Сейсмический вибратор

 

Использование: в качестве источника сейсмических сигналов. В сейсмический вибратор введены датчик виброускорения корпуса гидроцилиндра и ПИД регулятор, входом своим подключенный к выходу датчика виброускорения, а выходом - к одному из входов канала управления, причем ПИД регулятор выполнен с управлением кодом рабочей частоты. Сейсмический вибратор содержит канал дистанционного запуска, генератор цифровой управляющего сигнала, канал управления, каналы обратных связей, электрогидравлический преобразователь, датчик колебаний опорной плиты, корпус гидроцилиндра, шток, опорную плиту, датчик виброускорения, ПИД регулятор. Технический результат: повышение сейсмической эффективности за счет повышения точности отработки сигнала управления с заданными характеристиками. 1 ил.

Изобретение относится к средствам сейсмической разведки и может быть использовано в качестве источника сейсмических сигналов.

Известны сейсмические вибраторы аналогичного назначения, например, сейсмический вибратор разработки СКБИМ (Xб2.775.063T01) [1]. Вибратор содержит канал дистанционного запуска: генератор цифровой управляющего сигнала, выход которого подключен к одному из входов канала управления, а вход - к выходу канала обратной связи по фазе. Каналы обратных связей, соответственно, по положению золотника электрогидравлического преобразователя и положению корпуса гидроцилиндра также соединены со входами канала управления. Электрогидравлический преобразователь механически и гидравлически соединен с гидроцилиндром, шток которого соединен с опорной плитой. Датчик виброускорения преобразует колебания корпуса гидроцилиндра в сигнал ускорения, который через усилитель, первый фильтр, сумматор, детектор, второй фильтр нижних частот, усилитель сигнала рассогласования, умножитель, ключ, сумматор, высокочастотный корректор подается совместно с управляющим сигналом через умножитель на один из входов канала управления. По такой схеме в аналоге осуществляется автоматическое регулировка усиления по силе (АРУ). Аналогичный канал по виброускорению плиты здесь не рассматривается, т.к. он улучшает работу системы АРУ по силе, но не устраняет ее недостатков.

Недостатком такой схемы является низкое быстродействие из-за наличия детектора и фильтра нижних частот с частотой среза около 5 Гц, в результате чего сейсмическая эффективность вибратора снижается.

Известен сейсмический вибратор, наиболее близкий к предлагаемому, по а. с. 1571526 [2], содержащий канал дистанционного запуска, генератор, включающий опорный счетчик импульсов, источник высокостабильных тактовых импульсов; блок синхронизации, блок ввода параметров вибросигнала, преобразователь код-частота, цифровой регулятор фазы, опорный счетчик, канал обратной связи по фазе, опорную плиту, датчик колебаний опорной плиты, блок обработки сигнала, усилитель-ограничитель, канал управления, каналы обратных связей по положению корпуса гидроцилиндра и золотника, электрогидравлический преобразователь, гидроцилиндр.

Известный вибратор работает следующим образом.

Электрогидравлический преобразователь преобразует выходной сигнал канала управления в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра вызывает перемещение его корпуса с заданной частотой. Инерционная масса корпуса гидроцилиндра через поршень со штоком и опорной плитой воздействует на грунт, вызывая колебания, соответствующие выходному сигналу цифроаналогового преобразователя генератора цифрового.

Недостатком описанного сейсмического вибратора является низкая точность отработки сигналов управления при быстро изменяющейся частоте из-за отсутствия обратной связи по силовому воздействию на грунт, что в конечном итоге и снижает сейсмическую эффективность.

Заявляемое изобретение решает задачу повышения сейсмической эффективности за счет повышения точности отработки сигнала управления с заданными характеристиками.

Для достижения этого технического результата в предлагаемый сейсмический вибратор введены датчик виброускорения корпуса гидроцилиндра и ПИД регулятор, входом своим подключенный к выходу датчика виброускорения, а выходом - к одному из входов канала управления, причем ПИД регулятор выполнен с управлением кодом рабочей частоты.

На чертеже приведена структурная схема сейсмического вибратора.

Сейсмический вибратор содержит канал 1 дистанционного запуска, генератор цифровой 2 управляющего сигнала, выход которого подключен к одному из входов канала управления 3, а вход - к выходу датчика колебаний опорной плиты 7 канала обратной связи по фазе. Каналы 4 и 5 обратных связей, соответственно, по положению золотника электрогидравлического преобразователя 6 и положению корпуса 8 гидроцилиндра также соединены со входами канала 3 управления. Электрогидравлический преобразователь 6 механически и гидравлически соединен с корпусом 8 гидроцилиндра, шток 9 которого соединен с опорной плитой 10.

Датчик виброускорения корпуса гидроцилиндра 11 преобразует его колебания в сигнал ускорения, который через ПИД регулятор 12 соединен с одним из входов канала управления.

Датчик виброускорения корпуса гидроцилиндра 11 включает в себя акселерометр с предварительным усилителем напряжения или заряда.

Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД регулятор) введен для повышения устойчивости электрогидравлической системы.

Сейсмический вибратор работает следующим образом.

Электрогидравлический преобразователь 6 преобразует выходной сигнал канала 3 управления в переменный поток рабочей жидкости, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра вызывает перемещение его корпуса 8 с заданной частотой и амплитудой. Вынуждающая реактивная сила через поршень со штоком 9 и опорную плиту 10 воздействует на грунт, вызывая колебания, соответствующие выходному сигналу генератора цифрового 2 управляющего сигнала. Выходной сигнал генератора в качестве задающего поступает на один из входов канала 3 управления. Сигналы обратных связей с выходов каналов 4, 5 и датчика виброускорения корпуса гидроцилиндра 11 через ПИД регулятор 12 поступают на остальные входы канала 3 управления. Установленный на опорной плите 10 датчик колебаний опорной плиты 7 вырабатывает электрический сигнал для системы фазовой коррекции генератора цифрового 2.

Для эффективной работы вибратора важна равномерность вынуждающей реактивной силы в рабочем диапазоне частот с возможно меньшими нелинейными искажениями, но в связи с наличием резонансов конструкции вибратора и низким быстродействием электрогидравлической системы эффективность работы вибратора снижается.

В низкочастотной области рабочих частот вибратора сила, действующая через опорную плиту на грунт, приблизительно равна произведению массы корпуса гидроцилиндра на его ускорение Fв = m2 a2.

Так как масса корпуса гидроцилиндра - величина постоянная, то для постоянства силы Fв в диапазоне частот необходимо поддерживать на заданном уровне ускорение корпуса гидроцилиндра, что в определенной степени (из-за ограничения величины коэффициента обратной связи) и выполняет система обратной связи по мгновенным значениям ускорения корпуса гидроцилиндра, снижая тем самым влияние резонансов конструкции на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) и уменьшая нелинейные искажения сигнала силы вибратора. Такая система обратной связи не исключает совместную работу с применяемыми в настоящее время схемами автоматического регулирования по силе, например, описанной в аналоге, и улучшает работу последних, так как обладает более высоким быстродействием в связи с отсутствием (в сравнении с системами АРУ) инерционных звеньев детектирования и фильтрации низкочастотных сигналов. Совместная работа систем снижает влияние высокодобротных резонансов на АЧХ вибратора.

Итак, в описанном устройстве благодаря введенным датчику виброускорения корпуса гидроцилиндра и ПИД регулятору, входом сбоим подключенному к выходу датчика виброускорения, а выходом - к одному из входов канала управления и выполненному с управлением кодом рабочей частоты, обеспечивается повышение сейсмической эффективности за счет быстродействующей цепи обратной связи по мгновенным значениям виброускорения.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ 1. Конструкторская документация СКБИМ (Xб2.775.063T01).

2. Авторское свидетельство СССР 1571526, опубл. в 1990 г.

Формула изобретения

Сейсмический вибратор, содержащий гидроцилиндр со штоком, соединенным с опорной плитой, электрогидравлический преобразователь, механически и гидравлически соединенный с корпусом гидроцилиндра, канал управления, выходом своим соединенный с электрогидравлическим преобразователем, канал дистанционного запуска, генератор цифровой управляющего сигнала, выход которого подключен к одному из входов канала управления, а вход - к выходу датчика колебаний опорной плиты, канал обратной связи по фазе, каналы обратных связей по положению золотника электрогидравлического преобразователя и корпуса гидроцилиндра, выходами своими соединенные со входами канала управления, отличающийся тем, что в него введены датчик виброускорения корпуса гидроцилиндра и ПИД регулятор, входом своим подключенный к выходу датчика виброускорения, а выходом - к одному из входов канала управления и выполненный с управлением кодом рабочей частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технической гидроакустики и, в частности, к активным гидроакустическим системам, предназначенным для исследования промыслового шельфа на нефть и газ, определения места установки буровой вышки, для обнаружения подводных объектов и классификации их в реальном масштабе времени, для создания имитирующего акустического поля при калибровке и аттестации среды и шумящих объектов, для мониторинга разрабатываемых месторождений и рыбных запасов океана

Изобретение относится к техническим средствам сейсморазведки и может быть использовано в вибрационных технологических установках

Изобретение относится к устройствам для создания многократно повторяющихся импульсных сейсмических сигналов за счет энергии взрыва гремучего газа (стехиометрической смеси водорода и кислорода) и может быть использовано как в скважинной, так и в морской сейсморазведке

Изобретение относится к пневматическим устройствам управления, в частности, к морской сейсморазведке и предназначено для точного по времени запуска пневмоисточников сейсмических сигналов

Изобретение относится к разведочной геофизике, а именно к пневматическим источникам для сейсмических исследований на предельно мелководных акваториях и обводненных участках суши

Изобретение относится к области технических средств морской сейсморазведки, а именно к устройствам возбуждения упругих волн в водной среде

Изобретение относится к сейсморазведке, а точнее к системам для ведения полевых сейсморазведочных работ

Изобретение относится к области электромагнитных приводов, предназначенных для создания импульсных усилий в невзрывных источниках сейсмических сигналов, используемых при сейсморазведочных работах, и может применяться в других случаях, когда на рабочее тело необходимо создавать кратковременные силовые воздействия

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для пуска сейсмических источников из скважин

Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых с невзрывными источниками и может применяться при проведении сейсморазведочных работ

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим приводам с индукционно-механическим двигателем для импульсных механических воздействий на нагрузку различных усилий регулируемой величины длительностью от (1 до 5)·10-3 с, в промышленности, а также в источниках сейсмических колебаний, использующихся в сейсморазведочных работах на поверхности земли и воде

Изобретение относится к области геофизики и предназначено для ударного возбуждения сейсмических колебаний при разведке полезных ископаемых

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Электромагнитный привод содержит емкостной накопитель и силовой электромагнит, обмотка возбуждения которого выполнена двухсекционной. Схема коммутации тока обеспечивает возможность оперативного изменения длительности создаваемой электромагнитом силы и рекуперацию энергии из магнитного поля в емкостной накопитель, что повышает технические и эксплуатационные характеристики сейсмоисточника. Технический результат: повышение функциональных возможностей устройства. 3 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения сейсморазведочных работ. Сейсмический вибратор имеет излучающую плиту, по меньшей мере, с четырьмя виброизолирующими опорами, изолирующими раму от излучающей плиты. Каждая из данных виброизолирующих опор поддерживается полками излучающей плиты, смещенными от контактной площади излучающей плиты. Акселерометр, установленный непосредственно на излучающей плите, обнаруживает ускорение, передаваемое на плиту. Для уменьшения прогиба и изгиба плита имеет увеличенную жесткость и приблизительно одинаковую массу плиты для сравнимого по расчетным показателям работы вибратора. Акселерометр установлен на конкретном месте плиты, испытывающей переход между изгибом вдоль продольной оси плиты. Данное место перехода лучше представляет фактическое ускорение плиты во время вибрации и исключает чрезмерно увеличенные и уменьшенные отсчеты ускорения, которые должны получаться на других местах на плите. Технический результат: повышение точности разведочных данных. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 27 ил.
Наверх