Трёхкомпонентный скважинный сейсмограф


 


Владельцы патента RU 2570841:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

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. В заявленном устройстве в качестве инертной массы используется сборка из трех ортогональных лазеров, установленная на закрепленном на пружинном подвесе кабеле-тросе. На внутренней поверхности корпуса расположены три взаимно ортогональные LCCD-матрицы. Причем в состоянии покоя лазерные лучи ориентированы точно по центрам LCCD-матриц, и расстояние от лазеров до LCCD-матриц одинаково. Кабель-трос не имеет контакта с корпусом и служит для удержания сборки ортогональных лазеров, подачи к ним напряжения и ориентирования сборки лазеров по сторонам света. Технический результат - повышение точности регистрации колебаний. 1 ил.

 

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

Известен трехкомпонентный сейсмоприемник, содержащий три ортогональных преобразователя, каждый из которых включает инерционную массу с соответствующими упругим подвесом и ортогональным датчиком, корпус, установочный узел и преобразователь колебаний в электрический сигнал [1].

При внешнем механическом воздействии на маятниковые системы они выходят из состояния равновесия и возвращаются в исходное положение, совершая колебательные движения. В дальнейшем изменяющееся в соответствии с колебаниями грунта напряжение усиливается электрическим усилителем и регистрируется самописцем или иным регистратором.

Недостатком такого сейсмографа является то, что он обладает коэффициентом усиления колебаний грунта, меньшим чем предлагаемый сейсмограф, кроме того, точность преобразования колебаний остается низкой ввиду наличия электродинамического преобразователя, фактически воспринимающего скорость движения маятника, и требуемой операции интегрирования данных для получения величины смещения грунта.

Прототипом также может служить трехкомпонентный сейсмограф, где роль инертной массы играет сборка из трех пар ортогональных пьезоэлементов [2].

Недостатком такого сейсмографа является то, что он обладает чувствительностью и коэффициентом усиления колебаний грунта, меньшими чем предлагаемый сейсмограф.

Еще одним прототипом служит трехкомпонентный сейсмограф, где в качестве инертной массы используется жидкость, заключенная в сосуд с тремя отводами, соединяющими соответственно противоположные углы сосуда, причем уровень жидкости в каждом отводе находится выше сосуда и на отводах расположены преобразователи уровня жидкости [3].

При внешнем механическом воздействии колебания уровня жидкости в отводах преобразуются в электрический сигнал, усиливается электрическим усилителем и регистрируется регистратором.

Недостатком такого сейсмографа является низкая точность преобразования колебаний из-за характерных свойств жидкости - капиллярности, смачиваемости и температурной зависимости.

Задачей изобретения является создание трехкомпонентного скважинного сейсмографа, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в увеличении коэффициента усиления колебаний грунта и повышении точности преобразования колебаний. Этот технический результат в предлагаемом трехкомпонентном скважинном сейсмографе, содержащем корпус, жестко скрепленный с грунтом, отличающемся тем, что в нем установлены на внутренней поверхности три взаимно ортогональные LCCD-матрицы и сборка из трех ортогональных лазеров, являющаяся инертной массой, установленной на закрепленном на пружинном подвесе кабеле-тросе, вертикально свисающем от опоры на поверхности Земли, причем в состоянии покоя лазерные лучи ориентированы точно по центрам LCCD-матриц и расстояние от лазеров до LCCD-матриц одинаковое, а кабель-трос не имеет контакта с корпусом и служит для удержания сборки ортогональных лазеров, подачи к ним напряжения и ориентирования сборки лазеров по сторонам света, достигается за счет применения в качестве преобразователя колебаний лазеров на инертной массе и LCCD-матриц.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображены: корпус 1; взаимно ортогональные LCCD-матрицы 2; сборка ортогональных лазеров 3, пружинный подвес 4; кабель-трос 5, опора 6, лазерный луч 7.

Устройство работает следующим образом. В положении покоя пятно луча лазера 7 находится по центру рабочего участка LCCD-матриц 2. При колебаниях грунта корпус 1 приходит в движение, а инертная масса в виде сборки ортогональных лазеров 3 выходит из положения равновесия и происходит смещение лазерных лучей 7 по LCCD-матрицам 2. Эти колебания приводят к получению на выходе LCCD-матриц 2 цифрового сигнала, который может подаваться для дальнейшей обработки в ЭВМ.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное изобретение за счет высокой разрешающей способности LCCD-матриц и достижимого малого диаметра лазерного луча позволяет увеличить коэффициент усиления колебаний грунта и повысить точность регистрации колебаний, при этом обеспечить регистрацию колебаний в цифровом виде, чего не было в прототипе.

Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Кроме того, так как заявленный технический результат достигается применением 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. Петров Ю.П. Самоустанавливающийся трехкомпонентный сейсмоприемник. Патент на изобретение №2046374, от 20.10.1995.

2. Трехкомпонентный сейсмоприемник с выходом по перемещению ВС 1313-S (зарегистрирован в государственном реестре средств измерений под №47996-11).

3. Шушлебин А.С., Лапицкий Е.А., Скуридин А.В. Сейсмограф. Патент на изобретение №2229732 от 27.05.2004.

Трехкомпонентный скважинный сейсмограф, содержащий корпус, жестко скрепленный с грунтом, отличающийся тем, что в него введены три взаимно ортогональные LCCD-матрицы и сборка из трех ортогональных лазеров, представляющих собой инертную массу, установленную на закрепленном к пружинному подвесу кабеле-тросе, вертикально свисающем от опоры на поверхности Земли, причем лазерные лучи ориентированы точно по центрам LCCD-матриц на одинаковом расстоянии от лазеров до LCCD-матриц, а кабель-трос не имеет контакта с корпусом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области охранных систем и может быть использовано для обнаружения и распознания движущихся наземных объектов по создаваемым ими сейсмическим колебаниям.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах радиогидрологических буев для измерения пеленга на источник звука или в гибких буксируемых антеннах.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала содержит магнитные первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, первый квадратор и сумматор, последовательно соединенные второй усилитель, второй фильтр и второй квадратор, подключенный ко второму входу сумматора, последовательно соединенные третью антенну, третий усилитель, третий фильтр и третий квадратор, первый ключ, связанный управляющим входом с первым одновибратором, а также первый блок вычитания, первый и второй пороговые блоки.

Использование: измерительная техника, в частности пеленгаторы. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала содержит магнитные первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, первый квадратор и сумматор, последовательно соединенные второй усилитель, второй фильтр и второй квадратор, подключенный ко второму входу сумматора, последовательно соединенные третью антенну, третий усилитель, третий фильтр и третий квадратор, ключ, связанный управляющим входом с одновибратором, а также блок вычитания, первый и второй пороговые блоки.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну и микробарометр, а также первый, второй, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи, подключенные к персональной электронно-вычислительной машине, дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и счетчик, а также тактовый генератор, подключенный ко второму входу второй схемы И, и второй таймер, подключенный выходом ко второму входу первой схемы И, причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг другу, первый, второй, третий и четвертый пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый и пятый фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый и второй таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первая схема И подключена третьим входом к первому таймеру, а выходом подключена ко входу останова счетчика, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к первому таймеру, первая антенна подключена к первому усилителю, микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, входы первого, второго, третьего и четвертого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, а входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого ЦАП, управляющие входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого усилителей, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого пороговых блоков, выход счетчика, управляющий вход и выход первого таймера, а также управляющий вход и выход второго таймера подключены к ПЭВМ.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство состоит из следующих элементов: 1 - первая антенна, 2 - микробарометр, 3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 4 - второй АЦП, 5 - третий АЦП, 6 - четвертый АЦП, 7 - пятый АЦП, 8 - персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ или микропроцессор), 9 - блок системы единого времени (GPS или Глонасс), 10 - блок связи с абонентами, 11 - первый усилитель, 12 - первый фильтр, 13 - второй усилитель, 14 - первый пороговый блок, 15 - схема ИЛИ, 16 - вторая антенна, 17 - третий усилитель, 18 - второй фильтр, 19 - четвертый усилитель, 20 - второй пороговый блок, 21 - третья антенна, 22 - пятый усилитель, 23 - третий фильтр, 24 - шестой усилитель, 25 - третий пороговый блок, 26 - седьмой усилитель, 27 - четвертый фильтр, 28 - восьмой усилитель, 29 - пятый фильтр, 30 - четвертый пороговый блок, 31 - первая схема И, 32 - первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 33 - первый калибратор, 34 - второй ЦАП, 35 - второй калибратор, 36 - третий ЦАП, 37 - третий калибратор, 38 - четвертый ЦАП, 39 - четвертый калибратор, 40 - пятый ЦАП, 41 - первый формирователь, 42 - шестой ЦАП, 43 - второй формирователь, 44 - первый таймер, 45 - вторая схема И, 46 - первый счетчик, 47 - тактовый генератор, 48 - второй таймер, 49 - первый квадратор, 50 - сумматор, 51 - первый делитель, 52 - пятый пороговый блок, 53 - третья схема И, 54 - третий таймер, 55 - четвертая схема И, 56 - второй счетчик, 57 - второй квадратор, 58 - третий квадратор, 59 - второй делитель, 60 - корректор, 61 - первый блок модуля, 62 - первый блок вычитания, 63 - второй блок модуля, 64 - шестой пороговый блок, 65 - пятая схема И, 66 - первый ключ, 67 - первое запоминающее устройство, 68 - третий блок модуля, 69 - шестая схема И, 70 - первый одновибратор, 71 - второй ключ, 72 -второе запоминающее устройство, 73 - второй блок вычитания, 74 - четвертый блок модуля, 75 - седьмая схема И, 76 - второй одновибратор, 77 - блок сравнения знаков.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну и микробарометр, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый аналого-цифровые преобразователи, подключенные к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ или микропроцессору), дополнительно содержит ряд блоков, позволяющий обеспечить заявленный технический результат.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство состоит из следующих элементов: 1 - первая антенна, 2 - вторая антенна, 3 - первый усилитель, 4 - первый фильтр, 5 - первый квадратор, 6 - сумматор, 7 - второй усилитель, 8 - второй фильтр, 9 - второй квадратор, 10 - третья антенна, 11 - третий усилитель, 12 - третий фильтр, 13 - третий квадратор, 14 - первый пороговый блок, 15 - второй пороговый блок, 16 - персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ или микропроцессор), 17 - блок системы единого времени (GPS или Глонасс), 18 - блок связи с абонентами, 19 - четвертый усилитель, 20 - третий пороговый блок, 21 - схема ИЛИ, 22 - таймер, 23 - первая схема И, 24 - счетчик, 25 - первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 26 - первый калибратор, 27 - второй ЦАП, 28 - второй калибратор, 29 - третий ЦАП, 30 - третий калибратор, 31 - четвертый ЦАП, 32 - формирователь, 33 - тактовый генератор, 34 - первый АЦП, 35 - второй АЦП, 36 - третий АЦП, 37 - четвертый АЦП, 38 - пятый усилитель, 39 - шестой усилитель, 40 - делитель, 41 - четвертый пороговый блок, 42 - вторая схема И.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является увеличение помехоустойчивости устройства и возможность использования устройства на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения.
Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований различных свойств массива горных пород, и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся в сейсмоакустике.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся при мониторинге различных технических объектов. Согласно заявленному устройству использована система, в которой фотоприемник, оптически квантовый генератор и приемный модуль соединены оптическим волокном через оптический разветвитель. Причем приемный модуль установлен на жестких опорах и акустически развязан с излучающим элементом и контролируемым сейсмоакустическим датчиком. Технический результат - повышение достоверности получаемых результатов. 1 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Предложен способ синхронизации сейсмических и сейсмоакустических измерительных сетей, особенно шахтных искробезопасных сетей, заключающийся в том, что в каждом трансмиссионном канале периодически инициируется измерение величины временной корректировки (2Ki), учитывающей время прохождения сигнала от приемника (OD) к передатчику (ND) и обратно. После этого схемой фазовой автоподстройки частоты приемника (OD), содержащей часы внутреннего времени (RT), генерируется в качестве корректировки в непрерывном режиме сдвинутый секундный внутренний эталонный такт (TWa) с опережением по фазе на величину временной корректировки (Ki) по отношению к секундному эталонному такту (TW) часов (GPS) с одновременным опережением времени часов внутреннего времени (RT) на величину временной корректировки (Ki) по отношению к секундному эталонному такту (TW), осуществляющему манипуляцию выхода питающе-разделительного преобразователя (PZ), искробезопасно питающего телетрансмиссионную линию (TR). Схема в линейном блоке (BL) приемника (OD) имеет осуществляющий манипуляцию телетрансмиссионной линией (TR) полупроводниковый ключ (KL) приемника (OD), соединенный через входную оптронную гальваническую развязку (SG2) линейного блока (BL) с выходом (b) микроконтроллера (MK). В свою очередь, в передатчике (ND) блок формирования (UF) синхронизирующего такта (TS) соединен через конденсатор (С) с линейным блоком передатчика (BLN). При этом выход блока формирования (UF) соединен с одним из входов фазового детектора (DFN) микроконтроллера передатчика (MKN). В свою очередь, в линейном блоке (BLN) передатчика находятся оптронные гальванические развязки сигналов (SG3) и (SG4). Технический результат - повышение точности выполнения синхронизации измерений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх