СЕЙСМОГРАФ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ Советский патент 1967 года по МПК G01V1/18 

Известны сейсмографы с механическим способом регистрации на покрытой сажей бумаге. Эти сейсмографы очень громоздки, в эксплуатации неудобны, имеют ограниченную нолосу пропускания и не позволяют применять современные методы получеиня видимой нли магнитной записи.

Известны также сейсмографы с электродинамическими преобразователями скорости колебаний маятника сейсмометра в электрический ток и усилительными устройствами, повышающими мощность сейсмонриемника до величины, достаточной для заниси на магнитную ленту или получения видимой записи с помощью чернильных нли тенловых самописцев. Однако э. д. с. электродинамических преобразователей падает с ростом периода сейсмических волн.

Наконец, известны сейсмографы с емкостными преобразователями. Широкому распростраиению таких сейсмографов препятствует то, что, будучи укреплеи на маятнике сейсмометра, емкостный преобразователь резко ограничивает его свободные перемещения.

В предлагаемом сейсмографе преобразователь механических перемещений маятника сейсмометра в электрический ток выполнен в виде двух дросселей, кольцевые сердечники которых установлены на основании сейсмометра один над другим, а обмотки включены

но мостовой схеме. В зазорах сердечников расположена нодвил ная токонроводящая антимагнитная пластина, один конец которой соединен -с маятником сейсмометра «ли с рамкой гальванометра. Это позволяет расширить дииамический диапазон регистрируемых сейсмических колебаний.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого сейсмографа; иа фиг. 2 - иидуктивный преобразователь.

Сейсмограф включает мостовую схему / и генератор 2 частоты 10 кгц, усилитель 3 на RC, фазочувствительный мост 4, амплитудный детектор 5 (усилитель мощности) и перопишущий гальванометр 6.

Сейсмонриемннком может служить любой известный сейсмометр с электродинамическим преобразователем. Для широкополосного сейсмографа используют сейсмометр СК-Д, электродинамический преобразователь которого служит только для обеспечения затухания колебаний маятника.

Основным узлом предлагаемого сейсмографа является индуктивный преобразователь (см. фиг. 2).

Два одинаковых дросселя с обмотками 7 и сердечинками 8 укреплены на основанни сейсмометра (на чертеже не указан) один над другим. Сердечники набраны из пластин Ш-7 или ферритовых колец и имеют зазоры величиной 1,5 мм. Толщина набора 3 мм. Каждая обмотка имеет 1000 витков провода диаметром 0,15 мм. В зазоры сердечников входит алюминиевая (ИЛи медная) пластина 9 толщиной 0,3-0,5 мм. Концом 10 нластина прикреплена к маятнику сейсмометра или в случае исиользования обычной системы гальванометрической регистрации к рамке гальванометра.

В нулевом полол енни маятиика или гальванометра лластина расположена между дросселями так, что ее края входят примерно на 0,5 глубины зазора. Расстояние между дросселями и размер пластины особого значения не имеют.

Обмотки дросселей включены по мостовой схеме (см. фиг. 1). На нлечи моста, собранного но балансной схеме на транзисторах, подается Напряжение частотой 10 кгц. Сигнал с моста поступает на полупроводниковый усилитель 3 с коэффициентом усиления по напряжению, регулируемым в пределах 1000- 40000. Усиленный сигиал подается на фазочувствительный мост 4, с которого нарафазный сигиал, модулированный по амплитуде, поступает на детектор и усилитель 5 мощности по ностояпному току, а с выхода усилителя- на обмотки балансной рамки перонишущего гальванометра 6.

Сейсмограф работает следующим образом.

Колебание осиования сейсмометра при нрохождении сейсмической волны вызывает относительное неремещение маятника, связанная с маятником. Пластина 3, выполняющая роль короткозамкиутого витка, неремещается относительно зазора сердечника. С изменением .положения пластины меняется коэффицнент К связи между самоиндукцией дросселя н «короткозамкнутым витком. Зависимость самоиндукцией L и коэффициентом связи выражается формулой

L L,(l-K)

Изменение величины L сонровождается соответствующим изменением реактивного сопротивления дросселя: Z (oL.

Сопротивление дросселя, из зазора которого пластина 3 выходит, увеличивается, а сопротивление второго дросселя, в зазор которого пластина входит, уменьшается. Изменение сопротивлений обмоток вызывает разбаланс моста /J и на входе усилителя появляется сигн-ал с частотой 10 кгц, фазой, определяемой направлением смещения нластнны (знаком смещения почвы), и амплитудой, пропорциональной амплитуде смещения ночвы в пределах линейного изменения коэффициента связн (+1 мм смещения пластины в зазоре).

Усиленный и продетектированный сигнал .подается на рамку перопищущего гальванометра, который регистрирует смещение почвы

с выбранным увеличеннем, определяемым коэффициентом усиления усилителя.

Динамический дианазон сейсмографа при 3% Искажений равен 60 дб. Шум преобразоиателя, приведенный ко входу, менее 0,3 мк смещения почвы, а полоса пропускания 5-О гц. Чувствительность преобразователя зависит от коэффициента усиления, а от толндины сердечников дросселей. С уменьшением толщины чувствительность возрастает до некоторой оптимальной величины. При дальнейшем уменьшении толщины сердечников чувствительность снижается нз-за новышення рассеяния магнитного поля.

Для Стабилизации нуль-пункта маятника в сейсмографе нснользована обрат)1ая отрицательная связь с механическим ннтегрируюHUiM фильтром с постоянной времени 2000 сек. Если преобразователь установлен на гальванометре в обычной системе сейсмографа с прямой или обратной схемой гальванометрической регнстрацни необходимость стабилизации иуль-пункта отпадает. В этом случае нлаCTinia 3 прикреиляется к рамке короткопериодного нли длиинопериодного гальванометра, который подключается к электродинамическому преобразователю сейсмометра. Углы поворота гальванометра преобразуются в мондный ток, управляюн1,ий перопн1нунл,нм гальванометром в осциллографе но описанной схеме. Гальванометр с иреобразователелг является гальванометрическим усилителем.

Непосредственно наблюдаемая запись позволяет использовать сейсмограф в службе

срочных донесений о снльнейших землетрясениях, а также в службе опове1цения о цунами. Наличие нреобразонателя смещеинй почвы в электрнческое напряжение дает возможность применять магннтиую ле1ггу для записн снгнала в аналоговом или кодовом виде.

1 IP е д м е т изобретения

Сейсмограф для регистрацнн землетрясений, содержащий маятниковый сейсмометр,

преобразователь механических перемещеннй маятника сейсмометра в электрический ток, генератор частоты, амплитудный детектор, усилители н магнитный или гальванометрический регистратор, отличающийся тем, что, с

целью расшнреиия динамического диапазона регистрируемых сейсмических колебаний, преобразователь механическнх неремещений маятинка сейсмометра в электрический ток выполнен в виде двух дросселей, 1сольцевые Сердечники которых установлены на основании сейсМОметра ОДин над другим, а обмотки включены по мостовой схеме, нриЧем в зазо)ах сердечников расположена подвижная токопроводян.1ая антимагнитная пластина, один

конец которой соединен с маятником сейсмометра или с рамкой гальваиометра.