СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СЕЙСМОГРАФОВ Российский патент 2008 года по МПК G01V13/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации колебаний грунта для определения их частотной характеристики и экспериментальной калибровки.

Известен генераторный метод калибровки сейсмического канала, в котором прикладывают возбуждающую силу не к станине сейсмометра, а к подвижной массе, осуществляя так называемое силовое возбуждение, в этом случае необходимо найти соотношение между приложенной силой и соответствующим фиктивным смещением станины сейсмометра. Принципиальная схема генераторного способа калибровки приведена на фиг.1. Фиктивное ускорение основания сейсмометра поступательного типа при силовом возбуждении равно отношению приложенной силы к инертной массе, при этом силовое смещение маятника сейсмометра, имеющего электромеханический преобразователь, производится генератором электрических колебаний (например, синусоидального тока), который включается или на катушку затухания, или на калибровочную катушку. К одной из катушек сейсмометра (например, демпфирующей) 1 подключается генератор низкой частоты 2, и между генератором и сейсмометром включается большое развязывающее сопротивление 3 для того, чтобы не изменилось затухание сейсмометра. Величина сигнала генератора подбирается такой, чтобы на записи получить читаемые амплитуды, а, зная амплитудное значение сигнала генератора на конкретном периоде и величины включенных сопротивлений в цепи (рабочей катушки сейсмометра 4, рамки гальванометра 5, шунтирующего сопротивления 6, добавочных сопротивлений 7, 8, 9, опорного гальванометра 10, внешнего сопротивления демпфирующей катушки 11), определяем значение силы тока и по величине тока, а также по данным катушки сейсмометра определяем величину фиктивного смещения станины сейсмометра [1, 2].

Недостатком данного способа является то, что возбуждающая сила прикладывается к подвижной массе, а не к станине (основанию), вследствие чего получаем фиктивное ускорение основания сейсмометра, а не реальное. Кроме того, при переходе от ускорения к величине самого смещения приходится применять двукратное интегрирование, что приводит к дополнительным ошибкам. По этим причинам точность определения частотной характеристики сейсмографа невысока и форма амплитудно-частотной характеристики не полностью соответствует действительности.

Задачей изобретения является разработка способа калибровки сейсмографа, позволяющего прикладывать возбуждающую силу с требуемыми амплитудой и частотой непосредственно к станине сейсмометра, что обеспечит получение технического результата, состоящего в повышении точности определения формы амплитудно-частотной характеристики.

Этот технический результат в предлагаемом способе, изображенном на фиг.2, достигается тем, что возбуждающая станину 1 сила прилагается непосредственно к станине через установочные винты 2 путем введения между подпятниками установочных винтов 3 и постаментом 4^{электрострикционного материала 5. Данный материал, например сегнетоэлектрический релаксор (сегнетокерамика), представляет собой твердый диэлектрик, деформирующийся в определенном линейном направлении (для вертикальных сейсмометров - в вертикальном, для горизонтальных - в горизонтальном соответственно в направлениях север-юг и запад-восток) при приложении к нему электрического поля. Знак электрострикционной деформации (то есть расширяется или сжимается образец диэлектрика под действием поля) от направления поля не зависит и в переменном электрическом поле частоты f диэлектрик деформируется с частотой 2f. Электрическое поле можно создать, например, с помощью двух обкладок конденсатора 6, расположенных у противоположных сторон электрострикционного материала 5. Управляя зарядкой-разрядкой конденсатора 6, можно добиться требуемого вибрационного эффекта электрострикционного материала 5, колебания которого естественно передадутся станине сейсмометра. Достоинства электрострикционных преобразователей состоят в высокой чувствительности, высокой точности механического перемещения, равномерной частотной характеристике и низком уровне собственного шума, а также в малой температурной зависимости свойств (чувствительности, резонансной частоты, электрического импеданса и т.д.). Кроме того, амплитуда и частота колебаний электрострикционного материала 5 соответствуют величинам реальных сейсмических колебаний грунта. Задавая с помощью электрического поля конденсатора 6 частоту колебаний материала 5 и зная из паспортных данных величину его линейной деформации, снимаются показания с регистра и по ним составляется АЧХ. Если в генераторном способе величина сигнала генератора может быть неизвестной и получается форма частотной характеристики, то есть относительное увеличение сейсмического канала в зависимости от периода, то в предлагаемом способе можно получить абсолютное увеличение всего сейсмографа и, соответственно, его более точную амплитудно-частотную характеристику.}

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное изобретение, за счет приложения возбуждающей силы с требуемыми амплитудой и частотой непосредственно к станине сейсмометра, позволяет получить технический результат, состоящий в повышении точности определения формы амплитудно-частотной характеристики сейсмографа, что было невозможно в прототипе.

Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Кроме того, так как заявленный технический результат достигается введением всей совокупности существенных признаков, что в известной патентной и научной литературе не обнаружено на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень.

Источники информации

1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации изделия (сейсмографа) К-215-С. / ИЛЕВ 416 542.001 ТО, М., 1979, с.38-40.

2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации изделия (сейсмографа) К-212-С1. / ДБИ 2.787.006 ТО, М., 1981, с.38-39, 40-41.

Предложенное изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации колебаний грунта для определения их частотной характеристики и экспериментальной калибровки. Задачей изобретения является повышение точности определения формы калибровочной характеристики сейсмографа - его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Предложенный способ калибровки сейсмографов заключается в том, что искусственно возбуждают колебания маятника калибруемого сейсмографа и снимают показания с регистра, на основании которых составляется калибровочная характеристика сейсмографа - АЧХ сейсмографа, при этом возбуждающую силу прикладывают к станине сейсмографа с помощью установленного между подпятниками установочных винтов и постаментом вибрирующего электрострикционного материала, на противоположных сторонах которого размещены обкладки конденсатора, частоту колебаний электрострикционного материала задают путем возбуждения заданного значения электрического поля данного конденсатора, а АЧХ сейсмографа составляют на основании заданных значений частоты колебаний электрострикционного материала и известной величины его линейной деформации. 2 ил.

Способ калибровки сейсмографов, заключающийся в том, что искусственно возбуждают колебания маятника калибруемого сейсмографа и снимают показания с регистра, на основании которых составляется калибровочная характеристика сейсмографа - АЧХ сейсмографа, отличающийся тем, что возбуждающую силу прикладывают к станине сейсмографа с помощью установленного между подпятниками установочных винтов и постаментом вибрирующего электрострикционного материала, на противоположных сторонах которого размещены обкладки конденсатора, при этом частоту колебаний электрострикционного материала задают путем возбуждения заданного значения электрического поля данного конденсатора, а АЧХ сейсмографа составляют на основании заданных значений частоты колебаний электрострикционного материала и известной величины его линейной деформации.