Устройство для возбуждения упругих колебаний

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик „,898364 (61} Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.01. 80 (21} 2865913/18-25 с присоединением заявки РЙ— (5f)M. Кл.

G 0l V 1/157

9кударстииный комитет

СССР ню делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.01 . 82. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 15,01.82 (53) УДK 550.83 (088. 8) (72} Авторы изобретения

В. Н. Киселев и M. Н. Кузнецов

Научно-производственное объединение ™Геофиз ка" „-,: (71} Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к акустическим методам разведочной геофизики, где источники упругих колебаний электромеханического преобразования энергии используют электрогидравлический эффект и может быть использовано при сейсмоакустических методах исследований на акваториях морей и океанов.

Известны устройства возбуждения упругих колебаний при сейсмоакустических исследованиях, содержащие емтв костной накопитель энергии, управляемый разрядник и излучатель упругих колебаний (I ).

Недостатком этих устройств является нестабильность параметров возбуждаемых импульсов давления, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство возбуждения упругих колебаний, содержащее соединенные между собой излучатель и генератор импульсов, состоящий из регулируемого высоковольтного выпрямителя, соединенного с емкостным накопителем и разрядником, управляемым синхронизатором. В этом устройстве сделана попытка решить задачу стабилизации параметров излучаемых импульсов давления путем стабилизации разрядного напряжения 2 j.

Однако устройство имеет недостаточную стабильность параметров возбуждаемых импульсов давления, обуслов. ленную; как показывают исследования, главным образом изменением межэлектродного расстояния от разряда к разряду из-за неравномерного разрушения (сгорания) электродов и изоляционного материала между ними.

Цель изобретения — повышение стабильности возбуждаемых импульсов упругих колебаний с межэлектродным расстоянием, при котором наблюдается максимум КПД преобразования электри» ческой энергии в акустическую.

Указанная цель достигается тем, что устройство возбуждения упругих

3 898364 колебаний, содержащее, соединенные между собой излучатель и генератор импульсов, состоящий из регулируемого высоковольтного выпрямителя, соединенного с емкостными накопителем и разрядником, управляемым внешним синхронизатором, снабжено измерительным сопротивлением, дополнительным генератором импульсов, пороговой схемой и схемой совпадения, причем 1ф емкостные накопители генераторов импульсов соединены между собой, измерительным сопротивлением и со входом пороговой схемы, два выхода пороговой схемы соединены с регулировочны- 15 ми входами регулируемых выпрямителей, а третий — с управляемым разрядником дополнительного генератора импульсов через схему совпадения И, управляемую внешним синхронизатором. 30

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — семейство кривых токовых импульсов для различных межэлектродных расстояний, Устройство возбуждения упругих колебаний (фиг. 1) содержит излучатель 1, соединенный через управляемый разрядник 2 с емкостным накопителем 3 и регулируемым выпрямителем

4. Излучатель 1 соединен также через управляемый разрядник 5 с емкостным накопителем 6 и регулируемым выпрямителем 7. Последовательно в цепь разряда емкостных накопителей 3 и 6 включено измерительное сопротивление

8, а их общая точка соединена со входом пороговой схемы 9, два выхода пороговой схемы 9 соединены с регулировочными входами регулируемых выпрямителей 4 и 7, а третий — с управля— емым разрядником 5 через схему совпадения И 10, второй вход схемы совпадения И 10 и управляемый разрядник

2 соединены с внешним синхронизатором. Излучатель 1, измерительное со15 противление 8 и регулируемые выпрямители 4 и 7 соединены с общей шиной.

На фиг. 2 кривая 11 тока соответствует критическому межэлектродному расстоянию. Кривая 12 тока соответ50 ствует межэлектродному расстоянию меньше критического. Кривая 13 тока соответствует межэлектродному расстоянию больше критического.

Проводились исследования по выяв- 55 лению зависимостей величины и формы импульсов тока в разрядной цепи устройств возбуждения упругих колебаний при использовании электрогидравлического эффекта. Было установлено, что для каких-то определенных условий среды разряда (температура, соленость и .пр.), существует свое определенное критическое межэлектродное расстояние, где наблюдается смена типа разряда. Так при межэлектродных расстояниях больше критического наблюдается коронный разряд, при расстояниях меньше критического наблюдается пробой. Смена типа разряда имеет свое отражение в форме и величине импульса тока в разрядной цепи.

Было замечено, что максимальное преобразование электрической энергии в акустическую, т. е. самый большой

КПД преобразования энергии, находится у незавершенного t коронного ) разряда вблизи критического расстояния.

Используя результаты исследований, предлагается устройство стабилизации параметров импульсов давления, которые являются зависимыми от многих переменных и, прежде всего от межэлектродного расстояния.

Регулирование величины межэлектродного расстояния ведется путем изменения подводимой электрической энергии к электродам. Причем, чтобы величина подводной электрической энергии при регулировании межэлектродного расстояния меньше влияла на импульс давления, подводимая энергия изменяется по разному. Так, при уменьшении межэлектродного расстояния электрическая энергия уменьшается путем. уменьшения напряжения на емкойтном накопителе, а при увеличении расстояния, она увеличивается путем увеличения емкости накопителя

CU

W =

Z где W — энергия заряженного накопителя;

С вЂ” емкость накопителя;

U — напряжение на накопителе.

Устройство возбуждения упругих колебаний работает следующим образом.

От сети переменного тока через регулируемый выпрямитель 4 заряжается емкостной накопитель 3 до нескольких киловольт (3-10 кВ ). По команде внешнего запуска емкостной накопитель

3 разряжается через управляемый разрядник 2 на излучатель I который обычно конструктивно выполнен в виде

898364 6 отрезка коаксиального кабеля, центральная жила и оплетка которого являются электродами и расположены в воде, причем, вода является естественной средой, где происходит разряд и электромеханическое преобразование электрической энергии в акустическую.

С измерительного сопротивления 8 снимается напряжение и подается на вход пороговой схемы 9. Это напряже- 10 ! ние соответствует форме тока в разрядной цепи. На фиг. 2 кривая 11 тока соответствует нормальной работе излучателя с межэлектродным расстоянием близким к критическому, при ко- 15 тором происходит незавершенный разряд ,(коронный) с наибольшим КПД преобразования энергии. При уменьшении межэлектродного расстояния незавершенный разряд переходит в завершенный 20 (пробой), которому соответствует кривая 12 тока. При увеличении межэлектродного расстояния незавершенный разряд продолжает оставаться незавершенньм, но амплитуда тока уменьшается (кривая 13 тока на фиг. 2 ).

Если по какой-либо причине происходит уменьшение межэлектродного расстояния, что.соответствует кривой 12 тока (фиг. 2), срабатывает пороговая 30 схема 9 по нижнему уровню, и на регулируемый выпрямитель 4 с пороговой схемы поступает команда. С регулируемого выпрямителя снимается пониженное напряжение, до которого заряжа- у ется емкостной накопитель 3, и очередной разряд в цепи излучателя происходит с пониженной энергией и напряжением по отношению к предыдущему циклу разряда. Это, в свою очередь, 1!) приводит к пониженному разрушению изоляции и электродов излучателя и увеличивает межэлектродное расстояние до нормального, не вызывая изменения амплитуды импульса давления.

Если у излучателя в процессе работы произошло увеличение межэлектродного расстояния, что соответствует кривой !3 тока (фиг. 2) срабатывает пороговая схема 9 по верхнему уровню и поступает команда на регулируемый выпрямитель 7 и разрешение на работу управляемого разрядника 5 от очередного импульса запуска через схему совпадения И 10. По этой коман- де с регулируемого выпрямителя 7 подается выбранное напряжение на емкостной накопитель 6 и при очередном запуске через излучатель 1 идет разрядный ток двух емкостных накопителей 3 и

6 энергии что приводит к более ин) тенсивному разрушению изоляции и электродов излучателя и восстанавливает прежний межэлектродный промежуток.

Увеличение энергии при разряде путем увеличения емкости за счет подключения второго накопителя приводит к незначительному увеличению амплитуды импульса давления, практически малозаметному.

Работа предлагаемого устройства разобрана для случая выполнения излучателя в виде отрезка коаксиального кабеля, но это не исключает его работоспособности и положительного эффекта при других вариантах излучателей. формула изобретения

Устройство возбуждения упругих колебаний, содержащее соединенные между собой излучатель и генератор импульсов, состоящий из регулируемого высоковольтного выпрямителя, соединенного с емкостным накопителем . и разрядником, управляемым внешним синхронизатором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения стабилизации параметров возбуждаемых импульсов давления, оно снабжено измерительным сопротивлением, дополнительным генератором импульсов, пороговой схемой и схемой совпадений, причем емкостные накопители генераторов импульсов соединены Между собой, измерительным сопротивлением и со входом пороговой схемы, два выхода пороговой схемы соединены с регулировочными входами регулируемых выпрямителей, а третий — с управляемым разрядником дополнительного генератора импульсов через схему совпадения И, управляемую внешним синхронизатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Авторское свидетельство СССР

М 243205, кл. G О! V 1/!57, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

N- 504994, кл. G 01 V I/157, 1974 (прототип).

898364

Заказ 11942/62

Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Е. Городничев

Редактор И, Касарда Техред Т.Маточка Корректор Н. Стец