Трехкомпонентный сейсмометр Советский патент 1987 года по МПК G01V1/16 

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

Цель изобретения - повышение идеи- тичности измерения трех комп онент сейсмического сигнала при одновременном увеличении надежности и уменьшении размеров сейсмометра.

На фиг. 1 изображен трехкомпонент- 15 вают соответствующие им изменения магньш сейсмометр, проекция; на фиг.2 - преобразователь, поперечное сечение; на фиг. 3 - схема электрических соединений обмоток с усилителями.

Сейсмометр состоит из корпуса 1, в котором жестко закреплен преобразователь 2, имеющий в поперечном сече НИИ форму прямоугольного креста (фиг,2). К нижнему свободному концу преобразователя 2 жестко прикреплен постоянный магнит 3, к концу которого, -уакже жестко, прикреплена инертная масса 4i В полках 5-8 креста выполнены отверстия и в них уложены

нитных потоков, созданных постоянным магнитом, которые наводят в обмотках 9-12 ЭДС. ЭДС обмоток 9-12 усиливается усилителями 13-16. Разность на

20. пряжений от обмоток 9 и П, усиленных усилителями 13 и 15, измеряется усилителем 17, выходное напря : ение которого и,( пропорционально X (U ). Разность напряжений от обмоток 10

25 и 12, усиленных усилителями 14 и 16, измеряется усилителем 18, выходное напряжение которого Uu пропорционально

41 . 3

Y (Un Ku-Y). Выходное напряжение усилителей 13-16 через усилители 19 измерителыгые обмотки 9-12, соединен- зо поступает на суммирующие входы усшш- ные по схеме креста .(фиг.З) и через теля 20, выходное напряжение которо- усилители 13-16 попарно (9,10 и 11,

12 с дифференциальными входами усилителей 17 и 18, а все четыре обмотки 9-12 через дополнительные усилители 19 - с суммирующими входами усилителя 20.

Сейсмометр работает следующим образом.

При произвольном смещении корпуса 1 инерционная сила, стремящаяся удержать инертную массу 4 в состоянии покоя, может быть разложена по трем взаимно перпендикулярным направлениям, совпадающим с продольной осью преобразователя (вертикальная компонента Z), с пересечением горизонтальной плоскости и плоскости симметрии креста в направлении полок 8-5 (горизонтальная компонента Х) и с пересечением горизонтальной плоскости и плоскости симметрии креста в направлении полок 7-6 (горизонтальная компонента Y). Компонента Z вызывает одно35

40

ГО и пропорционально Z (U ). Коэффициенты усиления усилителей 19 подобраны так, что коэффициенты преобразования К, KIJ и К по всем компонентам равны между собой.

Идентичность измерения достигается тем, что преобразователь имеет полностью симметричную форму относительно направления распространения измеряемого механического напряжения, возникшего в результате смещения корпуса сейсмометра. Над ежность сейсмометра поБЫщается в связи с тем, что 5 преобразователь имеет равную прочность во Всех взаимно перпендикулярных направлениях действия инерционной силы, а также применением для намагничивания постоянного магнита, что исключает необходимость намагничивания постоянным током. Уменьшение размеров обусловлено совмещением в пространстве преобразователей компонент X и У, что при той же чувстви50

временные и однонаправленные механи- gg тельности позволяет уменьшить размер

преобразователя в два раза. Уменьшение энергопотребления преобразователем достигается применением для намагничивания постоянного магнита.

ческие напряжения во всех полках крестообразного преобразователя 2 компонента X - одновременные и разнонаправленные механические напряжения в полках 8-5 крестообразного преобразователя 2, компонента Y - одновременные и разнонаправленные механические напряжения в полках 7-6 крестообразного преобразователя 2, В связи с полной симметрией преобразователя 2 относительно направления распространения механических напряжений все три измерения происходят одновременно, чем и достигается идентичность преобразования трех компонент.

Изменения механических напряжений в полках креста преобразователя вызынитных потоков, созданных постоянным магнитом, которые наводят в обмотках 9-12 ЭДС. ЭДС обмоток 9-12 усиливается усилителями 13-16. Разность на20. пряжений от обмоток 9 и П, усиленных усилителями 13 и 15, измеряется усилителем 17, выходное напря : ение которого и,( пропорционально X (U ). Разность напряжений от обмоток 10

25 и 12, усиленных усилителями 14 и 16, измеряется усилителем 18, выходное напряжение которого Uu пропорционально

41 . 3

Y (Un Ku-Y). Выходное напряжение усилителей 13-16 через усилители 19 зо поступает на суммирующие входы усшш- теля 20, выходное напряжение которо-

Y (Un Ku-Y). Выходное напряжение усилителей 13-16 через усилители 19 о поступает на суммирующие входы усшш- теля 20, выходное напряжение которо-

5

0

ГО и пропорционально Z (U ). Коэффициенты усиления усилителей 19 подобраны так, что коэффициенты преобразования К, KIJ и К по всем компонентам равны между собой.

Идентичность измерения достигается тем, что преобразователь имеет полностью симметричную форму относительно направления распространения измеряемого механического напряжения, возникшего в результате смещения корпуса сейсмометра. Над ежность сейсмометра поБЫщается в связи с тем, что 5 преобразователь имеет равную прочность во Всех взаимно перпендикулярных направлениях действия инерционной силы, а также применением для намагничивания постоянного магнита, что исключает необходимость намагничивания постоянным током. Уменьшение размеров обусловлено совмещением в пространстве преобразователей компонент X и У, что при той же чувстви0

тельности позволяет уменьшить размер

преобразователя в два раза. Уменьшение энергопотребления преобразователем достигается применением для намагничивания постоянного магнита.

Формула изобретения

Трехкомпонентньй сейсмометр, содержащий корпус, инертную массу и магнитоупругий преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повьппения идентичности измерения трех компонент сейсмического сигнала при одновременном увеличении надеж

ности и уменьшении размеров сейсмометра, магнитоупругий преобразователь выполнен в виде балки из ферромагнитного материала с поперечным сечением в виде симметричного прямоугольного креста, а между инертной массой и магнитоупругим преобразователем жестко закреплен своими полюсами постоян- ньп1 магнит.

Ф«г.2

Изобретение относится к технике многокомпонентной регистрации сейсмо- колебаний и может быть использовано в сейсмологии и сейсморазведке. Целью изобретения является повышение идентичности измерения трех компонент сейсмического сигнала при одновременном увеличении надежности и уменьшении размеров сейсмометра. Цель достигается применением крестообразного в сечении магнитоупругого преобразователя 2, соединенного с инертной массой 4 продольным намагниченным постоянным магнитом 3. Это обеспечивает идентичность сигналов при взаимно перпендикулярных деформациях полок крестообразной балки преобразователя 2 и отсутствие необходимости в подмнгничивающих обмотках, что снижает габариты сейсмометра. 3 ил. с (Л z 4 сд

)

Редактор И.Горная

Составитель М.Спасский Техред А.Кравчук

Заказ 5118/45 Тираж 729Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Корректор Г.Решетник