Трехкомпонентный велосиметр

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике, акустике, сейсмологии для регистрации трех пространственных компонент любых упругих возмущений. Сущность: трехкомпонентный велосиметр состоит из прочного водонепроницаемого корпуса 1 из немагнитного материала, выполненных из упругого и гофрированного материала кожухов 7, в которых герметично установлены три взаимно перпендикулярные пары кольцевых магнитов 5 и катушки индуктивности 4, установленные в зазорах кольцевых магнитов 5, выполненного полым инерционного груза 2 из немагнитного материала, расположенного внутри корпуса 1 между кольцевыми магнитами 5, и приспособления 9 для подачи флюида. В корпусе выполнено отверстие 8, в котором установлено приспособление 9 для подачи флюида, а внутреннее пространство 3 корпуса 1 заполнено флюидом 10. Внутренний диаметр инерционного груза определяют из соотношения d = D 1 ρ ф / ρ м 3 , где ρф - плотность флюида, ρм - плотность материала, из которого выполнен инерционный груз, D - диаметр инерционного груза. Технический результат: повышение точности за счет расширения частотного диапазона в инфразвуковую область частот, повышение чувствительности к вертикальной компоненте волнового поля, ударостойкости и долговечности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике, акустике, сейсмологии для регистрации трех пространственных компонент любых упругих возмущений в воде (гидроакустические волны), атмосфере (акустические волны), земле или во льдах (сейсмические волны), в том числе может использоваться под водой или подо льдом.

Известен трехкомпонентный низкочастотный акселерометр, включающий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированных взаимно перпендикулярно и груз (см. авторское свидетельство СССР №1107061, G01P 15/09, 1983).

Недостатком данного устройства являются его конструктивные особенности, связанные с применением пьезоэлементов, а также недостаточно низкий для современных, в том числе сейсмических, исследований частотный диапазон.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трехкомпонентный скважинный сейсмометр, включающий прочный водонепроницаемый корпус из немагнитного материала, три взаимно перпендикулярные пары кольцевых магнитов, закрепленных внутри корпуса, установленные в зазорах кольцевых магнитов катушки индуктивности, инерционный груз из немагнитного материала, расположенный внутри корпуса между кольцевыми магнитами, и подвижные диафрагмы (см. полезная модель РФ №145461, G01V 1/16, 2013).

Недостатком данного устройства является слабая чувствительность в нижнем диапазоне частот и недостаточная ударопрочность.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности измерений. Техническим результатом является повышение точности измерений за счет расширения частотного диапазона трехкомпонентного велосиметра в инфразвуковую область частот путем заполнения внутреннего пространства корпуса флюидом определенной вязкости, а также повышение чувствительности трехкомпонентного велосиметра к вертикальной компоненте волнового поля, ударостойкости и долговечности трехкомпонентного велосиметра.

Технический результат достигается в трехкомпонентном велосиметре, включающем прочный водонепроницаемый корпус из немагнитного материала, выполненные из упругого и гофрированного материала кожухи, в которых герметично установлены три взаимно перпендикулярные пары кольцевых магнитов и катушки индуктивности, установленные в зазорах кольцевых магнитов, выполненный полым инерционный груз из немагнитного материала, расположенный внутри корпуса между кольцевыми магнитами, и приспособление для подачи флюида, при этом в корпусе выполнено отверстие, в котором установлено приспособление для подачи флюида, а внутреннее пространство корпуса заполнено флюидом.

Внутренний диаметр инерционного груза определяют из соотношения d = D 1 ρ ф / ρ м 3 , где ρф - плотность флюида, ρм - плотность материала, из которого выполнен инерционный груз, D - диаметр инерционного груза.

Установка кожухов, выполненных из упругого и гофрированного материала, позволяет защитить кольцевые магниты и катушки индуктивности от попадания флюида и увеличить долговечность.

Установка приспособления для подачи флюида в отверстие корпуса позволяет заполнить внутреннее пространство трехкомпонентного велосиметра флюидом.

Определение внутреннего диаметра инерционного груза из вышеуказанного соотношения обеспечивает ему требуемую плавучесть внутри корпуса и компенсирует влияние гравитации, увеличивая тем самым чувствительность трехкомпонентного велосиметра к вертикальной компоненте волнового поля.

Заполнение внутреннего пространства корпуса флюидом с требуемой вязкостью и упругими свойствами позволяет регулировать нижний частотный диапазон трехкомпонентного велосиметра. При этом движение инерционного груза внутри прочного корпуса компенсируется вязким наполнителем и, следовательно, позволяет повысить ударостойкость трехкомпонентного велосиметра.

Трехкомпонентный велосиметр поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведен общий вид устройства.

Трехкомпонентный велосиметр состоит из прочного водонепроницаемого корпуса 1, изготовленного из высокопрочного немагнитного материала (сплава), инерционного груза 2, выполненного полым и изготовленного из немагнитного материала, с внутренней полостью 3, трех пар катушек индуктивности 4, жестко связанных с инерционным грузом, трех взаимно перпендикулярных пар кольцевых магнитов 5, расположенных в корпусе 1 по трем взаимно ортогональным направлениям, в зазорах 6 которых без трения могут перемещаться катушки индуктивности 4, гофрированного кожуха 7, связанного с корпусом 1, в который герметично установлены кольцевые магниты 5 и катушки индуктивности 4, отверстие 8 в корпусе 1, в котором установлено приспособление 9 для подачи флюида, при помощи которого пространство внутри корпуса заполняется флюидом 10.

Трехкомпонентный велосиметр работает следующим образом.

Перед началом проведения измерений проводится настройка частотной характеристики трехкомпонентного велосиметра на ожидаемый частотный диапазон принимаемого сигнала. Для этого через приспособление 9 для подачи флюида внутреннее пространство корпуса 1 заполняется флюидом 10 требуемой вязкости. При колебаниях прочного корпуса 1 трехкомпонентного велосиметра относительно инерционного груза 2 в среде под действием сейсмических или акустических волн, при помощи измерения ЭДС индукции, возникающей в катушках индуктивности 4, связанных с инерционным грузом 2, из-за их перемещений в магнитном поле постоянного кольцевого магнита 5, определяют зависимость амплитуды электрических колебаний от времени. Так как амплитуда возникающего тока пропорциональна скорости движения катушки индуктивности 4 в магнитном поле (а значит, и корпуса 1 относительно инерционного груза 2), то измеряемой величиной является колебательная скорость смещений частиц среды. Три взаимно ортогональных направления, вдоль которых расположены чувствительные элементы, соответствуют трем компонентам измеряемого волнового возмущения. Движение катушек индуктивности 4 происходит в разреженной среде зазоров 6 кольцевых магнитов без трения.

Предлагаемый трехкомпонентный велосиметр может применяться в различных природных условиях, повышает точность измерений в низкочастотной области, надежен и долговечен.

1. Трехкомпонентный велосиметр, включающий прочный водонепроницаемый корпус из немагнитного материала, три взаимно перпендикулярные пары кольцевых магнитов, закрепленных внутри корпуса, установленные в зазорах кольцевых магнитов катушки индуктивности, инерционный груз из немагнитного материала, расположенный внутри корпуса между кольцевыми магнитами, отличающийся тем, что он снабжен кожухами, выполненными из упругого и гофрированного материала, в которых герметично установлены кольцевые магниты и катушки индуктивности, и приспособлением для подачи флюида, при этом инерционный груз выполнен полым, в корпусе выполнено отверстие, в котором установлено приспособление для подачи флюида, а внутреннее пространство корпуса заполнено флюидом.

2. Трехкомпонентный велосиметр по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр инерционного груза определяют из соотношения
d = D 1 ρ ф / ρ м 3 ,
где
ρф - плотность флюида;
ρм - плотность материала, из которого выполнен инерционный груз;
D - диаметр инерционного груза.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.

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.
Наверх