Крутильный сейсмограф Советский патент 1989 года по МПК G01V1/16 

ел

со

со

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерений крутильных колебаний основания прибора.

Цель изобретения - повышение точности и информативности измерений,

На фиг. 1 показана общая принципиальная схема сейсмографа; на фиг. 2 - принципиальная схема электронной части.

Основные несущие и упругие элементы чувствительной системы выполнены из плавленного т варца,

Сейсмограф содержит корпус (не показан),монтажную рамку 1, нити подвеса подвижной рамки 2, подвижную рамку 3, первый технологический стержень 4, пульт 5 управления,кон- ц евые переключатели 6,1-6,2 полярности напряжения с регулировочными винтами 7,1-7,2, реверсивный электродвигатель 8, редуктор 9 с регулируемым передаточным числом, микрометрический узел 10, диск 11 переключения полярности питания двигателя, измерительную 12 и противодействующую 13 пружины, нить 14 подвеса катушки, постоянный кольцевой магнит 15, катушку 16, плоские спиральные токосъемные пружины 17,1 - 17,2, зеркало t8 угла поворота, осветитель 19, телевизионную камеру с фотоэлектрическим преобразователем 20 на приборах с зарядовой связью (ФПЗС), второй технологический стержень 21, блок 22 формирования сигнала, блок 23 вычисления кода, регистратор 24,

Монтажная рамка 1, постоянный кольцевой магнит 15, фотоэлектрический преобразователь 20 и резьбовая втулка микрометрического узла 10 жестко закреплены на корпусе прибора. Катушка 16.жестко скрепляется с кварцевыми горизонтальными стержнями. По оси симметриии катушки приваривается вертикальньй кварцевый стержень , на котором закрепляется зеркало 18 и две токосъемные пружины 17,1-17,2, катушка 16, вторы концы токосъемных пружин 17,1-17,2, закрепленных на вторрм технологическом стержне 21, при помощи технологического кабеля соединены с регистратором 24, Катушка 16 подвешивается к подвижной рамке 3 с помощью вертикальных упругих нитей 14, которые крепятся R подвижной рамке

3 соосно нитям подвеса подвижной рамки 3, По оси кольцевого магнита 15 имеется сквозное цилиндрическое

f отверстие для нижней нити подвеса

катушки, В качестве осветителя 19 в приборе могут быть использованы ли- . бо обычные миниатюрные лампы накаливания, либо световые диоды, В каO честве ФПЗС 20 используются сканирующие фотопреобразователи на приборах с зарядовой связью. Применение ФПЗС 20 позволяет получить информацию в цифровом виде и осуществлять

5 дистанционную ее передачу на ЭВМ, Концевые переключатели 6,1-6,2 е помощью винтов 7,1-7,2 крепятся к корпусу прибора. Зазор между переключателями может изменяться в за0 висимости от программы исследований крутильной системы. Переключение полярности питания реверсивного двигателя осуществляется при помощи диска 11 во время изучения характе5 ристик крутильной системы. Электродвигатель 8 с помощью редуктора 9 соединен с микрометрическим узлом 10,

Телевизионная камера 25 (фиг,2) состоит из ФПЗС 20, видеоусилителя

0 26, формирователя 27 положения контролируемого параметра (световой полосы), тактового генератора 28,

Блок 29 формирования сигнала состоит из аналогового компаратора

5 30, D-триггера 31, делителя 32 частоты на два, элемента 2И 33, элемента 2ИЛИ 34,

Блок вычисления кода состоит из многоразрядного цифрового счетчика

0 35 и регистратора 36 памяти.

Принцип действия сейсмографа заключается в следующем. При повороте крутильной нити системы возникает электродвижущая сила (ЭДС) в катзгш5 ке 16, Электрический сигнал снимается с токосъемных пружин 17,1-17,2 и регистрируется на регистраторе 24, Одновременно при повороте крутильной системы отраженный от зеркала

Q 18 световой луч в виде узкой полосы визируется на ФПЗС 20 приемной телевизионной камеры 25 (фиг, 2),

Видеосигнал с выхода телевизионной камеры 25 поступает на вход (+) 5 аналогового компаратора 30, На вход (-) компаратора подается фиксированное постоянное напряжение и, На выходе компаратора 30 появляются стандартизованные импульсы, положение

14

которых соответствует пространственному положению светового луча на поверхности ФПЗС 20, а число этих импульсов соответствует числу засвеченных элементов. Импульсы с выхода компаратора 30 подаются на делитель 32 частоты на два и на R-вход D- -триггера 31. На D-вход этого триггера, постоянно подается сигнал логической единицы. Триггер переходит в состояние логической единицы при приходе импульсой конца строки с выхода С телевизионной камеры 25 а переход его в состояние логического нуля осуществляется по первому импульсу с выхода компаратора 30. Таким образом, на выходе D-триггера 31 формируется импульс, длительность которого пропорциональна расстоянию от начала ФПЗС 20 до положения края светового луча. Этот импульс поступает- на первый вход элемента 2И 33, на второй вход которого подаются тактовые импульсы с выхода Т.

На выходе элемента 33 формируются импульсы, число которых за строку сканирования ФПЗС 20 пропорционально расстоянию от края светового луча до начала ФПЗС 20. Эти импульсы далее подаются на один из входов элемента 2ИЛИ 34, на второй вход которого подаются импульсы с выхода делителя 32 частоты на два. На выходе элемента 2ШШ 34 осуществляется суммирование числа импульсов от начала ФПЗС 20 до края световой полосы и половины числа импульсов ширины луча. На выходе элемента 2ИЛИ 34 число импульсов становится пропорциональным расстоянию от начала ФПЗС 20 до середины светового луча. Это число импульсов поступает на С-вход многоразрядного цифрового счетчика 35, где они суммируются за время сканирования строки. Далее параллельый код этого числа в момент дейстия импульса конца строки переписыается в регистр 36 памяти и затем оступает в устройства цифровой иникации 37 и регистрации 38.

Калибровка производится следующим бразом.

Вручную или с помощью реверсивноо электродвигателя 8 поворачивается икрометрический узел 10 на опредеенный угол. При этом обе пружины 2 и 13 либо растягиваются, либо жимаются, а подвижная рамка 3 пово.45 50 55

533474

рачивается вокруг своих нитей подвеса подвижной рамки 2 на некоторый угол. Одновременно с поворотом g подвижной рамки 3 поворачивается катушка 16 и зеркало 18. При этом происходит смещение световой полосы на ФПЗС -20. Затем снимаются отсчеты с микрометрического узла и регистра10 тора 24. Снимая таким образом отсчеты вдоль всего ФПЗС 20 и соответствующие отсчеты по микрометрическому узлу 10, можно определить зависи мости отсчета микрометрического уз15 ла 10 от угла поворота крутильной системы.

Для определения динамических характеристик прибора в нем предусмотрена возможность изменения амплитуды 20 и частоты возмущающего сигнала. Для этого с помощью регулировочных винтов 7.1-7.2 устанавливается необходимый зазор между концевыми переключателями 6.1-6.2. Затем с пульта 5 25 управления подается напряжение на электродвигатель 8, который через редуктор 9 вращает микрометрический узел 10 со сменой реверса при помощи концевых переключателей 6.1-6.2 30 и диска 11 переключения полярности питания двигателя. Меняя зазор между переключателями 6.1-6.2, а также передаточное число редуктора 9 можно снимать амплитудно-частотные характеристики прибора.

35

Ф

ормула изобретения

1. Крутильный сейсмограф, содерж 40 корпус, чувствительный элемент выполненный в виде катушки, подвешенной на вертикальной упругой нити в магнитном поле постоянного магнита, электродинамический преобразо- .45 ватель и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния точности и информативности измерений, в него дополнительно введено калибровочное устройство, содержа- 50 Щее подвижную рамку, измерительную и противодействующую пружины, микрометрический узел с двумя концевыми переключателями полярности электрического напряжения, снабженными 55 винтами регулировки зазора между ними, реверсивный электродвигатель, редуктор с регулируемым передаточным числом, пульт управления, фотоэлект- рический преобразователь с электронной -системой, состоящей нз приемной телевизионной камеры с датчиком видеосигнала на приборе с зарядовой связью, блок формирования сигнала, блок вычисления кода, устройство цифровой индикации и регистрации, при этом выход телевизионной камеры соединен с входом блока формирования сигнала, выход которого связан с входом блока вычисления кода, выход которого подключен к устройству цифровой индикации и регистрации, при этом один конец противодействующей пружины соединен с подвижной рамкой, а другой связан с корпусом прибора, один конец измерительной пружины соединен с подвижной рамкой, а другой - с микрометрическим узлом, который посредством редуктора соединен с электродвигателем, электрически связанным через концевые переключатели с пультом управления.

2. Сейсмограф по п. 1, о т л и - чающийся тем, что блок формирования сигнала содержит аналоговый компаратор, D-триггер, элемент 2И5 элемент 2ИЛИ и делитель частоты на два, при этом выход видеосигнала телевизионной камеры соединен со

входом аналогового компаратора, выход аналогового компаратора связан с R-входом D-триггера и входом делителя частоты на два, выход делителя частоты на два подключен к первому входу элемента 2ИЛИ, выход тактовых импульсов телевизионной камеры подключен к первому входу элемента 2И, второй вход этого элемента связан с выходом D-триггера, а выход элемента 2И соединен с вторьм входом элемента 2ИЛИ, выход синхроимпульсов конца строки приемной телевизионной камеры подключен к С-входу D-триггера.

3. Сейсмограф по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что блок вычисления кода содержит многоразрядный цифровой счетчик и регистр памяти, при этом выход элемента 2ИЛИ блока формирования сигнала соединен с С- входом цифрового счетчика, выходы цифрового счетчика поразрядно подключены к D-входам регистра памяти, а выходы регистра памяти соединены с устройствами цифровой индикаДии и регистрации, выход синхроимпульсов конца строки приемной телевизионной камеры подключен к R-входу многоразрядного цифрового счетчика и С- входу регистра памяти.

Фиг.1

CM

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерения крутильных колебаний основания его корпуса. Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений. В крутильный сейсмограф дополнительно введены калибровочное устройство, позволяющее производить калибровку прибора как в лабораторных, так и в полевых условиях, а также подстройку и регулировку чувствительного элемента, фотоэлектрический преобразователь с электронной системой, включающей Л11нейный формирователь видеосигнала на приборе с зарядовой связью и обеспечивающее регистрацию смещения светового луча с высокой точностью и стабильностью. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л