Трехкомпонентный сейсмометр Советский патент 1992 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к технике регистрации параметров смещения локальных объемов среды, сооружений и конструкций при сейсмологических исследованиях, в частности к многокомпонентным измерениям параметров смещения.

Изобретение может быть использовано в сейсмологической практике, а также при исследовании взрывных процессов.

Известен сейсмометр, содержащий корпус, инертную массу и магнитоупругий преобразователь, корпус и инертная масса которого выполнены из ферромагнитного материала, а между инертной массой и преобразователем укреплен постоянный магнит.

Недостаток сейсмометра - невозможность определения параметров полного вектора смещения.

Известен трехкомпонентный сейсмометр, содержащий корпус, инертную массу и магнитоупругий преобразователь с поперечным сечением магнитопровода в виде симметричного прямоугольного креста с уложенными в его полках измерительными обмотками и постоянный магнит, жестко закрепленный своими полюсами между инертной массой и магнитоупругим преобразователем.

Недостаток данного трехкомпонентно- го сейсмометра - необходимость математической обработки сигналов четырех

VI

ю ся

Os

ь.

измерительных обмоток в электронных устройствах для получения текущего значения каждой из трех компонент вектора исходного смещения.

Целью изобретения является упрощение путем получения сигналов трех компонент непосредственно на обмотках.

Указанная цель достигается тем, что в трехкомпонентном сейсмометре, содержащем корпус, магнитоупругий преобразователь с поперечным сечением магнитопровода в виде симметричного прямоугольного креста, с уложенными в его полках измерительными обмотками, постоянный магнит и инертную массу, одна измерительная обмотка проходит через внутренние отверстия двух противоположных полок креста и охватывает периферийные части магнито- провода преобразователя, вторая измерительная обмотка проходит внутренние отверстия двух других противоположных полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя, а третья измерительная обмотка проходит через внешние отверстия всех четырех полок креста и охватывает центральную часть магнитопровода преобразователя.

Основой достижения указанной цели является то обстоятельство, что разложение вектора исходного смещения происходит на стадии механического преобразования, т.е. при разложении инерционной силы на три компоненты, две горизонтальные, вызывающие изгибное напряжение преобразователя, и одну вертикальную, вызывающую осевое нагружение преобразователя. В прототипе выполнены четыре самостоятельные обмотки, сигналы каждой из них включают в себя составляющие как от из- гибных деформаций, так и от осевых деформаций. Для формирования сигналов трех компонент из этих четырех промежуточных сигналов в прототипе непременными элементами являются предварительные усилители, разностные сумматоры и сумматор, при этом неточность выполнения операций усиления, сложения и вычитания приводит к дополнительным ошибкам измерения. Кроме того, использование четырех обмоток приводит к неизбежному компромиссу при выборе места их расположения на полках преобразователя, так как для увеличения чувствительности к изгибным деформациям их необходимо располагать на возможно большем удалении от центра.

В устройстве обмотки для измерения горизонтальных составляющих укладывают таким образом, чтобы они охватывали внешнюю, наиболее нагруженную от изгиб- ных деформаций, зону поперечного сечения

магнитопровода преобразователя, причем половина одной обмотки, уложенная в отверстия одной полки креста, и другая ее половина, уложенная в отверстия противоположной полки креста, имеют противоположное направление намотки. Обмотку для измерения вертикальной составляющей укладывают таким образом, чтобы она охватывала среднюю зону поперечного сечения

0 магнитопрОЁОда преобразователя, в которой усредненные механические напряжения зависят только от осевых деформаций. На фиг. 1 показан сейсмометр, вид спереди; на фиг. 2 - то же,с обмотками для

5 горизонтальных компонент, вид сбоку; на фиг. 3 - преобразователь в плоскости отверстий, сечение; на фиг. 4 - сейсмометр с обмоткой для вертикальной компоненты, вид сбоку.

0 Сейсмометр состоит из корпуса 1, постоянного магнита 2, магнитопровода 3, инертной массы 4 и обмоток 5-7. Магнито- провод 3, имеющий в поперечном сечении форму прямоугольного креста, жестко за5 креплен одним концом в корпусе 1. К второму концу магнитопровода 3 жестко прикреплены своим полюсом постоянный магнит 2 и инертная масса 4. В полках креста магнитопровода выполнено по два ряда

0 отверстий, в которые уложены обмотки. Обмотка 5 уложена во внутренние отверстия двух противоположных полок и охватывает их внешнюю часть, обмотка б уложена во внутренние отверстия двух других противо5 положных полок и охватывает их внешнюю часть, а обмотка 7 уложена во внешние отверстия всех четырех полок и охватывает внутреннюю часть магнитопровода. Каждая из трех обмоток может быть соединена с

0 измерительным устройством для регистрации трех ортогональных компонент исходного вектора смещения.

Сейсмометр работает следующим образом.

5 При смещении корпуса 1 инерционная сила, стремящаяся удержать инертную массу 4 в состоянии покоя, может быть разложена на три компоненты: две действующие в горизонтальной плоскости и одну действу0 ющую в вертикальном направлении. Первые две вызывают изгибную деформацию магнитопровода 3. а третья составляющая - деформацию растяжения (сжатия) магнитопровода 3 в осевом направлении. Возник5 шие деформации вызывают изменения магнитных потоков в объеме магнитопровода, что в свою очередь обуславливает возникновение ЭДС в обмотках 5-7.

ЭДС обмоток 5 и 6 пропорциональны горизонтальным компонентам смещения,

что обеспечивается различным направлением укладки обмоток в противоположных полках креста, приводящим к суммированию сигналов при деформациях противоположного знака.

ЭДС обмотки 7 пропорциональна растягивающим деформациям магнитопровода, что соответствует вертикальной компоненте вектора исходного смещения.

Формула изобретения Трехкомпонентный сейсмометр, содержащий корпус, укрепленный в нем одним концом магнитоупругий преобразователь с поперечным сечением магнитопровода в виде симметричного прямоугольного креста с уложенными в его полках измерительными обмотками, проходящими через отверстия полок, к второму концу которого жестко присоединены постоянный магнит и инертная масса, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем получения

сигналов трех компонент непосредственно на обмотках, одна измерительная обмотка проходит через внутренние отверстия двух противоположных полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода

преобразователя, вторая измерительная обмотка проходит через внутренние отверстия двух других полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя, а третья измерительная обмотка проходит через внешние отверстия всех четырех полок креста и охватывает центральную часть магнитопровода преобразователя.

Изобретение относится к технике регистрации параметров смещения локальных объемов среды при сейсмологических исследованиях. Целью изобретения является упрощение путем непосредственного получения сигналов тре компонент. Сейсмометр содержит корпус с размещенным в нем магнитоупругим преобразователем в виде балки с поперечным сечением в виде симметричного прямоугольного креста, к противоположному концу которой присоединены магнит и инертная масса. В полках балки уложены обмотки. Первая измерительная обмотка уложена во внутренние отверстия двух противоположных полок креста и охватывает периферийные чаши магнитопрово- да преобразователя, вторая измерительная обмотка уложена во внутренние отверстия двух других полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя, а третья измерительная обмотка уложена во внешние отверстия всех четырех полок креста и охватывает центральную часть магнитопровода преобразователя. 4 ил. со

Фиг.1

7

Фиг. 2

2

Фиг.Ъ

фигМ