Устройство для определения параметров сейсмоприемников

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 55734 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.09,75 (21) 2171647/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.05.77.Бюллетень > 0-17 (45) Дата опубликования описания 07.07.77 (51) M. Кл. (01 Ч 7 8/00

Гасударственный комитет

Совета Министроа СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 550.834 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Я. Гончарук и E. А. Попов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ HAPAMETPQB

СЕЙСМОПРИЕМ НИКОВ

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для определения параметров сейсмоприемников непосредственно на пунктах наблюдения.

Известно устройство для определения параметров сейсмоприемников (11, позволяющее путем подачи соответствуюшего сигнала в катушку преобразователя, находящегося на некотором расстоянии от пункта регистрации, и посредством комму- !О тации подключать эти преобразователи к различным вариантам измерительной схемы через автоматическое исполнительное устройство с программным управлением.

Это устройство повышает производитель- 15 ность, однако большое количество переключателей и контактов реле, которые при эксплуатации устройства в полевых условиях загрязняются и окисляются, может привести к нарушениям электрического 20 контакта измерительной схемы. Кроме того, применение различных вспомогательных устройств в известном устройстве, таких как шаговый искатель, моторные часы, источники питания, шунтовые коробки 25 и др., усложняют устроиство и снижают его надежность. Известное устройство не может обеспечить одновременного дистанционного бесконтактного определения собственной частоты, затухания, амплитудночастотной и фазовой идентичности комплекта сейсмоприемников по одной осциллограмме и визуального определения этих параметров на точках наблюдения, расположенных на расстоянии 5-10 тыс. м друг от друга.

Известно также устройство для определения параметров сейсмоприемников при помощи двухмерного сейсмостенда (2J, позволяющего измерять параметры сейсмоприемников в условиях сложных двухмерных крутильных кэлебаний грузэвэй платформы сейсмостенда в лабораторных услэвиях.

Сложность и громоздкость устройства препятствуют применению егэ в полевых условиях

Прототипом изобретения является устройство для определения параметров сейсмоприемников, содержащее установочную платформу, задатчик колебаний и сейсмопри557342 емники 31. На столе вибрационной платформы жестко закрепляется один или несколько сейсмоприемников и путем механического перемещения стола с определенной частотой и амплитудой вдоль оси максимальной чувствительности в преобразователе испытуемого сейсмоприемника вырабатывается ЭДС, до которой определяют соответствующие параметры.

При помощи вибрационной платформы можно получить амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики сейсмоприемников, исследовать идентичность комплекта сейсмоприемников, подключенных ко входу усилителей сейсмостанции на соответствующие каналы и т. д. Однако, громоздкость вибрационной платформы, сложность вспомогательной электронно-измерительной аппаратуры, требуюшей дополнительных источников питания, не позволяет применять известное устройство для определения параметров в полевых условиях.

Отсчет смешения стола виброплатформы при помощи микроскопа утомляет оператора, так как для каждого сейсмоприемника необходимо произвести отсчет показаний не менее чем для десяти точек (на различных участках частотного спектра). Сложность и трудоемкость процесса получения исходных данных для построения частотных характеристик на каждый сейсмоприемник резко снижают производительность. Особенно это заметно при определении большого количества сейсмоприемников (1 000-2 000 шт ) .

Пелыо изобретения является повышение производительности. Поставленная цель достигается тем, что задатчик колебаний выполнен в виде постоянного магнита, помещенного в корпус и закрепленного в немагнитной оправке с контрольной катушкой, жестко связанной с корпусом, при этом постоянный магнит расположен по центру установочной платформы с воздушным за,— зором между платформой и корпусом.

На фиг. 1 показано предложенное устройство в общем виде, блоки А и Б; на фиг. 2 — блок Б, разрез.

Устройство для определения параметров сейсмоприемник состоит из блоков А и Б. Блок А включает в себя установочную платформу

1; уровень 2, направляющие уголки 3, or раничительные упоры 4, испытуемые сейсмоприемники 5-10, стопорный винт 11.

В центре блока A с воздушным зазором устанавливается вращающийся постоянный магнит-задатчик (блок Б). Блок Б содержит корпус 12 с фланцами 13, 14, n ogшипники 15, 16, вращающиеся на осях 0 Для получения записи параметров шкивмаховик (22) раскручивают до заданной частоты, включают рабочий регистратор и производят запись на магнитную ленту или другой носитель записи. Процесс записи

45 длится 1-2 мин. (до остановки вращения задатчика). После проведения необходимых операций блок Б тоже удаляется, и с целью повторной проверки параметров место установки блока Б закрывается жестким колпа50 ком, а при надобности, после приема сейсмической информации, можно осуществить контрольную проверку параметров путем установки задатчика на прежнее место и проведения соответствующих операций для пов55 торной записи параметров без нарушения ранее заданных условий рабочего режима.

17, 18, оправки 19 из немагнитного металла, постоянный магнит (сплав ЮНДК-24)

20, стопорный винт 21, шкив-маховик 22, гайку 23, контрольную катушку 24.

В зависимости от применения устройства (для лабораторных или полевых работ) блок

А изготавливается в различных вариантах, удобных для работы. Например, для определения параметров низкочастотных сейсмоприемников в полевых условиях установочная платформа выполняется в виде трафарета, в которой ячейки для сейсмоприемников имеют сквозные отверстия и не фиксируют сейсмоприемники на установочной платформе, так как эти сейсмоприемники должны контактировать с окружающей средой, через которую им будет передан полезный сейсмический сигнал. Установочная платформа для лабораторного определения параметров показана на фиг. 1.

Определение параметров и контроль за работой всего сейсморегулирующего тракта при помощи устройства осуществляется следующим образом. На месте установки комплекта сейсмоприемников для регистрации составляющих Х, У, 7 в грунте делается углубление, куда устанавливается в соответствующей ориентации трафаретная платформа (блок А).

В ячейки этой платформы, на грунт, в определенной последовательности устанавливаются рабочие сейсмоприемники и подключаются в рабочем режиме к регистратору. В центре блока А имеется отверстие, куда в соответствующем положении устанавливается и закрепляется в грунте задатчик (блок Б). Затемтрафаретнаяплатформаудаляется, а на грунте остаются сейсмоприемники и задатчик.

Сопоставление записей последних данных с предыдущими выявит, насколько изменились за этот промежуток времени пара557342 метры сейсмических каналов или сейсмопри-. емников, и может учесть аппаратурные ошибки, присутствующие в данной сейсмической информации.

Принцип работы устройства следующий, При вращении постоянного магнита 20 его магнитное поле циклически воздействует на преобразователи сейсмоприемников 5-9, в результате чего в катушках этих преобразователей вырабатывается результирующая 10

ЭДС, состоящая из собственной ЭДС (or преобразователя) в внешней ЭДС (от за2 датчика). В процессе измерения происходит монотонное убывание частоты, и, по мере приближения ее к собственной часто- 15 те сейсмоприемника, сдвиг фазы колебаний инертной массы сейсм оприемника увеличивается, а достигнув максимума резонанса, фаза часToTbl колебаний инертной массы сейсмоприемника становитсяравной 180о по отношению к 20 фазе частоты колебаний задатчика. При этом ЭДС., и ЭДС складываются в противофазе, и на выходе преобразователя на этом участке переходного процесса результирующая ЭДС равна нулю. 25

Установочную платформу и задатчик устройства можно откалибровать по смещению любым сейсмоприемником с известными параметрами (эталонным сейсмоприемником). 30

Осциллограммы показывают, что область резонансной частоты сейсмоприемника выражается отсутствием записи колебаний, в то время как инертная масса этого сейсмоприемника вместе с катушкой совершает максимальное перемещение в зазоре магнитной системы.

Середина участка с отсутствием записи колебаний на трассе испытуемого сейсмоприемника сопоставляется с записью час- 40 тоты задатчика на трассе, по маркам времени определяется частота задатчика, а по контрольной прямой, опущенной по марке через всю осциллограмму, определяется место положения собственной частоты 45 для каждого сейсмоприемника, в том числе и для эталонного. Для оперативного определения собственной частоты (визуально) середина участка с отсутствием записи испытуемых сейсмоприемников сопоставляется с серединой того же участка эталонного сейсмоприемника, Точность визуального определения может допускать азброс + 2% от заданного значения.

Длительность участка с отсутствием записи колебаний определяет затухание инертной массы сейсмоприемника в рабочем режиме. Сопоставляя эти участки испытуемых сейсмоприемников с участком эта- 60 лонного сейсмоприемника, легко определить затухание.

Сопоставлением амплитуд колебаний испытуемых сейсмоприемников и эталонного сейсмоприемника на интересующих частотах получают амплитудно-частотную характеристику для каждого испытуемого сейсмоприемника.

Так как испытуемые и эталонный сейсмоприемники находятся в одинаковых условиях и симметрично. через определенное расстояние, установлены по кругу, в центре которого находится циклический задатчик, то на записи будет наблюдаться постоянный фазовый сдвиг цп 1частоты колебаний соседних сейсмоприемников в той последовательности, в какой они установлены по кругу. Величина 1со;,,t равна 360 I ., где 71 — число сейсмоприемников. При этом число и должно быть кратным 2, 4, 6, 8, 12, что позволит получить V«„,, равный соответственно 180, 90, 45 и т. д. Таким образом, если постоянный (выНужденный) фазовый сдвиг между соседними каналами записей известен, то нетруд+ aV к%оп„ для каждого

Соя„ сейсмоприемник з.

Точность определяемых параметров зависит от скорости протяжки носителя записи. При визуальном определении допустимая погрешность 2-3%, при камэраль ной обработке данных разброс можно уменьшить до 1-2%. Повышение точности достигается в результате применения одного стабильного источника возбуждения для всех преобразователей, находящихся в одинаковых условиях.

Устройство позволяет определить параметры различных типов сейсмоприемников, за исключением тех, преобразователи которых заключены в ферромагнитной корпус, являющийся магнитным экраном для внешнего магнитного поля задатчика. Кроме того, устройство позволяет определить полярность магнитной системы, наличие металлических предметов на движущейся инертной массе и внутри нее, что сказывается на затухании и нарушает линейную упругость пружин, а также изменяет собственную частоту инертной массы, находящейся в различных положениях от "нулевого" пункта. Вес устройства не превышает 4-5 кг.

Применение устройства позволит значительно повыситЬ производительность, определять и контролировать параметры сейсмоприемников в полевых условиях непосредственно на месте их установки, не нарушая рабочего режима и согласования с регист557342 рирующим устройством, бесконтактным способом — дистанционно, с одновременной записью параметров на одну осциллограмму, что в свою очередь, позволяет визуально определять идентичность сейсморегистрирующих каналов сейсмостанций. Контроль параметров сейсмоприемников непосредственно на точках наблюдений значительно повысит качество полевого сейсмического материала, в чем выражается экономическая эффективность устройства. формула изобретения

Устройство для определения параметров сейсмоприемников, содержащее установочную платформу, задатчик колебаний и сейсмоприемики, отличающееся тем, что,, с целью повышения производительности, задатчик колебаний выполнен в виде постоянного магнита, помещенного в корпус и закрепленного в немагнитной оправке с контрольной катушкой, жестко связанной с корпусом, при этом постоянный магнит расположен по центру установочной платформы с воздушным зазором между платформой и корпусом. р Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство СССР № 274407, кл. 5 01 Ч 13/00, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР у № 411412, кл. Cj 01 Ч 1/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР № 166505, кл. Ci 01 Ч 1/16, 1963, (прототип).

557342

Составитель О. Машенко

Редактор Т. Орловская Техред Я. Дсталощ Корректор Л. Веселовская

Заказ 843/58 Тираж 717 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4