Пьезоэлектрический сейсмометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик ()980033 (Sf) Дополнительное к авт. сеид-ву .— (22) Заявлено 10 . 06 . 81(2f ) 329 8 361/18-25 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет—

f$)) g 3

С 01 V 1/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.12.82, бюллетень М 45

Дата опубликования описаиия 071282 (33) УДК 550. 834 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.Н.Шейн и Т.A.Äîçîðîâ

Ийститут.океанологии им.П.П.Ширшов (71) Зеявйтель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЯ СЕЯСМОИЕТР

1

"Х

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано для измерения параметров в виброметрии, сейсмометрии и разведочной геофизике, причем наиболь шего эффекта следует ожидать при его применении в донных сейсмографах.

Известны сейсмометры электродинами-. ческого типа, состоящие из маятника, fQ упруго закрепленного относительно корпуса посредством пружины, демпфера маятника и преобразователя колебаний маятника относительно корпуса в электрический сигнал. Эти сейсмометры неудобны тем, что на их показаниях сказываются как смещения места установки, так и скорости и ускорения этих смещений, что зачастую усложняет обработку полученных материалов. Далее, применение сейсмометров указанного типа практически не дает воэможности регистрировать одним прибором все типы волн из-эа большой разницы в амплитуде последний (.1).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пьезоэлектрический сейсмометр, содержащий корпус и инертную массу, на которой соосно закреплены пьезоэлементы (23. 30

Устройство обладает определенными недостатками. При регистрации вертикальной компоненты колебаний на нижний пьезоэлектрический элемент постоянно действует сила, равная весу инертной массы, эта сила должна быть меньше верхнего предела динамического диапазона пьезоэлектрического элемента, иначе последний начинает работать в нелинейном режиме, что приводит к искажению выходного сигнала сейсмометра. Более того, при повышении чувствительности (сейсмометры данного типа не нашли применения, например,в донных сейсмографах из-за малой чувствительности) за счет уменьшения площади контакта инертной массы с пьезоэлектрическим элементом н/или увеличения его высоты черезмерная нагрузка на нижний элемент может привести к его разрушению. Указанные причины приводят к ограничению сверху чувствительности сейсьаэметра.

Следует отметить, что при исйользоваиии сейсмометра в автономных, напри-. мер донных сейсмометрах чувствительI ность последних автоматически должна быть снижена еще на порядок, так как при транспортировке их на дно возможны ускорения до 10о. Далее, при!

980033

65 повышении чувствительности сейсмометра начинают сказываться наводки, обусловленные радиационными, тепловы- . ми и электромагнитными эффектами.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и повышение надежности работы сейсмометра.

Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом сейс- . мометре, содержащем корпус и инертную массу, на которой соосно закреплены пьезоэлементы, на корпусе сейсмометра закреплен механизм арретирования, а инертная масса выполнена в виде цилиндра с осевым отверстием, снабженным центральной перегородкой, пьезоэлементы выполнены в виде тонких стержней v обкладками на торцах и жестко прикреплены к перегородке, между корпусом и инертной массой помещены пружины, а свободные концы пьезоэлементов снабжены фиксирующими накладками с возможностью свободного перемещения в направлении оси регистрации, причем фиксирующие накладки размещены в,механизме арретирования.

Кроме того, инертная масса выпол-; иена из материала, поглощающего ра1 диационное и электромагнитное излучения, а пьезоэлементы снабжены теплоизоляцией.

На чертеже представлено устройство, принципиальная схема.

Пезозлектрнческий сейсмометр сос-, тоит из корпуса, выполненного в виде полого цилиндра 1, с крышками 2,имею- щими отверстия 3, инертной массы, 55 выполненной в виде цилиндра 4 с осевый отверстием 5 и центральной перегородкой б, соосно закрепленных на центральной перегородке б пьезоэлектрических элементов 7 в виде тонких le стержней с обкладками на торцах (ие показаны), фиксирующих накладок 8, одна сторона которых жестко крепится к свободным концам пьезоэлектрических, элементов 7, а другая свободно перемещается в отверстии 3 корпуса, пружин 9 для разгрузки пьеэоэлектри-) ческих элементов 7 от силы веса инертной массы и электромагнитных зажиьюв 10. Цилиндр 4 выполнен иэ свинца. Пьезоэлектрические элементы 7 имеют теплоиэолирующую оболочку 11 из полиэтилена.

Устройство работает следующим об» разом.

Во время транспортировки (например, во время погружения донного сейсмографа на дно) электромагнитные зажима 10 разжаты и инертная масса свободно перемещается, как поршень>внутри полого цилиндра 1. Пьезоэлектри- бО ческие .элементы 7 при этом практически не испытывают нагрузки, поскольку их фиксирукщие накладки 8 свободно перемещаются относительно отверстий

3. После установки на дно инертная масса смещается вдоль оси регистрации (оси симметрии сейсмометра) ,таким образом, что силы упругости пружин 9 компенсируют силу веса инертной массы. После этого электромагнитные зажима 10 зажимают фиксируюt

,щие накладки 8, например через 5 ч после начала постановки по команде таймера (не показано) после чего

) сейсмометр готов к работе.

Предлагаемая конструкция позволяет устранить выход из строя сейсмометпа при транспортировке и нелинейность посредством разгрузки пьезоэлектричес-. ких элементов от силы веса инертной массы во время регистрации сейсмических колебаний и полной разгрузки во время транспортировки. Кроме того,,использование теплоизоляции пьезоэлекрических элементов и выполнение нертной массы из материала, поглощаего радиационное и электромагнитное излучения, обусловливает снижение (не менее. чем на порядок) соответствующих помех.

Положительным эффектом устройства является то, что устройство просто в изготовлении, надежно в эксплуатации, позволяет добиться необходимой чувствительности сейсмометра при небольших размерах последнего, что крайне важно при донных сейсмических наблкдениях, особенно в глубоководных частях мирового океана.

Формула изобретения

1, Пьезоэлектрический сейсмометр, содержащий корпус и инертную массу, на которой соосно закреплены пьезоэлементы, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения надежности, на корпусе сейсмометра закреплен механизм арретирования, а инертная масса выполнена в виде цилиндра с осе-. вым отверстием, снабженным централь-, ной перегородкой, пьезоэлементы выполнены в виде тонких стержней с об-. кладками на торцах и жестко прикреплены к.перегородке, между корпусом и инертной массой ломещены пружины, а свободные концы пьезоэлементов снабжены фиксирующими накладками с воэможностью свободного перемещения в направлении оси регистрации, причем фиксирующие накладки размещены в механизме арретирования.

2. Сейсмометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что инертная масса выполнена из материала, поглощающего радиационное и электромагнитное излучения, а пьезоэлементы снабжены теплоизоляцией..980033

Гостехиздат, 1955, мометрии. Х., с.349.

2 Авторское Р 614403, кл. Q . тотип). г свидетельство СССР

01 1 1/16, 1978 (проСоставитель М.Спасский

Редактор Е.Кинив Техред Е.Харитончик

Корректор Г. Реыетник

Заказ 9353/36 Тиран 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, X-35, Рауаская наб., д. 4/5

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

Источники информации,, принятые so внимание прн экспертизе

1. Саваренский Е.Ф., Кирнос Д.П.

Элементы сейсмологии и сейсМ

ll у