Сейсмодатчик Советский патент 1983 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к сейсморазведочной технике и может быть использовано для определения механических колебаний грун,та, например в строительной технике или в системах сейсмической охранной сигнализации. Известен сейсмодатчик, имеющий корпус клинообразной формы из однородного материала, в который вмонтирован чувствительный элемент, состоящий из метсшлической пустотелой коробки с мембраной, на которой жестко закреплена пластина преобразователя, имеющая выводные проводни ки для .подключения. Клинообразный корпус сейсмодатчика имеет специаль ные срезы на гранях, что позволяет обеспечить установку в грунт и улучшает восприимчивость сейсмическ колебаний. Работа сейсмодатчика заключается в том, что после установк в грунт мембрана чувствительного элемента воспринимает колебания час тиц грунта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн. Закрепленный на мембране пьезоэлемент повторяет колебания мембраны, преобразовывая их в электрические сигн лы соответственно воздействию -сейсмических волн tilНедостатком такого сейсмодатчика является низкая чувствительность, ограниченная жесткостью корпуса датчика и размерами пьезокерамического элемента,Кроме того, датчик недостаточно надежен из-за возможных поло мок пьезоэлемента при чрезмерных нагрузках на мембрану, например, при замораживании влажного грунта. Наиболее близким к предложенному является сейсмодатчик,содержащий корпус, чувствительный элемент, вклю чающий преобразователь и удлинитель и упругий герметизирующий материал. Часть удлинителя расположёна внутри корпуса, дно которого и -удлинитель жестко соединены с преобразователем а пространство между удлинителем и корпусомгерметизировано упругим материалом. Работа сейсмодатчика заключается в том,: что при установке в грунт корпус сейсмодатчика и удлинитель воспринимают колебаний частиц грунта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн. Закрепленный жестко между корпусом и удлинителем преобразователь, выполненный например, из пьезокерамики, жестко закрепленной на мембране, воспринимает колебания корпуса и удлинителя, преобразуя их в электрические сигналы соответственно воздействию сейсмических волн 2. Недостатком сейсмодатчика является зависимость его чувствительност от жесткости окружающей среды, так как при замерзании окружающего датчи грунта чувствительность датчика, например, в области инфранизких частот уменьшается от двух до четырех раз в зависимости от структуры грунта. Объясняется это тем, что вмороженный в грунт датчик теряет как бы свои размеры ь связи с тем, что жесткость замороженного грунта становится сравнимой с жесткостью корпуса и удлинителя. Увеличивается коэффициент трения удлинителя о грунт, что уменьшает энергию колебаний, поступающую на чувствительный элемент. Это может проявляться, например, в северных районах, где глубина промерзания грунтов достигает глубины, на которой установлен датчик. Цель изобретения - устранение зависимости чувствительности сейсмодатчика от состояния окружающего грунта. Поставленная цель достигается тем, что в сейсмодатчике, содержащем корпус, чувствительный элемент, включающий преобразователь и удлинитель, и упругий герметизирующий материал, удлинитель размещен в корпусе и выполнен из двух частей, .между которыми расположен преобразователь, жестко закрепленной своими концами на внутренних торцах удлинителя, на наружных торцах которого жестко закреплены опорные элементы, установленные снаружи корпуса, причем корпус изолирован от чувствительного и опорных элементов упругим герметизирующим материалом. На чертеже представлена принципиальная схема сейсмодатчика. Сейсмодатчик содержит корпус 1, чувствительный элемент, включающий преобразователь 2 в виде мембраны 3 и пьезоэлементов 4 и 5 и удлинителей б и 7, опорные элементы 8 и 9. В зазоре между корпусом 1, чувствительным элементом и опорными элементами 8 и 9 содержится упругий материал 10. Сейсмодатчик снабжен электрическими выводами 11. Устройство работает следующим образом. Сейсмодатчик, установленный в грунт, опорными элементами 8 и 9 воспринимает колебания частиц грунта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн. Закрепленный жестко между опорными элементами 8, 9 поверхностями 8 и 9 чувствительный элемент, герметично установленный в корпусе 1, через мембрану 3 с жестко установленными пьезоэлементами 4 и 5, воспринимает колебания опорных элементов 8 и 9, преобразуя их в электрические сигналы соответственно воздействию сейсмических волн. Для подключения сейсмодатчика предусмотрены электрические выводы 11.

Принцип действия сейсмодатчика заключается в том, что при устанрвкб в грунт жесткая конструкция чувствительного элемента с опорными элементами 8 и 9 воспринимает колебания частиц грунта одновременно двумя опорными элементами 8 и 9, расположенными на некотором расстоянии, равном длине корпуса 1. С увеличением длины корпуса до 1,5 м чувствительность сейс одатчика возрастает практически по линейному эакону Так как расстояние мезвду опорными поверхностями, равное длине корпуса, остается неизменным и независимым от состояния окружающего грунта, то чувствительность

сейсмодатчика остается постоянной, независимо от сезонных или климатических условий его работы, благодаря применению упругого материала 10, например герметика VT-32, сохраняющего свои упругие свойства в широком диапазоне температур от -60 до - -13СРс.. Таким образом, чувствительный элемент, снабженный опорными поверхностями, ycтaнoвлeнны al снаружи корпуса,.

изолирован при помсяци герметика и корпуса от влияний механического состоящая окружающей среды, позволя- ет применять сейсмодатчик, кроме замораживающихся грунтов, также в бе тоне, асфальте и т. п. твердых материалах.

СЕЙСМОДАТЧИК, содержащий корпус, чувствительный элемент. включающий преобразователь и удлини.тель, и упругий герметизирующий материал, .отличающийся тем, что, с целью повь шения его чувствительности в твердых окружающих средах, удлинитель размещен в корпусе и выполнен из двух частей, между которыми расположен преобразователь, жестко закрепленный своими концами на внутренних торцах удлинителя, на наружных торцах которого жестко закреплены опорные элементы, установленные снаружи.корпуса, причем корпус изолирован от чувствительного и опорных элементов упругим герметизирующим материаилом. со СП 4iiii