Горизонтальный сейсмограф

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от источников естественного и искусственного происхождения. Технический результат направлен на повышение надежности работы сейсмографа при одновременном сохранении увеличения периода собственных колебаний. Сейсмограф содержит преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал, усилитель электрического сигнала, инертную массу и ее плечо до оси качаний, продленное плечо маятника с фрагментом магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения на его конце с радиусом, равным продленному плечу маятника. Причем, масса магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения должна быть значительно меньше инертной массы, и введены цилиндрические магнитные системы Ш-образного сечения в виде сборки центрального постоянного магнита цилиндрической формы, включенного в цилиндрическое ярмо из магнитомягкого материала. Причем,верхняя магнитная система повернута зеркально к нижней магнитной системе, идентичной по конструкции с ней, имеющей противоположную намагниченность, и находится после установления положения равновесия над цилиндрической поверхностью вращения на одинаковом расстоянии, что и нижняя магнитная система, находящаяся под цилиндрической поверхностью вращения, и ось магнитных систем, скрепленных с корпусом, находится на расстоянии радиуса продленного плеча маятника. 2 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от естественных и искусственных источников (землетрясений, извержений вулканов, взрывов, техногенных катастроф и др.).

Известно устройство - сейсмограф, содержащий инертную массу и ее плечо до оси качаний, продленное плечо маятника с фрагментом магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения на его конце с радиусом, равным продленному плечу маятника, причем, масса магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения должна быть значительно меньше инертной массы, и введена цилиндрическая магнитная система Ш-образного сечения в виде сборки центрального постоянного магнита цилиндрической формы, включенного в цилиндрическое ярмо из магнитомягкого материала, ось которой находится на расстоянии радиуса продленного плеча маятника, скрепленная с корпусом и установленная под фрагментом цилиндрической поверхности вращения, преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал и усилитель электрического сигнала, [1].

Недостатком данного сейсмографа является то, что, кроме вертикальной составляющей силы притяжения фрагмента магнитомягкой поверхности вращения к Ш-образной цилиндрической магнитной системе, при отклонениях от положения равновесия действует боковая составляющая, появляющаяся вследствие действия краевого магнитного эффекта, что существенно влияет на элементы подвеса и может повредить их.

Задачей изобретения является создание сейсмографа, позволяющего устранить деформирующее влияние боковой составляющей силы притяжения магнитомягкой поверхности вращения к Ш-образной цилиндрической магнитной системе на элементы подвеса маятника, что обеспечит получение технического результата, состоящего в повышении надежности работы сейсмографа при одновременном сохранении увеличения периода собственных колебаний.

Этот технический результат реализуется в сейсмографе [2]. Однако это техническое решение обладает существенными недостатками: значительные габаритные размеры, не позволяющие использовать устройство в скважинах; высокие требования к качеству изготовления магнитомягкого кольца; невозможность создать абсолютную жесткость крепления конца продленного плеча маятника к магнитомягкому кольцу.

Этот же технический результат в предлагаемом горизонтальном сейсмографе, содержащем инертную массу 1 и ее плечо до оси качаний 2, преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал 3 и усилитель электрического сигнала, достигается тем, что в продолжение плеча 2 через ось качания 4 устанавливается продленное плечо 5 с фрагментом магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения 7 на его конце, с радиусом, равным продленному плечу маятника. Под цилиндрической поверхностью вращения 7 и над ней установлены одинаковые скрепленные с корпусом цилиндрические магнитные системы Ш-образного сечения 6, 10, каждый в виде сборки постоянного магнита цилиндрической формы, включенного в цилиндрическое ярмо из магнитомягкого материала, причем ось цилиндрических магнитных систем находится на расстоянии радиуса продленного плеча маятника, а сами магнитные системы повернуты друг к другу постоянными магнитами цилиндрической формы (фиг.1).

Установление положения равновесия достигается при равенстве сил 8, определяемом силой тяжести инертной массы и суммарной силой притяжения 9 цилиндрической поверхности вращения 7 к магнитной системе 6. При этом, после установления положения равновесия, расстояние от краев магнитомягкого фрагмента поверхности вращения 7 до магнитных систем 6 и 10 должно быть одинаковым. При этом необходимо, чтобы масса цилиндрической поверхности вращения 7 была значительно меньше инертной массы 1, которая должна обладать инерционными свойствами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображены: инертная масса 1, ее плечо до оси качаний 2, преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал 3, ось качания 4, продленное плечо 5, магнитные системы 6 и 10, фрагмент цилиндрической поверхности вращения 7. Действие магнитных сил поясняется чертежом, где на фиг.2 изображены Ш-образные сечения магнитных систем 4 и 6, цилиндрической поверхности вращения 5 и действие магнитных сил.

Устройство работает следующим образом. При колебаниях грунта инертная масса 1 выходит из положения равновесия. Возврат массы 1 в исходное положение осуществляется за счет краевого магнитного эффекта, то есть одинаковым и незначительным по величине притяжением концов цилиндрической поверхности вращения 7 к цилиндрическим магнитным системам 6 и 10. При этом примагничивания фрагмента цилиндрической поверхности 7 к цилиндрическим магнитным системам 6 и 10 не происходит. Если, например, сердцевина магнитной системы 4 (фиг.2), выполненная из постоянного магнита, имеет сверху полюс N, то верх ярма магнитной системы, выполненного из магнитомягкого материала, будет иметь, соответственно, полюс S. Сердцевина имеет меньшие размеры, чем ярмо магнитной системы 4, вследствие чего влияние ярма магнитной системы на нижний край цилиндрической поверхности вращения будет большим, чем сердцевины, и нижний край поверхности 5 будет иметь полюс N, как и сердцевина. Аналогично действие магнитных сил и между фрагментом цилиндрической поверхности и магнитной системы 10, с той разницей, что сердцевина магнитной системы 10 имеет снизу полюс S, а низ ярма магнитной системы 10 - полюс N. Таким образом, за счет одинакового притяжения нижнего края поверхности 5 к верхним краям ярма магнитной системы 4, и верхнего края поверхности 5 к нижним краям ярма магнитной системы 6 происходит центрирование поверхности 5 посередине магнитных систем вследствие взаимной компенсации горизонтальных противоположных составляющих вектора силы притяжения фрагмента цилиндрической поверхности вращения к ярму 1, исключая тем самым горизонтальную составляющую силы притяжения магнита к фрагменту поверхности вращения. При этом при настройке и работе не происходит примагничивания поверхности 5 к магнитным системам 4 и 6, так как по мере приближения нижнего края поверхности 5 к магнитной системе 4 увеличивается отталкивающая сила центрального постоянного магнита 2 и при равенстве вертикальных сил притяжения 3 и отталкивания 2 фрагмент цилиндрической поверхности вращения занимает стабильное положение в вертикальном направлении, при этом уравновешивая силу, определяемую силой тяжести инертной массы. При этом не действует боковая составляющая, влияющая на элементы подвеса, за счет дополнительной системы 6, так как силы притяжения краев фрагмента магнитомягкой поверхности вращения к системам 4 и 6 будут равными, что было невозможно в прототипе. Кроме того, при настройке, для установки сейсмографа в положение равновесия обоих плеч, необходимо предусмотреть возможность смещения магнитных систем 4, 6 в горизонтальной плоскости вдоль плеча маятника и в вертикальной плоскости параллельно оси качания.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное изобретение, за счет введения дополнительной магнитной системы, повернутой зеркально к основной магнитной системе, идентичной по конструкции с ней, имеющей противоположную намагниченность, и находящейся после установления положения равновесия над цилиндрической поверхностью вращения на одинаковом расстоянии, что и основная магнитная система, позволяет увеличить период собственных колебаний и повысить надежность элементов подвеса сейсмографа, исключая как радиальную, так и боковую составляющие силы притяжения фрагмента магнитомягкой поверхности вращения к Ш-образной цилиндрической магнитной системе, что было невозможно в прототипе.

Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Кроме того, так как заявленный технический результат достигается введением всей совокупности существенных признаков, что в известной патентной и научной литературе не обнаружено на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Источники информации:

1. Патент на изобретение № 2258245 от 10.08.2005, РФ, бюл. № 22. Сейсмограф / М.Ю.Дорофеев, Е.А.Лапицкий, В.Ю.Овчаренко, А.С.Шушлебин.

2. Патент на изобретение № 2300785 от 10.06.2007, РФ, бюл. № 16. Сейсмограф / А.С.Шушлебин, Е.А.Лапицкий, М.В.Каргапольцев.

Сейсмограф, содержащий инертную массу и ее плечо до оси качаний, преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал и усилитель электрического сигнала, отличающийся тем, что в него введено продленное плечо маятника с фрагментом магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения на его конце с радиусом, равным продленному плечу маятника, причем масса магнитомягкой цилиндрической поверхности вращения должна быть значительно меньше инертной массы, и введены цилиндрические магнитные системы Ш-образного сечения в виде сборки центрального постоянного магнита цилиндрической формы, включенного в цилиндрическое ярмо из магнитомягкого материала, причем верхняя магнитная система повернута зеркально к нижней магнитной системе, идентичной по конструкции с ней, имеющей противоположную намагниченность, и находится после установления положения равновесия над цилиндрической поверхностью вращения на одинаковом расстоянии, что и нижняя магнитная система, находящаяся под цилиндрической поверхностью вращения, и ось магнитных систем, скрепленных с корпусом, находится на расстоянии продленного плеча маятника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от естественных и искусственных источников (землетрясений, извержений вулканов, взрывов, техногенных катастроф и др.).

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при проведении морских разведочных работ. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от естественных и искусственных источников (землетрясений, извержений вулканов, взрывов, техногенных катастроф и др.).

Изобретение относится к области измерения микроперемещений и может использоваться для регистрации ползучих и динамических инфрапроцессов как естественного, так и искусственного происхождения, например, сейсмопроцессов или инфразвуковых и гравитационных волн.

Изобретение относится к морской геологии и гидрологии и может быть использовано для контроля и измерения параметров сейсмических и гидрологических процессов, протекающих в морях и океанах.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации вертикальных и горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от источников естественного и искусственного происхождения.

Изобретение относится к измерительной технике, к первичным датчикам-преобразователям энергии и может быть использовано в сейсморазведке, в гидроакустических устройствах и охранных системах по обнаружению движущихся целей.

Изобретение относится к области геофизики, сейсмологии, физики, а именно в электроакустических преобразователях. .

Изобретение относится к горной геофизике и может быть использовано для оценки напряженно-деформированного состояния горных пород и диагностики массива сейсмоакустическим методом.

Изобретение относится к сейсмическим приемникам и может быть применено для оповещения населения о землетрясении. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Заявлен складной маятник, содержащий основание (F), контрольный груз (РМ), математический маятник (SP), перевернутый маятник (IP). Причем математический маятник и перевернутый маятник соединены на одном из своих концов с контрольным грузом (PM), а на другом конце - с основанием (F) посредством четырех соответствующих соединительных устройств (G). При этом контрольный груз не соединен с основанием (F) и выполнен с возможностью колебания. Каждое соединительное устройство (G), относящееся к маятнику (PS), содержит одно или более соединений в состоянии растяжения. Каждое из соединительных устройств (G), относящееся к перевернутому маятнику (IP), содержит одно или более соединений в состоянии сжатия. Изобретение также относится к сейсмическому датчику, в котором применен складной маятник согласно изобретению. Технический результат - повышение функциональных возможностей устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Группа изобретений относится к датчиковым устройствам, используемым во время съемки сейсмических данных. Заявленная группа изобретений включает сейсмическую датчиковую установку, содержащую многочисленные датчиковые устройства, устанавливаемые на границе земля-воздух. При этом датчиковое устройство содержит заполненный текучей средой корпус, твердотельное связывающее устройство, расположенное на нижней части корпуса, гидрофон и один или более геофонов или акселерометров, поддерживаемых в корпусе и непосредственно связанных с текучей средой с тем, чтобы обнаруживать перемещение текучей среды и изменения давления в текучей среде, производимые волнами сжатия, проходящими через текучую среду, и не подвергаться при этом воздействию волн сдвига. Технический результат, достигаемый от реализации заявленной группы изобретений, заключается в возможности заявленных датчиковых устройств удалять эффекты поверхностной волны на месте расположения датчика, исключая необходимость удаления эффектов обработкой данных, также в возможности получения заданного качества данных при значительно меньшем количестве датчиковых устройств, благодаря тому, что компоновка датчиков не подвержена действию волн сдвига. При этом посредством действия компоновки развязки обеспечивается демпфирование перемещения корпуса 101 на частотах сейсмического диапазона частот от 1 Гц до 200 Гц. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 28 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проведения морских сейсморазведочных работ. Предложен многокомпонентный датчик акустической волны, распространяющейся в текучей среде, который реагирует на давление и на максимум три ортогональные компоненты движения частиц. Датчик является нечувствительным к движению корпуса датчика. Кроме того, он является по существу нечувствительным к турбулентному потоку акустической среды, проходящему мимо датчика. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ создания нормированного натяжения волоконного световода в корпусе геофона относится к области производства подводных сейсмических датчиков, используемых для контроля и измерения параметров сейсмических и гидрологических процессов, протекающих в морях и океанах. Способ основан на том, что устанавливают стойку и примыкающую к ней наклонную поверхность, устанавливают угол наклона наклонной поверхности, соответствующий нормированному значению натяжения волоконного световода, закрепляют чувствительный участок волоконного световода на конце первой опоры, установленной в корпусе геофона, размещают геофон на наклонной поверхности таким образом, чтобы корпус был наклонен первой опорой вниз, закрепляют верхнюю часть волоконного световода на стойке, размещают чувствительный участок волоконного световода на конце второй опоры, установленной в корпусе геофона, а требуемое нормированное натяжение волоконного световода создают под действием веса корпуса геофона, после чего фиксируют его путем закрепления чувствительного участка волоконного световода на конце второй опоры геофона. Техническим результатом является повышение точности и стабильности при создании нормированного натяжения волоконного световода в корпусе геофонов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в сейсмоприемных устройствах. Предложен сложенный маятник, который может быть реализован в виде монолитного маятника, который не расположен в вертикальной конфигурации, т.е. повернутый на 90°, либо в направлении по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. В частности, вариант такого вертикального сложенного маятника в монолитной конфигурации представляет более компактную реализацию, охарактеризованную высоким разделением вертикальной степени свободы от других степеней свободы. Технический результат - достижение оптимальной механической добротности устройства. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических волн. Сущность: устройство содержит герметичный корпус (1), внутри которого расположены следующие элементы: инерционная масса (3) с системой подвеса (2), зеркальная отражающая поверхность (4), магнитная демпфирующая система (5), генератор (12) эталонного сигнала, калибровочная катушка (13), лазерный микрометр (20). Кроме того, устройство содержит блок (9) формирования выходного сигнала, блок (10) времени, устройство (11) управления, блок (14) интерфейса с клиентской частью. Причем блок (9) формирования выходного сигнала содержит блок конечной обработки сигнала и блок определения положения инерционной массы, включающий в себя постоянное запоминающее устройство, блок временной синхронизации сигналов и блок вычисления дальности. Технический результат: повышение точности регистрации сейсмических колебаний, повышение оперативности получения и обработки сейсмических данных. 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения местоположения источника звука. Предлагаются способ и система, в которых акустические сигналы, принятые акустическими датчиками, содержащими оптоволоконный датчик, обрабатываются с целью определения положения источника или источников акустических сигналов. Способ и система способны одновременно определять положения нескольких источников звука посредством измерения соответствующих нескольких акустических сигналов. Далее, может быть определена интенсивность акустического сигнала или сигналов. Положение источника звука может быть нанесено на карту зоны мониторинга или использовано для подачи сигнала тревоги, если воспринимается как соответствующее угрозе или вторжению. Альтернативно, способ и система могут быть использованы для мониторинга процесса гидравлического разрыва. Заявленные способ и система предполагают два возможных варианта обработки полученных данных. Согласно первому варианту обработка принятых акустических сигналов содержит оценку нескольких функций стоимости путем взаимной корреляции принятых сигналов. По второму варианту обработка принятых акустических сигналов содержит разделение принятых акустических сигналов на их частотные компоненты. Технический результат - повышение точности и достоверности определения источника звука. 8 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных мероприятий. Согласно заявленному предложению данные поступательного движения в первом направлении измеряются датчиками движения частиц, содержащимися в удлиненном корпусе устройства датчика, расположенного на земной поверхности. Датчики движения частиц разнесены друг от друга вдоль второго, отличного направления по продольной оси указанного удлиненного корпуса. Данные вращательного движения вокруг третьего направления вычисляются на основе, по меньшей мере частично, вычисления градиента данных поступательного движения по отношению ко второму направлению. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 6 н. и 28 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсмических исследований. Предложено соединительное устройство TRM для считывающего элемента SU, содержащего по меньшей мере один датчик, расположенный внутри корпуса SH. При этом соединительное устройство TRM включает в себя по меньшей мере одну поддерживающую часть SP2, причем поддерживающая часть конфигурируется для поддержки считывающего элемента в стабильном положении, причем соединительное устройство или размещается на грунте, или погружается в него, и по меньшей мере содержит один стержень, расположенный в плоскости, которая по существу перпендикулярна периферийной поверхности поддерживающей части SP2 и соединяется с поддерживающей частью SP2. При этом соединительное устройство TRM дополнительно включает в себя средства FSM крепления для присоединения считывающего элемента SU к соединительному устройству TRM. Технический результат – обеспечение стабильного положения считывающего элемента и повышение жесткости корпуса. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

Приведенный в качестве иллюстрации геофон с настраиваемой резонансной частотой содержит первый индуктивный узел, включающий в себя катушку индуктивности с установленным в ней первым магнитом, причем первый магнит и первая катушка индуктивности выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга, и второй индуктивный узел, включающий в себя вторую катушку индуктивности с установленным в ней вторым магнитом, причем второй магнит и вторая катушка индуктивности выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга. Элемент связи соединяет выполненный с возможностью перемещения элемент первого индуктивного узла с выполненным с возможностью перемещения элементом второго индуктивного узла. В первом индуктивном узле используется регулируемое демпфирование для изменения резонансной частоты второго индуктивного узла. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх