Однокоординатный низкочастотный стенд для исследования и калибровки сейсмических датчиков Российский патент 2024 года по МПК G01V13/00 G01M7/02 

Изобретение относится к калибровочной, контрольно-измерительной и испытательной технике и позволяет оптимизировать процедуру проверки, контроля работоспособности и калибровки сейсмических датчиков а, следовательно, повысить точность инструментальных измерений.

Известно устройство для калибровки сейсмических датчиков (патент RU 2599183) содержащее неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор и подвижная платформа. На ближней к упору стороне закреплены калибруемый сейсмический датчик, датчик для измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания и катушка, жестко закрепленная на подвижной платформе. На неподвижном основании, напротив жесткого упора, в контакте с противоположным боком подвижной платформы установлен упругий упор, выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа между жестким упором и подвижной платформой.

Недостатками данного технического решения является сложность конструкции и невозможность проводить многократные измерения без приведения устройства в готовность путем ручной установки щупа, что увеличивает трудоемкость и время испытаний.

Известен низкочастотный стенд для калибровки и испытаний акселерометров и сейсмоприемников (патент RU 2757971) включающий бесконтактный электропривод, подвижную вращающуюся платформу, балансировочные грузы, установленные на подвижной вращающейся платформе, блок электроники, состоящий из внутреннего источника питания, понижающего преобразователя, микроконтроллера, датчика влажности и температуры, информационного дисплея и цифрового входа для подключения к компьютеру. Также на подвижной платформе установлен блок микромеханических датчиков для контроля ее углового положения и контроля углового положения двух полуосей, на которых закреплена подвижная платформа, относительно плоскости горизонта.

Недостатками данного технического решения является сложность конструкции, а также необходимость периодической калибровки в процессе эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному изобретению является устройство, описанное в авторском свидетельстве SU 1430922 «Способ исследования сейсмоприемников» состоящее из возбуждающих электромеханических

преобразователей горизонтальной вибрационной платформы, контрольного датчика горизонтальной вибрационной платформы, возбуждающих электромеханических преобразователей вертикальной платформы, контрольного датчика вертикальной виброплатформы, электрической линии задержки и регулятора амплитуд, подключенных к возбуждающим преобразователям горизонтальной вибрационной платформы, электрической линии задержки и регулятора амплитуд, подключенных к возбуждающим преобразователям вертикальной виброплатформы, низкочастотного генератора, электронно - лучевых осциллографов и поворотного устройства с трехкомпонентной расстановкой на нем сейсмоприемников.

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, содержащей большое количество механических и электронных узлов управления и контроля, свободный подвес стола с сейсмоприемниками на пружинах, могущий привести к возникновению паразитных резонансных колебаний.

Цель изобретения - оптимизация процедуры проверки, контроля работоспособности и повышения точности калибровки сейсмических датчиков.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается однокоординатный низкочастотный стенд для исследования и калибровки сейсмических датчиков (Фиг. 1), состоящий из неподвижного основания [1], на котором находится подвижный стол [2], способный двигаться возвратно - поступательно в одном направлении посредством направляющих типа «ласточкин хвост» [3]. На подвижном столе устанавливаются сейсмические датчики, подлежащие исследованию и калибровке. Стенд содержит червячный редуктор [5] с электрическим двигателем [4], скорость вращения которого меняется посредством изменения, подаваемого на него питающего напряжения. На торце выходного вала редуктора [6] установлен шариковый подшипник [7] со смещением, заданным при изготовлении, от оси вращения выходного вала редуктора [6]. Своей внешней обоймой подшипник соприкасается с одним из торцов подвижного стола [8]. Амплитуда (от 0,1 мм до 2,0 мм) возвратно-поступательных движений подвижного стола задается при изготовлении выходного вала редуктора степенью смещения подшипника от оси вращения выходного вала, а частота возвратно-поступательных движений подвижного стола - определяется величиной напряжения, подаваемого на электрический двигатель редуктора. С противоположного торца подвижного стола устанавливают пружинный механизм, поджимающий подвижный стол к внешней обойме подшипника [7]. Пружинный механизм состоит из спиральной пружины [9], одним концом опирающейся на торец стола [10], а другой конец пружины поджимается винтом [11] с головкой [12], проходящим сквозь пружину [9], с гайкой [13], закрепленной под подвижным столом на неподвижном основании. Вращением винта в гайке меняется величина сжатия пружины.

Стенд работает следующим образом: вращение электрического двигателя [4] посредством червячного редуктора [5] передается на выходной вал редуктора [6] на торце которого со смещением, задаваемым при изготовлении выходного вала редуктора, от его оси вращения закреплен шариковый подшипник [7]. Эксцентрично вращающийся подшипник своей внешней обоймой, находящейся в плотном контакте с торцом подвижного стола, передает смещение на подвижный стол [2]. Возврат стола с обеспечением безлюфтового постоянного прижима к подшипнику обеспечивает предварительно прижатая к противоположному торцу подвижного столапружина [9]. Совместное действие вращающегося с эксцентриситетом подшипника, находящегося на выходном валу червячного редуктора и спиральной пружины обеспечивают плавное беззазорное возвратно - поступательное движение подвижного стола, которое передается установленному на нем сейсмическому датчику подлежащему исследованию и калибровке. Амплитуда (от 0,1 мм до 2,0 мм) возвратно-поступательных движений подвижного стола задается при изготовлении выходного вала редуктора степенью смещения подшипника от оси вращения выходного вала, а частота возвратно-поступательных движений подвижного стола - определяется величиной напряжения, подаваемого на электрический двигатель редуктора.

Новым в предложенном однокоординатном низкочастотном стенде для исследования и калибровки сейсмических датчиков является наличие направляющих подвижного стола типа «ласточкин хвост», пружинного механизма возврата подвижного стола, состоящего из спиральной пружины, винта с гайкой и механизма возбуждения возвратно - поступательного движения подвижного стола, состоящего из электрического двигателя, червячного редуктора и выходного вала, а также шарикового подшипника, установленного со смещением от оси вращения выходного вала.

Пример конкретного выполнения

Однокоординатный низкочастотный стенд для исследования и калибровки сейсмических датчиков состоит из чугунного неподвижного основания [1], размером 250 мм на 250 мм, на котором находится подвижный стол [2] длиной 300 мм и шириной 120 мм, выполненный из стали. Подвижный стол на направляющих типа «ласточкин хвост» может совершать возвратно - поступательные движения, относительно неподвижного основания.

Амплитуда (от 0,1 мм до 2,0 мм) возвратно-поступательных движений подвижного стола задается при изготовлении выходного вала редуктора степенью смещения подшипника от оси вращения выходного вала, а частота возвратно-поступательных движений подвижного стола -определяется величиной напряжения, подаваемого на электрический двигатель редуктора.

Пружинный механизм возврата подвижного стола, состоит из спиральной пружины, диаметром 13 мм, имеющей в свободном состоянии длину 40 мм и выполненной из прутка,

толщиной 3 мм и стального винта с головкой диаметром 18 мм поджима пружины к столу длиной 200 мм с резьбой М8х1,25 и бронзовой гайкой с резьбой М8х1,25, закрепленной на неподвижном основании. Червячный редуктор, состоит из коллекторного электрического двигателя ДПМ-30-Н1-01 с стальным червяком и капроновым червячным колесом. Частота колебаний стола может изменяться от нуля до 10 Гц величиной подаваемого на электродвигатель напряжения в диапазоне от 0 до 32 В. На торце выходного вала червячного редуктора посредством болтового соединения М6х1 закреплен однорядный шарикоподшипник с внутренним диаметром 6 мм и внешним 15 мм (например СХ 1000096 ZZ 619 6).

Использование однокоординатного низкочастотного стенда для исследования и калибровки сейсмических датчиков позволит оптимизировать процедуру проверки, контроля работоспособности и калибровки сейсмических датчиков а, следовательно, повысить точность сейсморазведочных измерений.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для калибровки сейсмических датчиков. Устройство включает подвижный стол, совершающий возвратно-поступательные движения, неподвижное основание, направляющие типа «ласточкин хвост», пружинный механизм возврата подвижного стола, включающий спиральную пружину, винт с гайкой и механизм возбуждения возвратно-поступательного движения подвижного стола, состоящий из электрического двигателя, червячного редуктора и выходного вала, шарикового подшипника, установленного со смещением от оси вращения выходного вала. Технический результат - возможность исследования и калибровки сейсмических датчиков с постоянной амплитудой колебаний в различном диапазоне частот за счет возможности изменения скорости возвратно-поступательных движений подвижного стола относительно неподвижного основания.

Однокоординатный низкочастотный стенд для испытаний и калибровки сейсмических датчиков, включающий неподвижное основание стенда, на котором находится подвижный стол, способный двигаться возвратно-поступательно в одном направлении относительно неподвижного основания, посредством направляющих «ласточкин хвост» выходным валом червячного редуктора, на торце которого установлен шариковый подшипник со смещением от оси вращения вала, при этом выходной вал червячного редуктора связан с электродвигателем, величина напряжения которого определяет частоту возвратно-поступательных движений подвижного стола, а с торца подвижного стола установлен пружинный механизм, поджимающий подвижный стол к внешней обойме шарикового подшипника, при этом пружинный механизм состоит из спиральной пружины одним концом опирающейся на торец подвижного стола, причем, другой конец пружины поджимается винтом, проходящим сквозь пружину, с гайкой, закрепленной под подвижным столом на неподвижном основании.