Сейсмометр

 

Союз Советски и

Социалистичесиии

Ресиублин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п>890309 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 17.01. 80 (21) 2887185/18-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет-Опубликовано 15. 12. 81. Бюллетень J% 46

Дата опубликования описания 17.12.81 (5! )М. Кл.

G 01 V l /16

3Ъеуаирстаеииы11 кемитет

CCCP ае делам изобретеиий и етирытий (53) УДК 550.834 (088. 8) (72) Авторы изобретения ь

M.H. Ковальчук, В.T. Левшенко ь Б.Й. Шейн----- — .

>

E ... l:-, Ордена Ленина институт физики Земли им. О.Ю.-:Минфина, (71) Заявитель (54) СЕЙСМОМЕТР

1О

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано для измерения поступательных колебаний в сейсмометрии и разведочной геофизике.

Известен пьезоэлектрический сейсмомет1т, содержащий корпус, инертную массу и две идентичные пьезокерами" ческие пластины 1).

Недостатком такого сейсмометра является сложность наладки и малая чувствительность прибора.

Известен также сейсмометр электродинамического типа, содержащий

15 магнит и маятник с индукционными катушками, подвешенный на упругих пружинах (2).

Недостатком этого сейсмометра является сложность конструкции и низ vкая точность измерений поступательных движений, поскольку он реагирует и на поворотные компоненты колебанияе

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является крутильный сейсмометр, содержащий корпус, выполненный в виде ферромагнитного диска, в диаметральной плоскости которого размещен чувствительный элемент 13).

Недостатком известного сейсмометра является ограниченность диапазона измеряемых колебаний, поскольку им нельзя регистрировать поступательные компоненты движения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем измерения поступательных компонент колебаний.

Указанная цель достигается тем, что в сейсмометре, содержащем корпус, изготовленныьь из ферромагнитного материала, и чувствительный элемент, ферромагнитный корпус выполнен в виде двух пластин, соединенных между собой с помощью вставок, изго. товленных из материала с малой маг890309

1О

Формула изобретения

55 нитной проницаемостью, а чувствительный элемент размещен между пластинами и выполне в виде прямоугольной катушки,.три стороны которой защищены магнитным экраном, а свободная сторона ориентирована параллельно пластинам корпуса.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Сейсмометр состоит из двух ферромагнитных пластин 1, вставок, выполненных из материала с малой магнитной проницаемостью 2, например стекла, катушки 3 и магнитного экрана 4.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что производится измерение горизонтальной. составляющей колебания вдоль оси . Этот случай иллюстрируется чертежо,ч. Здесь X, у, 2- оси декартовой систеиы координат, =у -Ъ

3, К вЂ” орты этих осей; 7 = Кт и

H = 1 Н- вертикальная и горизонтальная составляющая магнитного поля Земли.

Пластины 1 расположены параллельно плоскости 90Z.

При движении устройства в катушке

3 индуцируется ЭДС, за счет пересечения магнитных силовых линий поля

Земли.

Экранирование трех сторон катушки дает возможность суммировать ЭДС возникающую в свободных сторонах витков и устранять противо-ЭДС остальных сторон витков катушки.

Влияние составляющих,т и Н магнит,ного поля Земли на объект можно рассматривать раздельно. Магнитные силовые линии компоненты . втягиваются в ферромагнитные пластины 1 и практически не влияют на катушку 3 (при расстоянии между пластинами в 5 раз меньше,чем их линейные размеры) . Сило- вые линии горизонтальной компоненты

g сгуц1аются в пределах пластин 1, и между пластинами создается усиленное однородное магнитное поле.

Поскольку, как уже.отмечалось выше из-за конструктивных особенностей

У

-ю устройства вертикальная компонента Z магнитного поля Земли не влияет на катушку, то в дальнейшем мы будем рассматривать только влияние компоненты Я . Для рассматриваемого случая при поступательном движении устройства перпендикулярно плоскости пластин, т.е. вдоль оси Х, в катушке из-за горизонтальной компоненты ы

ЭДС не возбуждается, поскольку катуш5

50 ка в этом случае перемещается вдоль силовых линий поля.

При поступательном движении вдоль оси X возникающее электрическое поле внутри проводника катушки направлено перпендикулярно Ь, и поэтому ЭДС не возникает.

При вращении вокруг оси X в противоположных концах стороны катушки, свободной от экрана, возникают одинаковые по величине и разные по направлению ЭДС с нулевым суммарным э ффект о м.

Наличие экрана на двух сторонах катушки, примыкающих к неэкранированной стороне, дает возможность освободиться от влияния. ЭДС, возникающей в этих сторонах катушки при ее вращении вокруг оси.

Вращение вокруг двух остальных осей также не вызывает появления

ЭДС в корпусе, поскольку между пластинами 1 поле, создаваемое компоненУ той Я, практически не меняется.

Это вызвано тем, чтб магнитные силовые линии компоненты 1! входят вертикально в ферромагнитные пластины 1.

При незначительных поворотах пластин . (до 5 ) внешнее поле искажается пластинами 1 так, что силовые линии продолжают входить перпендикулярно в пластины, и, следовательно, конфигурация поля между пластинами не меняется, и проводник не пересекает силовых линий, значит ЭДС не возбуждается.

Таким образом, в.рассматриваемом случае ЭДС в катушке возбуждается тольтолько за счет перемещения вдоль оси У, поскольку только тогда свободная сторона витков катушки 3 пересекает магнитные силовые линии поля.

Регистрация остальных поступательных компонент движения достигается изменением ориентации сейсмометра.

Предложенньп сейсмометр прост в изготовлении, позволяет регистрировать поступательные движения с амплитудой до 10 м в диапазоне частот

0,1-100 Гц, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сейсморегистрирующей аппаратуре.

Сейсмометр, содержащий корпус, изготовленный из ферромагнитного материала, и чувствительный элемент, о. т л и ч а ю шийся тем, что, 890309!

О с целью расширения функциональных возможностей устройства путем измерения поступательных компонент колебания, корпус выполнен в виде двух пластин, соединенных между собой с помощью вставок, изготовленных из материала с малой магнитной проницаемостью, а чувствительный элемент размещен между пластинами и выполнен в виде прямоугольной катушки, три стороны которой защищены магнитным экраном, а свободная сторона ориентирована параллельно пластинам корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Фремд В.М. Пьезоэлектрический сейсмоакселерометр с полевым транзистором. Сб. "Сейсмические приборы", вып.5, М., "Наука", 1969, с. 43-47.

2. Саваренский Е.Ф., Кирнос Д.П.

Элементы сейсмологии и сейсмометрии.

M., Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1955, с.511-512.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 1 - 2780727/25„ кл. G 01 Y 1/16, 1979 (прототип).

Составитель Т. Райкова

Редактор Ю. Петрушко Техред 3. Фанта Корректор В. Сикицкая

Заказ 10984/74 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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