Способ определения ориентации сейсмометра Советский патент 1988 года по МПК G01V1/16 

(21)4032528/31-25

(22)03.03.86

(46) 30.09.88.Бюл. 36 (71) Институт физики Земли ,им.О.Ю.Шмидта

(72) В.М.Фремд (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1166032, кл. G 01 V 1/16, )983.

.Саваренский Е.Ф. Элементы Сейсмологии и сейсмометрии. М.-Л.: Гос. изд-во тех.-теор.лит., 1949, с. 306- 309.

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕШШ ОРИЕНТАЩШ

СЕЙСМО№ТРА

(5.7) Изобретение относится к сейсмо

логии, в частности к способам установки и определения ориентации сейсмометров, и может быть использовано при скважинных, донных и других автономных сейсмометрических наблюдений. Цель - повышение точности определения ориентации произвольно ориентированного сейсмометра за счет исключения влияния среды на результаты определения. В точке с известными координатами в исследуемой области помещают ориентированный сейсмометр, с его помощью регистрируют сейсмическое излучение, определяют координаты его источника, одновременно регистрируют это излучение неориентированным сейсмометром и по координатам источника сейсмического излучения и неориентированного сейсмометра, определяют ориентацию зтого сейсмометра. 1 ил.

а

9

(Л

ю

00

Изобретение относится к сейсмоло- в частности к способам установки и определения ориентации сейсмометров, и может быть использовано пр скважинныХ;, донных и других автономных сейсмометрических наблюдениях.

Целью изобретения является повьше ние точности определения ориентации произвольно ориентированного сейсмо- метра за счет исключения влияния среды на результаты определения,

На чертеже изображена схема осуществления способа, на которой показаны точка 1 с известными координа- тами, в которой расположен произвольно лежащий неориентированный сейсмометр 2, точка 3 с известными координатами, в которой расположен ориентированный сейсмометр 4, источник 5 сейсмического излучения, X, Y, Z - оси прямоуголь,ных координат) стрелками в точках и 3 показаны направления компонент сейсмометров. 2 и 4,

Способ работает следующим образом

В точке 3 с известными координа тами помещают ориентированный трех- компонентный сейсмометр 4, с помощью которого регистрируют сейсмическое излучение от источника 5. Одновременно излучение от источника 5 регистрируют неориентированным трех- компонентным сейсмометром 2, расположенным в точке 1 с известными координатами. Далее по отношениям амплитуд компонент записей сейсмометра 4 определяют направление на источник 5 а по разности времен прихода.различ- 1-1ЫХ сейсмических волн к сейсмометру 4 - расстояние до этого источника. Затем по направлению от точки 3 на источник 5 и расстоянию до него по координатам точки 3 о пределяют координаты источника 5. После этого по отношениям амплитуд компонент записи неориентированньш сейсмометром 2 сейсмического излучения источника 5 определяют видимое направление от точки 1 на иеточник 5, по координата источника 5 и точки 1 определяют истинное направленна от этой точки на источник 5 и по углу «ежду истинным и видимым напр&лениями .от точки 1 на источник 5 сейсмического излучения определяют ориентацию сейсмометра 2з например, как разность видимых и. истинных направляющих углов линии 1 -5 i,

Пример. Испытания проводились с трехкомпонентными пьезосейсмометра- ми следующим образом.

Координаты точки 3 были приняты за начало отсчета: Xj Y,, Z О, причем взаимно перпендикулярные компоненты сейсмометра 4 были ориентиро- ваяы по осям координат X, Y, Z, Координаты точки 1 были известны и составляли Х( 2 км, Y, 1 км, X, 0. Сейсмометром 4 зарегистрировали местное землетрясение. При одинаковой чувствительности компонент сейсмометра 4 на начальном участке их записей ° в некоторый момент времени t измерили амплитуды колебаний, пришедших из очага 5 землетрясения, которые составили АХ 15 мм, Ау4 17 мм, г4 С помощыр годографа по разности времен призсода поперечных и продольных волн определили гипоцент- ральное расстояние до источника 5 от точки 3:1 243 км,

Определили направляющие углы odj , ,, jy J между сейсмическим лучом (линия 3-5) и осями чувствительности компонент сейсмометра 4, совпадающими с осями координат X, Y и Z:

i

, - arctg i -i-421 . 49,3°; Ах4

- г j 2 а А.х4 +

arctg ,4 ;

-Р у arctg 2:

И4

+ А:

i 80,0°.

Z4

Определили координаты источника 5 сейсмического излучения: Х5 1 cos od 158,3 км; Y Icos, 179,4 км; Z5- 1 cosjf, 42,2 км.

Одновременно землетрясение с очагом в точке 5 зарегистрировали сейсмометром 2. При одинаковых чувстви- тельностях компонент сейсмометра 2 на их записях в момент tg измерили амплитуды колебаний: Ах2 Ю мм, AYJ 18 мм, А 12 мм. Определили направляющие углы oi , 2 Д- видимого положения источника 5 из

точки 1;

-

, + Aza --со

od arctg I 65,2 ;

х.

р, , arctg до 90 AYU

arctg

Si

А

22

-ЛУ1 59,8°

Определили истинные направляющие

, исг ., исг . исг

углы ОС. Р ( У ( прямой, соединяющей точки 1 и 5:

arccos

-arccos

I I X«

,

Ys - Y,

48,1%

40,4

arccos

Z9 - Zi

-79,6

где d - расстояние между точками 1 и 5,

Ч

(X5-XJ +(Yj-Y,)2+(Zy-Z,)2

Определили углы ориентации tf , tfY,cp сейсмометра 2 как разность услов мелщу видимым и истинным направлениями на источник 5 сейсмического излучения для компонент сеймо- метра 2:

oi

ист

рVО

Г -f. - .

- 17,1 -0, 5,4

40

В приведенном примере получены и использованы кажущиеся координаты источника 5 сейсмического излучения, поскольку при расчетах не учитывали вертикальный градиент скоростей распространения сейсмических волн, слоистость среды и наличие возможных неоднородноетей ее строения. Эти особенности можно не принимать во внимание, поскольку они одинаково влияют на распространение сейсмического излучения к точкам 1 и 3, расстояние между которыми много меньше их расстоя- . НИИдо источника 5.

Предлагаемый способ позволяет ориентировать по азимуту и вертикали роизвольно лежащие недоступные сейсометры при донных, инженерных, сква45

50

1427313

жинных и других автономных сейсмомет рических наблюдениях.

.5

0

5

0

5

0

0

5

0

Формула изобретения

Способ определения ориентации о сейсмометра, включающий регистрацию сейсмометром вступлений объемных волн от источника сейсмических колебаний, о тличающий ся тем, что, с целью повьппения точности определения ориентации произвольно ориентированного сейсмометра за счет исключения влияния среды на результаты определения, произвольно ориентированный сейсмометр устанавливают в одной точке с известными координатами, в другой точке с известными координатами устанавливают опорньй ориентированный сейсмометр, произвольно ориентированным и опорньм ориентированным сейсмометрами регистрируют сейсмическое излучение от источника, удаленного от этих сейсмометров на расстояние, не менее чем в 10 раз превышающее расстояние между произвольно ориентированным и опорным ориентированным сейсмометрами, по записи опорным ориентированным сейсмометром определяют расстояние от опорного ориентированного сейсмометра до источника, определяют направление от опорного ориентироваяного сейсмометра на источник, по расстоянии) от опорного ориентированного сейсмометра до источника и направлению на источник определяют координаты источника, по записи излучения проик- вольно ориентированным сейсмометром определяют кажущееся направление на источник, по координатам источника излучения и координатам произвольно ориентированного сейсмометра опредег. ляют истинное направление на источник и по углу между кажущимся и иcтkнным направлениями от произвольно ориентированного сейсмометра на источник сейсмического излучения определяют ориентацию произвольно;ориентирован- ного сейсмометра как разность углов между кажущимися и видимыми направле-- ниями на источник.