Сейсмометр Советский патент 1987 года по МПК G01V1/16 

11302230

Изобретение относится к технике регистрации колебаний при сейсмологических и сейсморазведочных исследованиях, в частности к многокомпонентным измерениям величины смещения час- 5 тиц среды, и может быть использовано при сейсморазведочных работах и в сейсмологической практике.

Цель изобретения - повьшение чувствительности при одновременном рас- 0 ческих свойств материала пластин.Это ширении частотного диапазона.вызывает изменение связи между наНа фиг. 1 и 2 изображен сейсмо- магничивающими обмотками 9 и 10,сое- метр, однокомпонентньй вариант; на диненными с источником 15 постоянно- фиг, 3 и 4 - то же, трехкомпонентный го тока, и измерительными обмотками вариант; на фиг. 5 - схема электри- 11-14 преобразователей. Амплитуда ческих соединений обмоток трехкомпо- ЭДС, возникающей в измерительных обПри смещении корпуса 1 на инертную массу 3 действует инерционная сила, пропорциональная произведению массы на ускорение корпуса. Эта сила вызывает в пластинах 7 и 8 механические напряжения, пропорциональные ускорению корпуса 1. Изменение механических напряжений вызывает пропорциональное им изменение электрофизинентного сейсмометра.

Сейсмометр (фиг.1) состоит из корпуса 1, в котором жестко закреплен преобразователь 2, к свободному концу которого жестко прикреплена инерционная масс а 3. В пластине преобразователя 2 выполнены отверстия, в которые уложены намагни чивающая обмотка 4 и измерительные обмотки 5 и 6, симметричные относительно продольной оси преобразователя. Намагничивающая обмотка 4 соединена с источником постоянного тока. Измерительные обмотки 5 и 6 соединены последовательно.

Трехкомпонентньш вариант сейсмометра состоит из корпуса 1, в котором жестко закреплена первая пластина 7 преобразователя. К свободному концу зтой пластины жестко прикреплена вторая пластина 8, снабженная на свободном конце инерционной массой 3, также жестко прикрепленной к

мбтках, пропорциональна скорости изменения соответствующего вектора инерционной силы и усиливается уси-

0 лителями 16-19. Разность напряжений на выходах усилителей 16 и 17 пропорциональна трет,ьей производной от смещения по оси X .(U ). Разность напряжений на выходах усилителей 18 и 19 пропорциональна третьей производной от смещения по оси У(иу KY Y)., Сумма напряжений на выходах усилителей 16-19 пропорциональна третьей производной от смещения по оси Z ( U.j К . Z ) .

Использование изобретения позво- ляет повысить чувствительность и точность измерения сейсмических колебаний одновременно в трех направлениях,

35 особенно при измерениях в скважинах на большой глубине - не менее, чем в 10 раз, и расширить частотный диапазон. Повьшается также надежность измерения в связи с тем, что преоб30

этой пластине. В пластинах 7 и 8 вы-: разователь не имеет подвижных частей, полнены отверстия, в которые уложены выполнен из прочной электротехничес- намагничивающие обмотки 9 и 10, из- кой стали достаточно большого сече- мерительные обмотки 11-14. Намагничивающие обмотки 9 и 10 соединены

ния, что допускает значительные перегрузки без нарушения работоспособпоследовательно с источником 15 по- ности, не нуждается в демпфировании.

стоянного тока.

Измерительные обмотки 11-14 соединены с усилителями 16-19 соответственно. Выходы усилителей 16 и 17 соединены с входами усилителя 20, осуществляющего операци ю вычитания. Выходы усилителей 18 и 19 соединены с входами усилителя 21, также осуществляющего операцию вычитания.Выходы всех усилителей также соединены с входами усилителя 22, осуществляющего операцию сложения.

Сейсмометр работает следующим образом.

ческих свойств материала пластин.Это вызывает изменение связи между наПри смещении корпуса 1 на инертную массу 3 действует инерционная сила, пропорциональная произведению массы на ускорение корпуса. Эта сила вызывает в пластинах 7 и 8 механические напряжения, пропорциональные ускорению корпуса 1. Изменение механических напряжений вызывает пропорциональное им изменение электрофизимбтках, пропорциональна скорости изменения соответствующего вектора инерционной силы и усиливается уси-

0 лителями 16-19. Разность напряжений на выходах усилителей 16 и 17 пропорциональна трет,ьей производной от смещения по оси X .(U ). Разность напряжений на выходах усилителей 18 и 19 пропорциональна третьей производной от смещения по оси У(иу KY Y)., Сумма напряжений на выходах усилителей 16-19 пропорциональна третьей производной от смещения по оси Z ( U.j К . Z ) .

Использование изобретения позво- ляет повысить чувствительность и точность измерения сейсмических колебаний одновременно в трех направлениях,

5 особенно при измерениях в скважинах на большой глубине - не менее, чем в 10 раз, и расширить частотный диапазон. Повьшается также надежность измерения в связи с тем, что преоб0

разователь не имеет подвижных частей, выполнен из прочной электротехничес- кой стали достаточно большого сече-

ния, что допускает значительные перегрузки без нарушения работоспособ0

5

арретировании и установке по уровню. Точность измерения повышается также в связи с тем, что чувствительность преобразователей практически не зависит от температуры в диапазоне от -20 до +120 с, а использование дпя намагничивания постоянного тока не вносит дополнительных погрешностей от его нестабильности.

Использование постоянного тока намагничивания позволяет поднять разрешающую способность преобразователя в связи с отсутствием шумов от эффекта Баркгаузена и магнитострикции. Увеличению чувствительности также способствует жесткость конструкции преобразователя, позволяющая применять инерционную массу большой величины.

Формула изобретения

1. Сейсмометр, содержащий корпус, инерционную массу, упруго подвешенную в корпусе, и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности при одновременном расширении частотного диапазона, преобразователь выполнен в виде пластины из ферромагнитного материала, один конец которой жестко закреплен в корпусе,другой конец жестко скреплен с инерционной массой, причем в пластине симметрично относительно продольной оси выполнены отверстия, в которых размещены намагничивающие и измерительные обмотки.

2. Сейсмометр по п.1, о т л и

обеспечения возможности измерения трех компонент сейсмоколебаний,пластина выполнена в виде двух идентичных пластин, снабженных измерительными и намагничивающими обмотками и соединенных торцами с поворотом своих плоскостей друг относительно друга на 90.

Изобретение относится к сейсмологии и сейсморазведке и может быть использовано для измерения, в частности трехкомпонентного,величин смещений среды. Целью изобретения является повьшение чувствительности при одновременном расширении частотного диапазона. Цель достигается применением в качестве преобразователя пластины из ферромагнитного материала, прошитой намагничивающими и измерительными обмотками. Пластина кон- сольно закреплена в корпусе сейсмометра и снабжена на свободном конце жестко скрепленной с ней инерционной массой. Намагничивающие обмотки соединены с источником постоянного тока, а измерительные - с усилителями и регистраторами. При колебаниях инерционной массы вследствие изгиба пластины изменяется магнитная связь между обмотками, что приводит к появлению сигнала, пропорционального третьей производной от смещения. В трехкомпонентном варианте пластина вьшолнена состоящей из двух перпендикулярных идентичных пластин с обмотками, скрепленных торцами друг с другом, что обеспечивает при соответствующем вычитании и суммировании сигналов измерение трех компонент колебаний. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. с (Л со R ND to

%;

///////А

fPU2.i

3 J

/77///// ///////Л fpu2.2

u.f--Ky(y)

fPU2.5

.Составитель М.Спасский Редактор- Н. Тупица Техред л. Сердюков а

Заказ 1215/46 Тираж 731Подписное

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

Корректор С.Шекмар