Однокомпонентный магнитоупругий сейсмометр

 

Использование: сейсмическая разведка методом отраженных волн, в том числе и при вертикальном сейсмическом профилировании. Сущность изобретения: постоянные магниты выполнены радиально - кольцевыми и размещены с двух сторон магнитоупругого чувствительного элемента, выполненного из ферромагнитного материала, а инертная масса и корпус выполнены из немагнитного материала. 1 ил.

Изобретение относится к технике регистрации сейсмоколебаний и может быть использовано в сейсморазведке.

Известен трехкомпонентный сейсмометр [1] , содержащий корпус, инертную массу и магнитоупругий преобразователь, который выполнен в виде балки из ферромагнитного материала. К преобразователю прикреплен постоянный магнит, к которому, в свою очередь, прикреплена инертная масса из ферромагнитного материала.

Недостатком указанного устройства являются большая масса и размеры, обусловленные трехкомпонентным преобразователем, большое поле рассеяния и сравнительно высокая чувствительность к внешним магнитным полям, особенно по вертикальной компоненте.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является сейсмометр [2] , содержащий корпус, инертную массу и магнитоупругий преобразователь, выполненный из ферромагнитного материала, к торцу которого прикреплен своим полюсом постоянный магнит, к другому полюсу которого прикреплена инертная масса.

Недостатком известного устройства сейсмометра являются большая масса преобразователя, являющаяся следствием использования магнита в виде цилиндра, расположенного вдоль вертикальной оси последовательно с преобразователем, что приводит к увеличению его длины и использованию ферромагнитного корпуса; повышенное поле рассеяния намагничивающего магнита из-за расположения своими полюсами по оси корпуса и соединение магнита с ферромагнитной инертной массой снижает эффективность преобразования; сравнительно высокое влияние внешних магнитных полей вносит некоторые осложнения при проведении измерений в местах с активной техногенной обстановкой. Это происходит как следствие того, что магнитная система преобразователь-постоянный магнит-инертная масса- корпус имеет большую пространственную протяженность и является своеобразной магнитной антенной.

Целью изобретения является уменьшение общей массы сейсмометра, упрощение его конструкции и увеличение помехозащищенности с тем, чтобы обеспечить наилучшие условия его массового производства и использования при сейсморазведочных работах на поверхности и в скважинах.

Цель достигается тем, что в однокомпонентном магнитоупругом сейсмометре, включающем корпус с магнитоупругим чувствительным элементом; жестко закрепленным с инертной массой, постоянные магниты и измерительную обмотку, постоянные магниты выполнены радиально-кольцевыми и размещены с двух сторон магнитоупругого чувствительного элемента, наружные поверхности постоянных магнитов соединены общим полюсным наконечником из ферромагнитного материала, а инертная масса и корпус выполнены из немагнитного материала.

Такое конструктивное выполнение сейсмометра позволило уменьшить массу устройства в целом, упростить его конструкцию и увеличить помехозащищенность, что повысило эффективность его применения. Предложенную конструкцию сейсмометра можно использовать как в скважине, так и в наземных условиях.

Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию изобретения "новизна", а проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения, и сравнения свойств заявляемого и известных технических решений, обусловленных наличием в них указанных признаков, показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-вторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных решениях и в заявленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже изображен предлагаемый однокомпонентный магнитоупругий сейсмометр.

Устройство содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала. В корпусе 1 жестко закреплен магнитоупругий чувствительный элемент 2, в нижней и верхней частях которого расположены два радиально намагниченных кольцевых магнита 3. К нижней части магнитоупругого чувствительного элемента 2 прикреплена инертная масса 4, выполненная из немагнитного материала. Внешние поверхности магнитов 3 соединены между собой общим полюсным наконечником (магнитопроводом) из ферромагнитного материала 5, а пространство между полюсным наконечником 5 и кольцевыми магнитами 3 заполнено измерительной обмоткой 6.

Работа устройства состоит в том, что при вертикальном смещении корпуса 1 в магнитоупругом чувствительном элементе 2, удерживаемом в состоянии покоя инертной массой 4, изменяются механические напряжения, вызывающие изменение его электрофизических свойств, взаимодействие которых с полем постоянных магнитов 3 возбуждает в обмотке ЭДС, характеризующую величину смещения корпуса 1.

Технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения обусловлены тем, что при сохранении таких положительных свойств прототипа, как простота и надежность устройства, достигается значительное уменьшение его общей массы при одновременном увеличении отношения величины инертной массы к общей массе, так как немагнитный корпус может быть легким, а все остальные элементы устройства, кроме магнитоупругого чувствительного элемента, входят в состав инертной массы. Кроме того, локализация магнитного поля в магнитоупругом чувствительном элементе за счет нового расположения, формы и количества магнитов повышает эффективность преобразования и снижает погрешности от влияния внешних магнитных полей. Все это способствует эффективности производства и использованию предлагаемых сейсмометров как в скважинах, так и в наземных условиях.

Формула изобретения

ОДНОКОМПОНЕНТНЫЙ МАГНИТОУПРУГИЙ СЕЙСМОМЕТР, содержащий корпус, магнитоупругий чувствительный элемент, постоянный магнит, инертную массу и измерительные обмотки, отличающийся тем, что, с целью увеличения помехозащищенности и уменьшения габаритов, постоянный магнит выполнен в виде двух радиально намагниченных кольцевых магнитов, размещенных в верхней и нижней частях магнитоупругого чувствительного элемента, внешние поверхности кольцевых магнитов соединены магнитопроводом из ферромагнитного материала, измерительная обмотка расположена между магнитопроводом и кольцевыми магнитами, а инертная масса и корпус выполнены из немагнитного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1