Датчик для регистрации сейсмических колебаний

Изобретение относится к измерительной технике, к приемникам сейсмических сигналов, отличающимся электромагнитными средствами измерения. Предложен сейсмический преобразователь, включающий микроволновой генератор СВЧ на основе цилиндрического резонатора с волной типа Н01 и диода Ганна. Причем диод Ганна соединен с отрезком прямоугольного волновода, в котором располагается подвижная диэлектрическая пластина, окно связи, металлический стержень, металлический цилиндр, пружина, а регистрация результирующего сигнала сейсмоколебаний осуществляется детектором СВЧ и индикатором. Технический результат - упрощение конструкции датчика и обеспечение регистрации малых амплитуд. 2 ил.

 

Изобретение относится к сейсмологии, а именно, к сейсмографам, приемникам сейсмических сигналов с электромагнитными средствами и может найти применение при измерениях колебаний земной поверхности.

Известно устройство измерения сейсмических воздействий, основанное на использовании двух разнесенных в пространстве пеленгаторов, связанных между собой радиоканалами взаимной синхронизации, в составе которых содержатся СВЧ автогенераторы в режиме затягивания частоты и волноводный тракт (Патент RU 2426155, опубл. 10.08.2011 г Бюл. №22, МПК: G01V 9/02).

Однако известный способ отличается трудоемкостью реализации и обеспечения измерений сейсмоколебаний, что снижает возможности его массового использования в технике сейсмологии.

Наиболее близким техническим решением является высокочувствительный сейсмический преобразователь на основе объемного резонатора СВЧ, включающий микроволновый генератор СВЧ, на основе объемного цилиндрического резонатора СВЧ с волной типа H₀₁ (Высокочувствительный сейсмический преобразователь на основе объемного резонатора СВЧ/ Е.Н. Козырев, А.Г. Симакин // ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА ЮГА РОССИИ, №4. -2014 г. -С 66-77).

Недостатком близкого технического решения является необходимость использования двух идентичных генераторов СВЧ на базе цилиндрических или коаксиальных объемных резонаторов для получения на смесителе разностной частоты, что весьма значительно усложняет конструкцию и снижает его точность измерения.

Технический результат - упрощение конструкции датчика для регистрации сейсмических колебаний.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что, генератор сверхвысоких частот состоит из объемного призматического резонатора в прямоугольном волноводе с волной типа H₀₁ и диода Ганна, лавинопролетного диода или транзистора СВЧ, соединенного с отрезком прямоугольного волновода, в котором располагается подвижная диэлектрическая пластина, регистрация результирующего сигнала сейсмоколебаний осуществляется детектором СВЧ и индикатором.

Устройство датчика для регистрации сейсмических колебаний схематически показано на фиг. 1, где 1 -объемный призматический резонатор генератора, 2 -диод Ганна, 3 -окно связи, 4 -отрезок волновода, 5 -диэлектрическая пластина, 6 -проводящий поглощающий слой, 7 -металлический стержень, 8 -металлический цилиндр, 9 -пружина, 10 -демпферная катушка, 11 -детектор, 12 -индикатор.

Датчик работает следующим образом.

Электромагнитное излучение, создаваемое диодом Ганна 2, поступает в отрезок прямоугольного волновода 4 через окно связи 3. В волноводе 4 располагается подвижная диэлектрическая пластина 5 с нанесенным на одну из ее поверхностей проводящим поглощающим слоем 6. Пластина 5 крепится на тонком металлическом стержне 7, который соединен с металлическим цилиндром 8. Цилиндр 8 соединен с пружиной 9. Диэлектрическая пластина 5 при сейсмических колебаниях за счет внешних воздействий перемещается перпендикулярно стенкам волновода 4 и осуществляет модуляцию СВЧ сигнала за счет поглощения электрической составляющей волны типа H₀₁ - Электрическая составляющая волны типа H₀₁ изменяется по синусоиде вдоль движения пластины 5 с максимумом в середине волновода 4. Регистрация результирующего сигнала сейсмоколебаний осуществляется детектором СВЧ 11 и индикатором 12. Перемещение диэлектрической пластины 5 вызывает мгновенное изменение амплитуды СВЧ сигнала в соответствии с изменением сейсмоколебаний. Пружина 9 и демпферная катушка 10 обеспечивают стабилизацию диэлектрической пластины после прекращения сейсмоколебаний.

Форма пластины (фиг 1. Вид по А-А) обеспечивает согласование с волной типа H₀₁ в волноводе (минимум отражения).

Техническое решение позволяет производить измерения сейсмоколебаний малой амплитуды (до 0,1 мкм). Продетектированный сейсмосигнал приведен на фиг. 2. За счет предлагаемых элементов устройства упрощается конструкция датчика и позволяет использовать его при регистрации малых амплитуд

Сейсмический преобразователь, включающий микроволновой генератор СВЧ на основе цилиндрического резонатора с волной типа Н01, диода Ганна, отличающийся тем, что диод Ганна соединен с отрезком прямоугольного волновода, в котором располагается подвижная диэлектрическая пластина, окно связи, металлический стержень, металлический цилиндр, пружина, а регистрация результирующего сигнала сейсмоколебаний осуществляется детектором СВЧ и индикатором.