Микробарограф Советский патент 1986 года по МПК G01L7/12 

1

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено преимущественно .для регистрации слабых НС искаженных вибрациями и сейсмическими Колебаниями акустичес- ких волн с целью прогнозирования землетрясений, для изучения влияния изменений атмосферного давления на показания сейсмических датчиков, а также может быть использовано в блютпей зоне источника возбуждения с целью сбора данных для развития метода прогноза воздействий акустических волн на жилые здания и промышленные сооружения

Цель изобретения - повьпйение точности регистрации акустических волн за счет увеличения чувствительности 1C j .aBneHnro и низкочастотной части рабочего диапазона и снижение вибра циотпюй чувствительности.

Па фиг. 1 схематически изображен предлагаемьш микробарограф, общий вид, на фиг. 2 - разрез Л-Л на фиг.1

Ыикробарограф содержит алюминиевый корпус 1 с основанием из теплостойкого диэлектрика, например из стеклотекстолита 2, имеющего четыре отверстия 3, четыре пары пьезоэлектрических элементов 4. выполненн1.1Х в виде дисков и соедине1П1ых параллельно четьфе пары мембран 5, операционный усилитель 6 с сопротивлением резистора 7 обратной связи, согласую- ищй резистор 8, разделительный конденсатор с аттенюатором 9, регистратор 10 и батарею 11 питания.

Вьшоды пьезоэлектрических элементов 4 подключаются к согласующему резистору 8, расположенному в двойном экране 12, и соединяются с неинвертируюЩям входом операционного усилителя 6 и- со средней точкой батареи 11. Инвертирующий и неинверти- входы усилителя соединены между собой через встречно-параллельные диоды 13, предназначенные для защиты от перегрузок, которые возможны в случае появления на входе сильного акустического сигнала. Выход усилителя соединяется в инвертирую1дим входом через сопротивление резистора 7 обратной связи и с аттенюатором 9 Выход аттенюатора 9 соединен с регистратором 10. Дпя четырех™ нолюсника используется батарея 11 с средней точкой. Для жесткого соеди- нения основания с корпусом микроба

5 5

0

s

55

0

5

0

5

0

рографа служит винт 14, уСтановлен-- ный в центре осей симметрии, а дпя параллельного соединения пьезокерами- ческих дисков служат провода 15 (противоположная сторона основания не показана).

Микробарограф работает следующим образом.

Акустические волны воздействуют на параллельно соединенные и противоположно расположенные пары пьезоэлектрических элементов всесторонне, создавая при этом неременное давление сжатия или разряжения. В том и в другом случае на каждой паре пьезо- электрических элементов возникают электрические сигналы, которые поступают на вход усилителя, усиливаются и регистрируются регистратором.

В случае воздействия виброколе- башш, имеющих направление, совпадающее с направлением оси чувствительности пьезоэлементов, электрические сигналы тоже возникают, но в связи с тем, что пьезоэлементы противоположно расположены, эти равные по величине и противоположные по знаку электрические сигналы взаимно комнен- сируются и чем точнее подобраны электрические и механические параметры пар пьезоэлектрических элементов,. чем точнее выполнена симметрия рас- иоложения их в плоскости, тем выше компенсация и тем niDKe вибрацион- . ная чувствительность 14нкробарографа.

При виброколебаниях, действующих в направлении, перпендикулярном оси чувствительности пьезоэлектрических элементов, возникают электрические сигналы на каждой паре их одного знака, которые не будут компенсированы параллельным соединением. Однако в этом случае каждая пара пьезоэлементов будет работать не на изгиб, а на сжатие или разряжение, поэтому чувствительность их к виброколебаниям будет значительно меньше. Кроме того, пьезокерамика обладает направленностью к виброколебаниям и будет значительно меньше. Кроме того, пьезокерамика обладает направленностью к виброколебаниям, при которой в поперечном сечении 1увст- вите.т1ьность на 25-30 дБ меньше, чем в о севом. Суммарное действие этих двух факторов практически более эффективно, чем электрическая компен3 .

саш1Я. Это достоинство пьезоэлектрических микробарографов может быть использовано при акустических наблюдениях в ближней зоне заглубленных взрывов, когда по энергетическому уровню вертикальная составляющая сейсмических колебаний преобладает перед всеми другими составляющими, а микробарограф устанавливается сво осью чувствительности перпендикулярно составляющей сейсмического сигна

ла.

I

Формула изобретен ИР

I

Микробарограф, содержащий корпус с основанием, на котором установлены акустические чувствительные элементы, и преобразователь механических колебаний в электрические, о т.- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регистрации акустических волн за счет увеличения чувствительности к давлению и снижения вибрационной чувствительности, акустические чувствительные элементы и преобразователь механических колебаний в электрические вьшолнены за одно целое и состоят из несколь

электрических выполненных в виде дисков элементов, одинаковых по размерам и массе и установленных на металлических мембранах, которые герметично присоединены к основанию симметрично с двух сторон и соосно с отверстиями в основании, при этом основание выполнено из теплостойкого

диэлектрика в виде пластины, закреп-, ленной в ее центре, симметрично относительно которого расположены центры отверстий, диаметры которых выбра-г ны в 1,2 раза больше диаметра рьезоэлектрических элементов, которые

электрически все соединены параллельно и подключены к входу операционного усилителя.

Изобретение относится к области геофизического приборостроегахя и предназначено преимущественно для регистрации слабых акустических волн с целью прогнозирования землетрясений. Для повышения точности регист рации акустических волн за счет увеличения чувствительности к давлению акустические чувствительные элементы микробарографа и преобразователь механических колебаний, вьшолнены заодно и состоят из нескольких пар дисковых пьезоэлектрических элементов 4, установленных на металлических мембранах 5. Противоположное расположение пар пьезоэлементов 4 приводит к компенсации равных по величине, но противоположных по знаку электрических сигналов при воздействии виброколебаний в направлении, совпадающем с осью чувствительности пьезоэлемен- тов. Низкая чувствительность устройства к виброколебаниям, действующим перпендикулярно оси чувствительности пьезоэлементов, обусловлена свойствами пьезокераьтки. 1 ил. ю (Л

Редактор Ю.Середа

Фиг.2

Составитель А.Зосимов

Техред В.Кадар Корректор М.Демчик

Заказ 3906/44Тираж 778 , Подписное

. ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.