СЕЙСМОПРИЕМНИК Российский патент 1995 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к приборам для измерения параметров вибраций путем преобразования колебаний инерционной массы в электрический сигнал.

Известен вибродатчик сейсмического типа, содержащий инерционную массу, связанную с корпусом посредством упругого или магнитного подвеса, и магнитное корректирующее устройство, состоящее из неподвижного магнита и ферромагнитного якоря, прикрепленного к инерционной массе и развивающего при ее перемещении усилие, направленное противоположно усилию упругого подвеса [1]
Недостатком известного датчика является сложность настройки требуемой резонансной частоты вследствие действия триггерного эффекта. Указанный эффект заключается в том, что при приближении регулировочных якорей к инерционной массе (с целью настройки требуемой резонансной частоты) среднее положение инерционной массы становится неустойчивым и инерционная масса значительно смещается в сторону одного из якорей.

Известен сейсмоприемник, содержащий корпус, полый ферромагнитный цилиндр, вертикально расположенный в корпусе и соединенный с ним, инерционную массу в виде вертикально ориентированного полюсами постоянного магнита, расположенного внутри ферромагнитного цилиндра, поперечный центратор, посредством которого инерционная масса связана с корпусом с возможностью вертикального перемещения, а также датчик перемещения инерционной массы [2]
Недостатком прототипа является сложность регулирования собственной частоты сейсмоприемника в широком частотном диапазоне.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, заключаются в том, что сейсмоприемник содержит корпус, связанный с корпусом полый ферромагнитный цилиндр, инерционную массу в виде вертикально ориентированного своими полюсами и расположенного внутри ферромагнитного цилиндра постоянного магнита, поперечный центратор, посредством которого инерционная масса связана с корпусом с возможностью только вертикального перемещения, и датчик вертикального перемещения инерционной массы.

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является сложность регулирования величины поперечных магнитных сил притяжения между инерционной массой и ферромагнитным цилиндром.

Изобретение направлено на упрощение регулирования собственной частоты сейсмоприемника в широком частотном диапазоне и защиту от влияния внешних магнитных полей.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в совмещении ферромагнитными стаканами функции регулирования собственной частоты сейсмоприемника и функции магнитного экрана.

Существенные признаки, характеризующие изобретение, заключаются в следующем.

Ограничительные признаки: корпус, полый ферромагнитный цилиндр, инерционная масса, поперечный центратор, датчик перемещения инерционной массы. При этом ферромагнитный цилиндр связан с корпусом, инерционная масса выполнена в виде вертикально ориентированного своими полюсами и расположенного внутри ферромагнитного цилиндра постоянного магнита, инерционная масса связана с корпусом с возможностью вертикального перемещения.

Отличительные признаки: два ферромагнитных стакана, установленных с возможностью регулируемого осевого перемещения выше и ниже инерционной массы соосно с ней и с ориентацией днищами в направлениях, противоположных относительно инерционной массы.

Силовое магнитное взаимодействие между инерционной массой и стаканами имеет не только вертикальную (продольную) составляющую, но также и горизонтальную (поперечную) составляющую, причем соотношение между ними меняется при перемещении стаканов. Данный эффект обусловлен применением именно стаканов и указанным их расположением относительно инерционной массы, что обеспечивает плавность регулирования собственной частоты сейсмоприемника в широком диапазоне при одновременной защите его от внешних магнитных полей.

На чертеже схематично показан сейсмоприемник.

Сейсмоприемник содержит установленное в корпусе (не показан) основание 1, на котором закреплен вертикально ориентированный полый цилиндр 2 из немагнитного материала. Внутри цилиндра 2 расположена инерционная масса 3, выполненная в виде вертикально ориентированного постоянного магнита. Инерционная масса 3 посредством тяги 4 шарнирно соединена с основанием 1 так, что имеет возможность в определенных пределах перемещаться только в вертикальном направлении. Таким образом, тяга 4 выполняет функцию поперечного центратора инерционной массы 3.

Сейсмоприемник также содержит ферромагнитный цилиндр 5, выполненный в виде незамкнутого кольца, охватывающего цилиндр 2, и два стакана, верхний 6 и нижний 7. Оба стакана выполнены из ферромагнитного материала и ориентированы вертикально соосно с инерционной массой 3. При этом стаканы 6, 7 обращены днищами в направлениях, противоположных расположению инерционной массы 3. Стаканы 6, 7 связаны с цилиндром 2 посредством, например, резьбы, что делает возможным их регулируемое перемещение относительно цилиндра 2 и, следовательно, относительно инерционной массы 3 вдоль вертикальной оси. Сейсмоприемник, кроме того, снабжен датчиком вертикального перемещения инерционной массы (не показан) и демпфирующими кольцами (не показаны).

Сейсмоприемник работает следующим образом.

Вследствие вибрационного воздействия на корпус сейсмоприемника и, соответственно, на соединенные с корпусом основание 1 и цилиндр 2 в направлении вертикальной оси основание 1 и цилиндр 2 вместе с датчиком (не показан) смещаются относительно инерционной массы 3 благодаря магнитному подвесу этой массы относительно цилиндра 2. Указанный магнитный подвес образован поперечной магнитной растяжкой, т. е. за счет действия поперечных радиальных сил притяжения между инерционной массой 3 и ферромагнитным цилиндром 5, который закреплен на немагнитном цилиндре 2 с его наружной стороны. При этом неустойчивость инерционной массы 3 в поперечных (горизонтальных) направлениях вследствие действия поперечных магнитных сил притяжения между массой 3 и ферромагнитным цилиндром 5 полностью компенсируется соединением массы 3 с основанием 1 горизонтальной тягой 4. Вертикальные движения подвешенной таким образом инерционной массы 3 относительно цилиндра 2 и связанного с ним индуктивного датчика (не показан) преобразуются этим датчиком в электрический сигнал. При этом регулирование жесткости (собственной частоты) магнитного подвеса инерционной массы 3 осуществляют до начала эксплуатации сейсмоприемника посредством продольного (вертикального) перемещения стаканов 6 и 7 относительно цилиндра 2. Данные стаканы создают отрицательное силовое поле, достаточное по величине для компенсации устанавливающих магнитных сил притяжения между инерционной массой 3 и ферромагнитным цилиндром 5. При этом специфика стаканов заключается в том, что силы притяжения между магнитной массой 3 и стаканами 6 и 7 имеют как вертикальные, так и горизонтальные составляющие. Данные горизонтальные составляющие складываются с горизонтальными силами магнитного притяжения инерционной массы 3 к ферромагнитному цилиндру 5, усиливая тем самым эффект поперечной магнитной растяжки. Благодаря этому при вертикальном перемещении стаканов 6 и 7 происходит мягкое регулирование жесткости подвеса вследствие изменения соотношения между продольными и поперечными силами магнитного притяжения.

Использование: в машиностроении, в частности в устройствах для измерения параметров вибрации. Сущность изобретения: сейсмоприемник содержит корпус; установленные в корпусе основание с немагнитным полым цилиндром; инерционную массу в виде постоянного магнита; поперечный фиксатор; ферромагнитный цилиндр, выполняющий функцию поперечной магнитной растяжки; ферромагнитные стаканы; датчик вертикального перемещения инерционной массы. Регулирование собственной частоты сейсмоприемника производится вертикальным перемещением стаканов относительно немагнитного цилиндра. 1 ил.

СЕЙСМОПРИЕМНИК, содержащий корпус, связанный с корпусом полый ферромагнитный цилиндр, инерционную массу, выполненную в виде вертикально ориентированного своими полюсами и расположенного внутри ферромагнитного цилиндра постоянного магнита, поперечный центратор, посредством которого инерционная масса связана с корпусом, и датчик перемещения инерционной массы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит два ферромагнитных стакана, расположенных внутри полого ферромагнитного цилиндра и ориентированных своими днищами в противоположных относительно инерционной массы направлениях, при этом ферромагнитные стаканы установлены вертикально соосно с инерционной массой с возможностью регулируемого осевого перемещения.