Двухкоординатный деформограф Таймазова Советский патент 1991 года по МПК G01B13/24 

СО

С

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано для регистрации деформаций земной коры. Цель изобретения - повышение информативности. Деформограф состоит из цилиндрического корпуса 1 из нержавеющей стали, разделенного перегородкой 2 на воспринимающий 3 и измерительный 4 отсеки. В воспринимающий отсек 3 коаксиально ему помещен инваровый цилиндр 5. Зазор между цилиндрами разделен на три разноори- ентированные секции и заполнен рабочей жидкостью 13. Каждая секция сообщается с отдельным сильфоном в измерительном отсеке, каждый из которых снабжен емкостным преобразователем перемещений его свободного конца. Сопоставляя показания датчиков деформаций трех разноориенти- рованных секций, можно определить линию, вдоль которой действуют деформирующие силы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано для регистрации изменения деформаций земной коры в целях прогноза землетрясений, а также для контроля напряженно-деформированного состояния инженерных сооружений (зданий, плотин и т.п.).

Цель изобретения - повышение информативности.

На фиг.1 показан деформограф, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Цилиндрический корпус 1 из нержавеющей стали разделен перегородкой 2 на два отсека - воспринимающий 3 и измерительный 4. В воспринимающий отсек коаксиально ему с малым зазором установлен полый герметичный инваровый цилиндр 5 (нижние части цилиндров не показаны).

В зазоре между цилиндрами, по радиусам оснований и образующим цилиндров в плоскостях, содержащих ось цилиндров, под углом 120° одна к другой установлены ленточные резиновые уплотнители 6, разделяющие объем между цилиндрами 3 и 5 на три изолированные секции 7-9, сообщающиеся соответственно с сильфонами 10-12. Каждая секция вместе с сообщающимся с ней сильфоном заполнена рабочей жидкостью 13.

В измерительном отсеке 4 над каждым сильфоном установлена вертикальная плоская пластина 14 из диэлектрика, на которую нанесены (или наклеены) два ряда прямоугольных статорных обкладок 15. Параллельно пластине 14 установлена другая диэлектрическая пластина, связанная с сильфоном, на которую нанесены (наклеены) две роторные обкладки 16 (показаны

О

N о ел

N 4

штриховыми линиями). Каждая обкладка емкостного преобразователя имеет самостоятельный вывод, который соединен в общую цепь (не показана) с возможностью автоматического включения нужной пары смежных статорных обкладок вместе с перекрывающей их роторной обкладкой в схему дифференциального емкостного преобразователя Деформограф зацементирован в объект исследования (в дно скважины, в тело пластины, в стену сооружения и т.п.) с помощью расширяющегося при застывании цемента

Деформограф работает следующим образом

При изменении деформации объекта (земной коры или инженерного сооружения) стенки воспринимающего отсека 3 деформируются, и рабочая жидкость 13, перетекая между воспринимающим отсеком и сильфонами 10-12, приводит к растяжению или сжатию последних (в зависимости от знака деформации) По соотношению деформаций сильфонов 10-12 можно судить о направлении и знаке деформации. Для этого деформограф должен быть предварительно откалиброван на специальном стенде.

Если, например, на прибор действует деформация сжатия вдоль перегородки между секциями 7 и 8, то очевидно, что наибольшую деформацию сжатия испытывает секция 9 а секции 7 и 8 испытывают меньшие по величине и одинаковые между собой деформации

Если же деформация сжатия действует вдоль горизонтального разреза (фиг 2), то секции 7 и 8 также испытывают одинаковые деформации сжатия, но по величине эти деформации больше, чем у секции 9 Зная величины деформаций сильфонов 10-12 и ориентацию деформографа в пространстве, можно решить обратную задачу - определить знак и направление деформации объекта исследования в плоскости, перпендикулярной оси деформографа. Таким образом, деформограф является двухкоординатным прибором

К подвижным концам сильфонов 10-12 жестко прикреплены роторные обкладки 16 емкостных преобразователей перемещений (крепление не показано) Каждая статорная и роторная обкладка имеет самостоятельный вывод и соединена с общей цепью, которая обеспечивает автоматическое включение в схему дифференциального емкостного преобразователя той из двух пар статорных обкладок, перекрываемых роторными обкладками которая образует с

общей роторной обкладкой более .лизкие по значению емкости.

В положении, зафиксированном на фиг.2, в дифференциальную схему включены 3-я и 4-я обкладки сверху левого ряда преобразователя сильфона 10 и 2-я и 3-я обкладки сверху правого ряда преобразователя сильфона 11 совместно с перекрываемыми их роторными обкладками (интервалы

между смежными статорными обкладками увеличены). Роторные обкладки 16 могут перемещаться вдоль всего ряда статорных обкладок 15 и диапазон перемещений составляет ± 15 мм от среднего положения.

Электрическая цепь (не показана), расположенная в измерительном отсеке, выдает кодированную информацию, содержащую номер преобразователя (секции), номер ряда статорных обкладок, номера пары статорных о&кладок, включенных в дифференциальную схему, и соотношение емкостей, образованных этими обкладками с общей для них роторной обкладкой. Питание цепи и выдача кодированной информации осуществляются по специальному кабелю (не показан)

Параметры цилиндров и рабочей жидкости удовлетворяют условию

30

3«i Vi -3a2 V2 ,

где a ч и Vi - коэффициент линейного расширения и объем внешнего цилиндра воспринимающего отсека;

«2 и V2 - коэффициент линейного расширение и объем внутреннего цилиндра,

/3 и V - коэффициент объемного расширения и объем рабочей жидкости.

Это условие вытекает из требования равенства температурного приращения объема зазора между цилиндрами, которое, очевидно, равно 3 or i Vi A t - 3 a 2 V2 At - температурному приращению объема рабочей жидкости At

Формула изобретения

1 Двухкоординатный деформограф Таймазова, содержащий цилиндрический

герметизированный упругий корпус, разделенный перегородкой на воспринимающий и измерительный отсеки, первый из которых заполнен рабочей жидкостью, сильфон, установленный в измерительном отсеке, сообщающийся с воспринимающим отсеком, и измеритель перемещения сильфона, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности он снабжен вторым полым цилиндром установленным в воспринимающем отсеке коаксиально ему с малым зазором между стенками цилиндров и дном второго цилиндра и перегородкой, тремя ленточными уплотнителями, установленными в зазоре между дном второго цилиндра и перегородкой под углом друг к другу так, что объем между цилиндрами разделен на три изолированные секции, число сильфо- нов равно числу изолированных секций и каждый из них связан со своей секцией, а число измерителей перемещений равно числу сильфонов.

За-i Vi -3a2 V2 ,

где а и Vi - коэффициент линейного расширения и объем корпуса цилиндра,

а.2 и /2 - коэффициент линейного расширения и объем второго цилиндра,

0

/3 и V - коэффициент объемного расширения и объем рабочей жидкости

0

Фиг.2