Устройство для контроля характеристик сейсмоакустических датчиков

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 геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.

Известно устройство [1], в котором выполняется калибровка системы с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений, для него в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, запоминается и обрабатывается сигнал.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, так как оптическим интерферометром снимается информация о смещении поверхности монолитного блока, а не о смещении рабочей поверхности исследуемого датчика. Смещение в точке измерения оптическим интерферометром не совпадает со смещением рабочей поверхности исследуемого датчика, так как не учитывается присоединенная масса, акустический контакт, пространственное распространение акустической волны в монолитном блоке и прочее.

Наиболее близким является устройство [2], содержащее излучающий пьезоэлемент, опорное зеркало, оптически квантовый генератор, оптически прозрачную призму с двумя параллельными полупрозрачными зеркалами, расположенными под углом 45° к основанию, а опорное зеркало и оптически квантовый генератор закреплены с обеих сторон оптически прозрачной призмы диаметрально противоположно.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, т.к. в устройстве используются два полупрозрачных зеркала и мощность как зондирующего, так и полезного сигнала существенно снижены, что пагубно влияет на достоверность всего устройства. Не контролируется непосредственное смещение рабочей поверхности датчика, что также снижает достоверность. Сложность устройства делает его слабореализуемым.

Целью изобретения является повышение достоверности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве контроля характеристик сейсмоакустических датчиков, содержащем излучающий элемент, зеркало, оптически квантовый генератор и фотоприемник, на рабочую поверхность контролируемого сейсмоакустического датчика сверху установлен излучающий элемент в виде кольца, концентрично с излучающим элементом на рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика установлено зеркало, приемный модуль, соединенный с помощью оптических волокон с оптическим разветвителем, один вход которого соединен с оптическим квантовым генератором, а второй с фотоприемником, размещен концентрично с излучающим элементом с его обратной стороны и закреплен на жестких опорах, акустически развязанных с контролируемым сейсмоакустическим датчиком и излучающим элементом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства.

Контролируемый сейсмоакустический датчик 1 закрепляется в вертикальном положении и рабочая поверхность обращена вверх. На рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1 установлен излучающий элемент 2, выполненный, например, из пьезокерамики, в виде кольца. Концентрично с излучающим элементом 2 установлены: зеркало 4, закрепленное на рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1, и приемный модуль 3, закрепленный на жестких опорах 8 и акустически развязанный с контролируемым сейсмоакустическим датчиком 1 и излучающим элементом 2. Приемный модуль 3 с помощью оптического волокна 9 соединен через оптический разветвитель 5 с оптическим квантовым генератором 6 и фотоприемником 7. Выход контролируемого сейсмоакустического датчика 1 соединен с приемным устройством В, а излучающий элемент 2 подключен к излучающему устройству - генератору, выход фотоприемника 7 соединен с приемным устройством А.

Устройство работает следующим образом. Так как сейсмоакустические датчики обычно работают в диапазоне частот 0,6-10,0 КГц, то в качестве излучающего элемента может быть использована пьезокерамика. На рабочую поверхность закрепленного в вертикальном положении контролируемого сейсмоакустического датчика 1 устанавливают излучающий элемент 2. Концентрично излучающему элементу 2 в его центре на жестких опорах 8 устанавливают приемный модуль 3, а напротив - на рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1 закрепляют зеркало 4. Причем контролируемый сейсмоакустический датчик 1, излучающий элемент 2 и зеркало 4 акустически развязаны от остальных элементов устройства. В то же время приемный модуль 3, оптический разветвитель 5, зеркало 4,оптический квантовый генератор 6, оптическое волокно 9 и фотоприемник 7 входят в состав волоконно-оптического лазерного интерферометра. На излучающий элемент 2 подается необходимый для контроля сейсмоакустического датчика 1 электрический сигнал от генератора. Излучающий элемент 2 преобразует электрический сигнал в механический и возбуждает рабочую поверхность контролируемого сейсмоакустического датчика 1. Механические колебания рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1 контролирует волоконно-оптический лазерный интерферометр, и на выходе фотоприемника 7 имеем электрический сигнал, пропорциональный механическому смещению рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1, который фиксируется приемным устройством А. Одновременно на выходе контролируемого сейсмоакустического датчика 1 имеем электрический сигнал, пропорциональный механическому смещению рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1, которое контролирует приемное устройство В. Зная абсолютное значение смещения рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1 в заданный момент времени, зафиксированное приемным устройством А, и в то же самое время имея отклик контролируемого сейсмоакустического датчика 1 на это воздействие, зафиксированное приемным устройством В, можно контролировать характеристики сейсмоакустического датчика 1. При контроле характеристик контролируемого сейсмоакустического датчика 1 нет необходимости контролировать акустический контакт, т.к. вполне достаточно знать абсолютное смещение непосредственно рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика 1. Предложенное устройство свободно от такой зависимости, как присоединенная масса, т.к. в нем (масса излучающего элемента 2) всегда постоянна.

Таким образом, при непосредственном одновременном контроле смещения рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика и его отклика на это механическое воздействие можно с большей достоверностью судить о характеристиках контролируемого сейсмоакустического датчика. В то же время предложенное устройство существенно проще аналогичных известных устройств, т.к. оно лишено таких громоздких и хрупких элементов, как полупрозрачные призмы, и дополнительного пьезоэлемента для контроля акустического контакта.

Литература

1. Патент РФ №2321849, G01N 29/04, 2008.

2. Патент РФ №2165 092, G01N 1/16, 2001.

Устройство для контроля характеристик сейсмоакустических датчиков, содержащее излучающий элемент, зеркало, оптически квантовый генератор и фотоприемник, отличающееся тем, что на рабочую поверхность контролируемого сейсмоакустического датчика сверху установлен излучающий элемент в виде кольца, концентрично с излучающим элементом на рабочей поверхности контролируемого сейсмоакустического датчика установлено зеркало, приемный модуль, соединенный с помощью оптических волокон с оптическим разветвителем, один вход которого соединен с оптическим квантовым генератором, а второй с фотоприемником, размещен концентрично с излучающим элементом с его обратной стороны и закреплен на жестких опорах, акустически развязанных с контролируемым сейсмоакустическим датчиком и излучающим элементом.



 

Похожие патенты:
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 геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно заявленному способу в одну из точек замкнутого контура акселерометра подают синусоидальные, калиброванные сигналы Uг.

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и может быть использовано в процессе акустического каротажа. Согласно заявленному изобретению обеспечивается моделирование реального акустического волнового сигнала и полное дистанционное тестирование прибора акустического каротажа в полевых условиях путем разложения входного акустического волнового сигнала на спектральные составляющие и сравнение полученной спектральной характеристики с эталонной спектральной характеристикой.

Изобретение относится к области изготовления, градуировки и обслуживания приборов и устройств для геофизических измерений и может быть использовано в оборудовании для каротажа, содержащем систему охлаждения с использованием криогенных жидкостей.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проверки и подготовки к работе в полевых условиях аппаратуры импульсной электроразведки. .

Изобретение относится к способам определения технических параметров приборов, выполняющих дистанционные исследования геологической среды. .

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для обеспечения измерений плотности преимущественно буровых и тампонажных растворов, используемых в процессе строительства скважин.

Изобретение относится к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры, а именно к калибровке аппаратуры по контролю технического состояния нефтяных и газовых скважин гамма-гамма методом.

Изобретение относится к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры, а именно к созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры нейтронного каротажа, работающей на газовых месторождениях и подземных хранилищах газа (ПХГ).

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 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 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.

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.

Наверх