Способ регистрации поступательного движения и наклона грунта Советский патент 1990 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к регистрации длинно- периодных сейсмических колебаний, и может быть использовано, в частности, для выделения и регистрации слабых сейсмических сигналов на фоне помехи.

Цель изобретения - повышение точности измерений поступательных перемещений и увеличение разрешающей способности измерений наклонов грунта.

На чертеже приведена схема расположения сейсмометров.

На схеме показаны вертикальные 1 и 2 и горизонтальный 3 сейсмометры, продольные оси 4.1, 4.2.и 4.3 соответствующих сейсмометров, установочные винты 5.1, 5.2 и 5.3, массы 6.1, 6.2 и 6.3 и подвесные пружины 7.1 и 7.2 маятников соответствующих сейсмометров .

Способ осуществляется следующим образом.

Сейсмометры 1 - 3 устанавливаются на едином постаменте таким образом,

чтобы их продольные оси были строго параллельны. При этом используют идентичные вертикальные сейсмометры 1 и 2, которые с помощью установоч7 ных винтов 5.1 и 5.2 поворачивают в противоположных направлениях относительно продольных осей на угол ( Ј30°, стремясь при этом сохранить строгую горизонтальность положения их продольных осей. Горизонтальный сейсмометр 3 располагается так, чтобы его продольная ось была расположена в плоскости, параллельной продольным осям вертикальных сейсмометров. При этом с помощью установочных винтов 5.3 он настраивается на тот же период, что и маятники вертикальных сейсмометров.

Уравнения движения сейсмометров могут быть записаны в следующем виде

,2

Z5, + 2DOsZs, , -Z +

f gsindooUpl,; Z52. + 2D(OzZsa +0)5 Zsi -Z + J|s2.T gsinо о р ;

XYs

. .

(O

Xs + 2D(0SXS +COgXs -X + - got +Ы1Э,(1)

где Z,X,Y,

Z,X,Y и Z,X,Y - соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие поступательных ускорений скоростей и смещений грунта; об - наклоны основания относительно продольно оси;

Ј0 - установочный угол поворота оснований вертикальных маятников относительно продоль „ ной оси;

В о - угловые ускорения наклонов оснований относительно продольно и поперечной осей; 1, , 12, 1з приведенные длины маятников;

ОЭ5- частота собственных колебаний маятников; D - постоянная затухания

м

7 7 Y

52.5

5г Дз

SI

si

и

52

и Xs - соответственно ускорения, скорости и 1перемещения маятников соответствующих вертикальных: и горизонтального сейсмометров, отнесенные к центрам их качаний.

Для современных маятников с приведенными длинами порядка 0,5 м и -максимальными перемещениями не более 1 мм получаем оценку в предположении равенства поступательных ускорений грунта по осям Z, Y, X:

YZ52 1«

ч

--Р-Й2 10 (Z,X). 1ъ

Учитывая, что повороты грунта относительно ортогональных осей примерно равны между собой, получаем для вертикальных маятников, повернутых на углы d.0 ±30° , првИ,, 12, 13 0,5 м в случае гармонических колебаний с периодами TW 20 с оценку

р.1, , Ј 10 4sino(0oi.

Аналогично для горизонтального маятника получаем

«136

1 gci.

В соответствии с полученными оценками уравнение 0) примет вид

Zsi + 2D(05Z51 , -Z - -,gsinoЈ0ot;

Z5i + 2D(0,Zee +w|z5a -Z + + gsino 0oi;

X5 + 2D05XS +G3gXs -X - gei. (2)

Будем рассматривать для простоты вынужденные движения маятников в об9Л

ласти длинных периодов Ты Т5 , j.Tn. Из (2) получаем

(Л Z

Sl -Z - gsino 0ot; -Z +

со;г52

-X - go6.

(3)

Б сейсмометрах осуществляется преобразование перемещений маятников Z51 , Z52 , Xg в пропорциональные им электрические сигналы с некоторой постоянной крутизной преобразования

v и УъUSL

л -z v- п. Перепишем

U StЛ5 52

(3) для напряжений на выходах сейсмометров:

Ј

сигналы U4 - Ug регистрируются на носитель записи.

U, -jfZ/COs -Jfgsin(X0oi/0), иг -jfZ/Q +fgsinrfool/CO U3 -JX/CO - ygoi/Wg.(4)5 Формула изобретения

15628756

сигналы U4 - Ug регистрируются на носитель записи.

5 Формула изобретения

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к регистрации длиннопериодных колебаний, и может быть использовано для выделения слабых сейсмических сигналов на фоне помехи. Цель изобретения - повышение точности измерений поступательных перемещений и увеличение разрешающей способности измерений наклонов грунта. Два идентичных вертикальных сейсмометра устанавливают на общем основании, повернув их корпуса в противоположные стороны на равные углы ±30° относительно продольных осей сейсмометров, которые при этом располагают горизонтально. Суммируя или вычитая сигналы сейсмометров, выделяют перемещения и наклоны постамента относительно продольных осей сейсмометров. Повышение точсности измерений горизонтальных перемещений достигается при этом исключением помехи-наклона путем ее вычитания из сигнала горизонтального сейсмометра, установленного так, что его продольная ось направлена параллельно продольным осям вертикальных сейсмометров. 1 ил.

Суммируя электрические.сигналы вертикальных сейсмометров, получаем сигнал, пропорциональный ускорению вертикальной составляющей перемещений грунта:

и4 и, + и2 -

Вычитая их сигналы, получим электрический сигнал, пропорциональный наклону грунта

и«

тт Zfgsinplooi. -U,

со;

Наконец, вычитая из сигнала горизонтального сейсмометра сигнал разности , получим сигнал, пропорциональный ускорению горизонтального перемещения грунта, в сличае, если Ыв 30°:

U, U,

Ж

- (U 4 - U, )

+ Х|

со| о|

СОс

при

sin oie- 0,5.

Полученные путем соответствующего подключения выводов сейсмометров 1-3

5

0

Способ регистрации поступательного движения и наклона грунта, заключающийся в установке на общем основании 0 двух вертикальных сейсмометров маятникового типа с одинаковыми периодами собственных колебаний и параллельными продольными осями, разделении вертикальных поступательных перемещений и наклонов грунта суммирования сигналов сейсмометров и их регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений поступательных перемещений и увеличения разрешающей способности измерений наклонов грунта, используют сеймомет- ры с одинаковыми чувствительностями преобразователей, осуществляют повороты оснований сейсмометров в противоположных направлениях относительно

пгчо их продольных осей на угол 30 при

сохранении горизонтальности положения осей,. осуществляют повторное суммирование сигнала наклонов грунта с сиг0 налом установленного на том же основании параллельно продольным осям вертикальных сейсмометров горизонтального сейсмометра с той же чувствительностью преобразования и тем же перио5 Дом собственных колебаний и регистрируют горизонтальные перемещения грунта.

5