий основание, центрирующий элемент, связанный с основанием посредством пакетов пьезоэлектрических элементов, собранных на центрирующем элементе, стол и контрольный датчик, жестко связанный с основанием, ось чувствительности которого совпадает с осью центрирующего элемента, введены четыре поршня. выполненные в виде мембран с жесткими центрами, при этом поршни расположены попарно по обе стороны пакетов пьезоэлектрических элементов и связаны периферийными частями с основанием, центрирующий элемент, жестко связанный с внутренними поршнями, имеет сквозной осевой канал, соединяющий полости между парами внешних и внутренних поршней и образующий вместе с ними обьем, заполненный жидкостью, внутри осевого канала расположен жесткий шток, соединяющий внешние поршни, причем один из их жестко связан со столом, второй из наружных поршней выполнен в виде прямоугольно гофрированной мембраны с возможностью подсоединения шайбы с буртиком, а контрольный датчик выполнен в виде СВЧ-генератора на диоде Ганна, к выходу которого подключен отрезок разомкнутой коаксиальной линии. центральный проводник которой выступает эа пределы внешнего проводника и отстоит на расстоянии t < Л /10 от поверхности шайбы, где Л— длина волны СВЧ-генератора.

Устройство поясняется чертежом. где изображен разрез стенда.

Вибрационный стенд содержит основание 1, на котором укреплен возбудитель механических колебаний 2, выполненный в виде пакетов пьезоэлектрических элементов, по разные стороны которого попарнс расположены поршни 3, 4, 5. Поршни 3 связаны между собой центрирующим элементом 6, который имеет сквозной осевой канал

7, соединяющий полости между парами внешних и внутренних поршней и образующий вместе с ними объем, заполненный жидкостью, внутри осевого канала 7 расположен жесткий шток 8, соединяющий внешние поршни 4, 5 причем поршень 4 жестко связан со столом 9, а поршень 5 выполнен в виде прямоугольно гофрированной мембраны с надетой на нее шайбой 10 с цилиндрическим краевым буртиком, с внешней стороны поршня 5 расположен контроль-. ный датчик, жестко связанный с основанием

1 и выполненный в виде СВЧ-генератора 11 на диоде Ганна, к выходу которого подключен отрезок разомкнутой коаксиальной линии 12, центральный проводник 13 которой выступает за пределы внешнего проводника и отстоит на расстоянии! < Л/10 от поверхности шайбы, где Л вЂ” длина волны

СВЧ-генератора 11, причем ось отрезка коаксиал ьной линии 12 совмещена с осью симметрии центрирующего элемента.

Устройство работает следующим образом.

Пакеты пьезокерамических элементов возбудителя механических колебаний 2, подключенные к генератору синусоидального напряжения в противофазе, раскачивают центрирующий элемент 6, который смещает внутренние поршни 3 в осевом направлении, Гидравлическая развязка стола

9 и поршня 5 от центрирующего элемента C возбудителя механических колебаний, обеспечивает отсутствие у данных элементое конструкции компонент вектора колебаний. не совпадающих с центральной осью штока.

Перемещение поршней вызывает переток жидкости через канал 7. Интенсивность перетока в основном определяет диссипативные потери, обеспечивающие сглаживание частотной характеристики устройства в зоне главного резонанса его гидромеханической колебательной системы. При заданноР вязкости рабочей жидкости и фиксированной длине канала 7 требуемое начальное затухание в ненагруженном устройстве устанавливается экспериментально изменением просвета канала 7 за счет подбора диаметра жесткого штока 8 так. чтобы максимум амплитуды в районе главногс резонанса (10 Гц) отличался от плоского рабочего участка характеристики

17б2285

55 (15„,250 Гц) не более чем на 3 дБ. Нагружение рабочего стола 9 испытуемым датчиком

14 приводит к смещению резонансной частоты влево, при этом указанная выше разница может превысить уровень 3 дБ, т.к. проницаемость канала 7 частотно зависима и растет с уменьшением частоты колебаний гидромеханической системы. Этот нежела.тельный эффект компенсируется подбором диаметра шайбы 10, что вносит дозированную несимметрию в соотношении эффективных сечений верхней и нижней пар поршней и увеличивает таким образом интенсивность перетока жидкости по каналу. а следовательно и активные потери гидромеханической системы устройства. Таким образом, требуемое затухание в процессе эксплуатации устройства обеспечивается не изменением вязкости жидкости или изменением просвета канала, что всегда технически сложно, а простым подбором шайбы с буртиком, изменяющей эффективную площадь гофрированной мембраны.

Это позволяет легко корректировать и температурные изменения частотной характеристики устройства, и поддерживать постоянство его метрологических свойств в достаточно широком диапазоне температур.

СВЧ-генератор 11 на диоде Ганна контрольного датчика излучает электромагнитную волну, которая формируется отрезком коаксиальной линии 12, направляется на поверхность шайбы 10 и, отражаясь от поверхности шайбы 10, взаимодействует с

СВЧ-генератором, который таким образом, работает в автодинном режиме. Принцип работы автодинного генератора состоит в изменении режима работы генератора при изменении внешней нагрузки. роль которой в данном случае выполняет колеблющаяся шайба, Изменение режима работы автодинного генератора может выражаться либо в изменении тока, протекающего через активный элемент генератора (диод Ганна), либо в изменении падения напряжения на активном элементе. В процессе колебаний. совершаемых шайбой 10 происходит изменение расстояния от поверхности шайбы до центрального проводника отрезка коаксиальной линии, Это приводит к изменению фазы электромагнитной волны. отраженной от поверхности шайбы и провзаимодействовавший с СВЧ-генератором. В результате с выходных клемм генератора снимается переменный сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний поверхности шайбы 10, 5

Примененный датчик регистрирует только вертикальную (осевую) компоненту вибраций.

На основании эксперимен. ального исследования влияния расстояния I от центрального проводника 13 коаксиальной линии до поверхности шайбы 10 на чувствительность датчика. установлено, что при

I < А/10чувствительность контрольногодатчика к вибрациям увеличивается, что приводит к повышению точности контроля вибраций.

Формула изобретения

1. Вибрационный стенд для исследования и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры, содержащий основание, центрирующий элемент, связанный с основанием посредством пакетов пьезоэлектрических элементов, собранных на центрирующем элементе, стол и контрольный датчик, жестко связанный с основанием, ось чувствител ьности которого совпадает с осью центрирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня помех при возбуждении, введены четыре поршня. выполненных в виде мембран с жесткими центрами. при этом поршни расположены попарно по обе стороны пакетов пьезоэлектрических элементов и связаны периферийными частями с основанием, центрирующий элемент, жестко связанный с внутренними поршнями, имеет сквозной осевой канал, соединяющий полости между парами внешних и внутренних поршней и образующий вместе - ними объем, заполненный жидкостью. внутри осевого канала расположен жесткий штосоединяющий внешние поршни. причем один из них жестко связан со столом.

2, Стенд по и. 1, отличающийся тем, что. с целью расширения области применения устройства при сохранении диапазона частот. другой из наружных поршней выполнен в виде прямоугольно гофрированной мембраны с возможностью подсоединения шайбы с буртиком.

3, Стенд по и. 1 и 2, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, контрольный датчик выполнен в виде СВЧ-генератора на диоде Ганна, к выходу которого подключен отрезок разомкнутой коаксиальной линии, центральный проводник которой выступает за пределы внешнего проводника и отстоит на расстоянии I < il/10 от поверхности шайбы, где ).— длина волны СВЧ-генератора.

1762285

Составитель А.Хромоин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Палий

Редактор

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

Заказ 3259 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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