ОПТИЧЕСКИЙ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 2024 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к геофизике, в частности к исследованиям разрушения образцов горных пород при изменении нагрузки, и может быть использовано для получения прогностических характеристик контроля трещинообразования в массиве горных пород.

Известен [1] скважинный датчик для геофизических исследований, содержащий активный элемент, размещенный в эластичной оболочке, которая заполнена жидкостью, устройство для фиксации эластичной оболочки.

К недостаткам следует отнести не технологичность, т.к. часто оболочка приходит в негодность и подлежит замене, а также - отсутствие измерений и результатов оценок установки датчика, что подтверждает низкую достоверность проводимых измерений.

Известно устройство [2], содержащее сейсмоакустический преобразователь, содержащий корпус, крышку, приемоизлучающий активный элемент, в корпусе на крышке сейсмоакустического преобразователя установлены электрический разъем, платы предварительного усилителя и волоконно-оптического лазерного интерферометра.

К недостаткам следует отнести сложность настройки, не функциональное использование чувствительных элементов и неконтролируемое согласование оптических элементов с электрическими, что существенно снижает достоверность проводимых измерений.

Технической задачей, на решение которой направленно заявленное изобретение, является повышение достоверности проводимых измерений и надежности настройки.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическом сейсмоакустическом преобразователе для контроля разрушения образцов горных пород, содержащем корпус с отверстием на дне корпуса, крышку с электрическим разъемом, головку волоконно-оптического интерферометра, установленную в отверстии на дне корпуса, оптическое волокно, фотоприемник и акустический развязывающий элемент, дополнительно в крышке установлен второй электрический разъем, оптический разветвитель, оптический излучатель, электронная схема управления оптическим излучателем, электронная схема согласования фотоприемника, причем первый вход оптического разветвителя соединен с выходом оптического излучателя, вход оптического излучателя соединен через электронную схему управления оптическим излучателем со вторым электрическим разъемом, второй вход оптического разветвителя соединен через оптическое волокно с головкой волоконно-оптического интерферометра, первый выход оптического разветвителя соединен с фотоприемником, при этом выход фотоприемника через электронную схему согласования фотоприемника соединен с электрическим разъемом, размещенным на крышке корпуса, второй выход оптического разветвителя соединен с оптическим волокном волоконно-оптического интерферометра.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Оптический сейсмоакустический преобразователь для контроля разрушения образцов горных пород изображен на чертеже на фиг.1.

Оптический сейсмоакустический преобразователь оснащен корпусом 1 с малым отверстием 2 на дне 3 и выполнен из металлического сплава. Крышка 4 из металлического сплава, на которой закреплены первый 5 и второй 6 электрические разъемы; оптическое волокно 7, оптический разветвитель 8; фотоприемник 9 с электронной схемой согласования 10; оптический излучатель 11 с электронной схемой управления 12; акустический развязывающий элемент 13, на дне 3 корпуса 1 расположены опорные выступы 14, головка волоконно-оптического интерферометра 18.

Ко второму электрическому разъему 6 подсоединен оптический излучатель 11 через электронную схему управления 12. Оптический выход оптического излучателя 11 соединен с первым входом 16 оптического разветвителя 8. К первому электрическому разъему 5 подсоединен выход фотоприемника 9 через электронную схему согласования 10. Оптический вход фотоприемника 9 соединен с выходом 17 оптического разветвителя 8. Второй вход 16 оптического разветвителя 8 соединен с оптическим волокном 7, участвующим в работе волоконно-оптического интерферометра, головка 18 которого расположенная в малом отверстии 2 дна 3 корпуса 1.

Подготовка к работе заключается в следующем.

Оптический сейсмоакустический преобразователь для контроля разрушения образцов горных пород закрепляют дном 3 корпуса 1 на исследуемой поверхности объекта так, чтобы шероховатость исследуемой поверхности по размерам были меньше, чем опорные выступы 14. Первый и второй электрические разъемы 5, 6 подключают к контролируемой аппаратуре, чувствительность которой достаточна для принятия сигнала с волоконно-оптического интерферометра 18. Источник питания через разъемы 5 и 6 подключаются к электронным схемам 12 и 10 управления и согласования соответственно для обеспечения работы оптического излучателя 11 и фотоприемника 9. Головка волоконно-оптического интерферометра 18 выставляется так, чтобы колебания исследуемой поверхности в обе стороны можно было фиксировать приблизительно с одинаковым амплитудным значением.

Работа оптического сейсмоакустического преобразователя для контроля разрушения образцов горных пород заключается в следующем. Волоконно-оптический интерферометр 18 предназначен для фиксации малых механических смещений. Механические колебания различной физической природы (акустическая эмиссия, механический удар, разрыв участка твердого тела, сдвиг, и т.п.) фиксируются таким интерферометром 18 и посредством фотоприемника 9 преобразуются в электрический сигнал, который через электрический разъем 5 передается контролирующей аппаратуре. Контролирующая аппаратура фиксирует принятый сигнал в реальном времени, который соответствует смещению контролируемой поверхности твердого тела, на которую установлен оптический сейсмоакустический преобразователь.

Оптический сейсмоакустический преобразователь для контроля разрушения образцов горных пород позволяет вести контроль в различной пространственной ориентации.

Литература.

1. Патент РФ №2009529, от 1994 г.

2. Патент РФ №2645037, от 2018 г.

Изобретение относится к геофизике, в частности к исследованиям разрушения образцов горных пород при изменении нагрузки, и может быть использовано для получения прогностических характеристик контроля трещинообразования в массиве горных пород. В оптическом сейсмоакустическом преобразователе для контроля разрушения образцов горных пород дополнительно в крышке установлены второй электрический разъем, оптический разветвитель, оптический излучатель, электронная схема управления оптическим излучателем, электронная схема согласования фотоприемника, причем первый вход оптического разветвителя соединен с выходом оптического излучателя, вход оптического излучателя соединен через электронную схему управления оптическим излучателем со вторым электрическим разъемом, второй вход оптического разветвителя соединен через оптическое волокно с головкой волоконно-оптического интерферометра, первый выход оптического разветвителя соединен с фотоприемником, при этом выход фотоприемника через электронную схему согласования фотоприемника соединен с электрическим разъемом, размещенным на крышке корпуса, второй выход оптического разветвителя соединен с оптическим волокном волоконно-оптического интерферометра. Техническим результатом является повышение достоверности проводимых измерений и надежности настройки. 1 ил.

Оптический сейсмоакустический преобразователь для контроля разрушения образцов горных пород, содержащий корпус с отверстием на дне корпуса, крышку с электрическим разъемом, головку волоконно-оптического интерферометра, установленную в отверстии на дне корпуса, оптическое волокно, фотоприемник и акустический развязывающий элемент, отличающийся тем, что дополнительно в крышке установлены второй электрический разъем, оптический разветвитель, оптический излучатель, электронная схема управления оптическим излучателем, электронная схема согласования фотоприемника, причем первый вход оптического разветвителя соединен с выходом оптического излучателя, вход оптического излучателя соединен через электронную схему управления оптическим излучателем со вторым электрическим разъемом, второй вход оптического разветвителя соединен через оптическое волокно с головкой волоконно-оптического интерферометра, первый выход оптического разветвителя соединен с фотоприемником, при этом выход фотоприемника через электронную схему согласования фотоприемника соединен с электрическим разъемом, размещенным на крышке корпуса, второй выход оптического разветвителя соединен с оптическим волокном волоконно-оптического интерферометра.