СЕЙСМИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР Российский патент 2004 года по МПК G01V1/16 G01V1/38 

Изобретение относится к подводной геоакустике и может быть использовано для предупреждения землетрясений и цунами с помощью включения соответствующих систем сигнализации.

Известен сейсмический триггер [1], принятый за прототип, содержащий герметичный корпус с прикрепленными к его нижней части приемником сейсмических колебаний, а к верхней - маятником с распределенной массой, а также оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника, включающего в себя оптически согласованный источник когерентного света и фотоприемник, подключенный выходом через последовательно соединенные усилитель фототока и частотомер к сигнализатору тревоги.

В прототипе маятник выполнен обращенным. Маятник подвешен к опоре в центре его тяжести. К верхней части маятника прикреплен диск с отверстием посередине. По одну сторону диска напротив отверстия расположен светодиод, по другую - фотодиод. Когда маятник спокоен, фотодиод, освещенный светодиодом, замыкает на массу источник питания логической электронной схемы, и она не работает. Если маятник в ответ на землетрясение выводится из положения равновесия, свет от светодиода не попадает на фотодиод, электронная схема включается и считает импульсы, соответствующие качанию маятника. Если количество импульсов достигает заданного числа, включается звуковая или световая сигнализация тревоги.

Недостатком прототипа является необходимость расположения источника когерентного света и фотоприемника внутри корпуса, что препятствует их своевременной замене, а также неизбежные трудности с повторной юстировкой оптоэлектронного датчика, расположенного в корпусе под водой.

Техническим результатом, возникающим при внедрении изобретения, является повышение надежности за счет упрощения юстировки оптической схемы.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном сейсмическом триггере, содержащем герметичный корпус с прикрепленными к его нижней части приемником сейсмических колебаний, а к верхней - маятником с распределенной массой, а также оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника, включающего в себя оптически согласованные источник когерентного света и фотоприемник, подключенный выходом через последовательно соединенные усилитель фототока и частотомер к сигнализатору тревоги, оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника выполнен в виде сигнальной и опорной волоконных катушек, оптически связанных через источник когерентного света и фотоприемник в интерферометр, при этом сигнальная и опорная волоконные катушки расположены в корпусе, установленном на морском дне, соответственно и вне траектории отклонения маятника от положения равновесия, а источник когерентного света и фотоприемник расположены на надводном центре управления и регистрации.

Сигнальная волоконная катушка выполнена с возможностью смещения в корпусе вдоль маятника с распределенной массой.

Сигнальная и опорная волоконные катушки покрыты звуконепроницаемой оболочкой.

Герметичный корпус заполнен жидкостью, преимущественно водой или маслом.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 представлена конструктивная схема сейсмического триггера, на фиг.2 - его оптоэлектронная схема.

Сейсмический триггер содержит герметичный корпус 1 (фиг.1) с прикрепленным к его нижней части приемником 2 сейсмических колебаний, выполненный в виде традиционного штыря, втыкаемого в грунт морского дна 3.

К верхней части герметичного корпуса 1 подвешен маятник 4 с распределенной массой.

В состав триггера также входит оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника 4, выполненный в виде сигнальной и опорной волоконных катушек 5, 6 (фиг.1, 2), оптически связанных с источником 7 когерентного света и фотоприемником 8 (фиг.2) в интерферометр, например, собранный по схеме Маха-Цендера, как показано на фиг.2.

Сигнальная катушка 5 интерферометра расположена на траектории отклонения маятника 4 от положения равновесия, а опорная катушка 6 - вне траектории отклонения маятника 4.

Выход фотоприемника 8 подключен через последовательно соединенные усилитель фототока 9 и частотомер 10 к сигнализатору тревоги - звуковому или световому устройству сигнализации (на чертеже не показан).

Волоконные катушки 5, 6 интерферометра закреплены непосредственно в герметичном корпусе 4, а остальные элементы триггера расположены на подводном центре управления и регистрации (на чертеже не показан).

Связь подводной части сейсмического триггера с надводной осуществляется по кабель-тросу 11. На фиг.2 подводная часть устройства отделяется от надводной линией А-А.

Согласно дополнительных пунктов формулы изобретения для изменения чувствительности триггера к сейсмическим колебаниям сигнальная волоконная катушка 5 выполнена с возможностью смещения в корпус 1 вдоль маятника 4 с распределенной массой. (На фиг.1 смещение катушки происходит параллельно стрелке. Одно из дополнительных положений катушки 5 показано пунктиром).

С этой же целью герметичный корпус 1 сейсмического триггера может быть заполнен жидкостью, например водой или маслом.

Для устранения влияния акустических шумов на работу триггера волоконные катушки 5, 6 покрывают звуконепроницаемой оболочкой.

Сейсмический триггер работает следующим образом.

При появлении в районе морского дна 3 землетрясений или цунами сейсмический приемник 2, являющийся одновременно и якорем корпуса 1, воспринимает ускорения, вызванные воздействием подземных толчков на сейсмический триггер. Маятник 4 с распределенной массой в ответ на землетрясение приходит в колебательное движение. Если подземные толчки достигают определенной амплитуды, отклонение маятника 4 достигает критической величины, при которой он ударяет о сигнальную катушку 5. На выходе фотоприемника 8 при этом появится сигнал в виде последовательности интерференционных пиков. После усиления фототока в усилителе 9 частотомер 10 считает частоту и количество интерференционных пиков и последний выдает на сигнализатор тревоги соответствующий командный сигнал.

Чувствительность сейсмического триггера предварительно задается такой, чтобы последний не реагировал на случайные искусственные сейсмические колебания или на природные сейсмические колебания, не относящиеся к опасным землетрясениям и цунами.

При этом в отличие от прототипа в заявленном сейсмическом триггере не происходит разъюстировки оптоэлектронного датчика при работе устройства. А источник когерентного света и фотоприемник можно подвергнуть замене непосредственно на надводном центре управления. Чем достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. Патент США №4214238, кл. 340-690 (G 08 В 21/00), 1980 - прототип.

Изобретение относится к подводной геоакустике и может быть использовано для предупреждения землетрясений и цунами с помощью включения соответствующих систем сигнализации. Сущность сейсмотриггера содержит маятник, оптоэлектронный датчик отклонения маятника. Датчик отклонения маятника выполнен в виде сигнальной и опорной волоконных катушек, оптически связанных с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр. При появлении цунами в районе расположения триггера маятник отклоняется от положения равновесия и ударяется о сигнальную катушку. На выходе интерферометра при этом появляется сигнал, направляемый через усилитель и частотомер на сигнализатор тревоги. Сигнальная и опорная катушки расположены в корпусе, установленном на морском дне. Источник когерентного света и фотоприемник расположены на надводном центре управления и регистрации. Технический результат: повышение надежности за счет упрощения юстировки оптической схемы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сейсмический триггер, содержащий герметичный корпус с прикрепленными к его нижней части приемником сейсмических колебаний, а к верхней - маятником с распределенной массой, а также оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника, включающего в себя оптически согласованные источник когерентного света и фотоприемник, подключенный выходом через последовательно соединенные усилитель фототока и частотомер к сигнализатору тревоги, отличающийся тем, что оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника выполнен в виде сигнальной и опорной волоконных катушек, оптически связанных через источник когерентного света и фотоприемник в интерферометр, при этом сигнальная и опорная волоконные катушки расположены в корпусе, установленном на морском дне, соответственно на и вне траектории отклонения маятника от положения равновесия, а источник когерентного света и фотоприемник расположены на надводном центре управления и регистрации.2. Сейсмический триггер по п.1, отличающийся тем, что сигнальная волоконная катушка выполнена с возможностью смещения в корпусе вдоль маятника с распределенной массой.3. Сейсмический триггер по п.1, отличающийся тем, что сигнальная и опорная волоконные катушки покрыты звуконепроницаемой оболочкой.4. Сейсмический триггер по п.1, отличающийся тем, что герметичный корпус заполнен жидкостью, преимущественно водой или маслом.