СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ Российский патент 2015 года по МПК G01V1/16 G01V13/00 

Изобретение относится к геофизике, а именно к способам контроля характеристик сейсмоакустических датчиков, предназначенных для исследования и мониторинга состояния массива горных пород под нагрузкой.

Известен [1] способ для измерения динамических характеристик сейсмоакустических датчиков, в котором возбуждался излучающий пьезоэлемент, установленный на торце закладной детали, коротким видеоимпульсом, а на другом конце закладной детали устанавливали исследуемые датчики, на выходе которых измерялись характеристики откликов.

Недостатком технического решения является низкая достоверность в виду того, что не учитываются передаточная характеристика закладной детали излучающего пьезоэлектрического преобразователя и акустические контакты.

Наиболее близким является способ [2], в котором выполняется калибровка системы с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений, для него в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, запоминается и обрабатывается сигнал.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, так как оптическим интерферометром снимается информация о смещении поверхности монолитного блока, а не о смещении рабочей поверхности исследуемого датчика. Смещение в точке измерения оптическим интерферометром не совпадает со смещением рабочей поверхности исследуемого датчика, так как не учитывается присоединенная масса, акустический контакт, пространственное распространение акустической волны в монолитном блоке и прочее.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности проводимого контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве возбуждающего сигнала используют акустический импульс прямоугольной формы, дополнительно определяют механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, преобразуют его в электрический сигнал, определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности этого сигнала, одновременно определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности электрического сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика, проводят сравнение значений первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности сигнала, пропорционального механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, и сигнала с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика, по результатам сравнения судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. На рабочую поверхность исследуемого сейсмоакустического датчика подают механический импульс смещения прямоугольной формы. Механический сигнал, пришедший на рабочую поверхность исследуемого сейсмоакустического датчика, преобразуется в электрический на выходе сейсмоакустического датчика не мгновенно, а с задержкой. Именно эта задержка и является одной из основных характеристик этой динамической системы. Ее можно определить с помощью оценки изменения нуля функции огибающей спектральной плотности мощности сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика и на его входе. И так, механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика определяют с помощью бесконтактного оптического лазерного интерферометра. В результате на выходе оптического лазерного интерферометра получают электрический сигнал, пропорциональный механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика.

Далее определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности этого сигнала. Одновременно, с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика получают электрический сигнал, пропорциональный механическому воздействию на рабочую поверхность исследуемого сейсмоакустического датчика с некоторым запаздыванием. Для этого сигнала также определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности. Затем проводят сравнение значений первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности этих двух сигналов, полученных в один и тот же момент времени. По разнице сравниваемых значений судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика.

Литература

1. Кривошеев И.А., Кондратьев А.И. «Дефектоскопия» №7, 1989 г., с.13-17.

2. Патент РФ №2321849, 2008 г.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований различных свойств массива горных пород, и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся в сейсмоакустике. Согласно заявленному способу дополнительно определяют механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика бесконтактным способом. Одновременно определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности электрического сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика. Проводят сравнение сигнала, пропорционального механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, и сигнала с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика. По результатам сравнения судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика. Технический результат - повышение достоверности проводимого контроля.

Способ контроля динамических характеристик сейсмоакустических датчиков, заключающийся в использовании передающего блока с возбуждающим сигналом и оптического лазерного интерферометра, отличающийся тем, что в качестве возбуждающего сигнала используют механический импульс прямоугольной формы, дополнительно определяют механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика бесконтактным способом, преобразуют его в электрический сигнал, определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности этого сигнала, одновременно определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности электрического сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика, проводят сравнение значений первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности сигнала, пропорционального механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, и сигнала с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика, по результатам сравнения судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика.