ИМПУЛЬСНЫЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ УПРУГИХ волн Советский патент 1970 года по МПК G01V1/157 

Изобретение относится к устройствам для изучения физико-механических свойств горного массива.

Известны импульсные возбудители упругих волн, содержащие преобразователь электрической энергии и возбудитель упругих волн (датчик). Однако в известных устройствах возбуждение в горнол массиве упругих волн большой интенсивности ведет к разрушению исследуемой породы, невозможно управление частотой колебаний упругих волн и отсутствует автоматическая регистрация момента их возбуждения.

Предлагаемое устройство позволяет возбуждать упругие волны без разрушения исследуемого горного массива и управлять частотой колебаний. Для этого корпус датчика и его электроды помещены в пластикопроводящую среду (например, глину), контактирующую с исследуемым горным массивом.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема прибора; на фиг. 2 изображен прибор в разрезе.

Высоковольтный трансформатор / включается в сеть включателем 2 через предохранитель 3. Напряжение сети контролируется вольтметром 4 и сигнальной лампой 5. Высоковольтный выпрямитель 6 собран по схеме удвоения. Зарядный ток батарей конденсаторов 7 устанавливается сопротивлением 8. Наблюдение за выпрямленным напряжением осуществляется киловольтметром 9, который во время транспортировки прибора закорачивается ключом 10. Для защиты выпрямителя в момент разряда батарей конденсаторов от импульсов тока между выпрямителем и батареей конденсаторов подключены дроссели // и обрыватель 12 цепи заряда батарей конденсаторов. Фронт импульса формируется в разряднике 13. Разрешение на разряд батарей конденсаторов дается с помощью электронного синхронизатора записи 14. Упругие волны в массиве возбуждаются возбудителем (датчиком) упругих волн 15.

Возбудитель (датчик) упругих волн 15 состоит из регулировочного электрода 16 (см. фиг. 2), неподвижного электрода 17, патрона 18, изоляционной резьбовой втулки 19, переходника 20 и трубы 21, служащей для обратного токопровода.

Работа устройства заключается в следующем. Батарея конденсаторов 7, которая выполняет функцию накопителя энергии, заряжается от сети переменного тока через высоковольтный преобразователь 1, 6, 8, 11, 12. Когда напрялсение на обкладках батарей конденсаторов достигает 8 кв, электронный синхронизатор заниси 14 сокращает воздушный зазор разрядника 13, и происходит пробой воздушного зазора. Короткий импульс с крутым передним фронтом поступает на возбудитель (датчик) упругих волн 15, номенденный в пластикопроБодящей среде (например, глине). Так как длительность разряда составляет несколько десятков микросекунд, а сопротивление пластикопроводящей среды (глины) намного выше сопротивлений остальных участков цепи, то в промежутке между электродами возбуднтеля (датчика) упругих волн за указанное время в результате преобразования электрической энергии в тепловую выделяется большое количество тепловой энергии. В зоне разряда и на контакте с ним нроводяндая среда переходит в газообразное, а возможно, и в плазменное состояние, образуя так называемый газовый пузырь, расширение которого приводит к удару и образованию упругих волн в исследуемом массиве. Этот процесс в определенной мере подо-бен .взрыву, но значительно кратковременйеё -его, в результате чего спектр возбуждаемых упругих волн является более высокочастотным. В приборе упрош:ается операция, связанная с получением момента разряда батарей конденсаторов, и увеличивается надежность ее регистрации. Ввиду электромагнитной природы привзрывного импульса возможен беспроводный вариант приема отметки момента разряда на осциллограммах. С этой целью одноименные зажимы всех сейсмоприемников электрически соединяются между собой и заземляются, тем самым уменьшается число соединительных проводов между сейсмоприемниками и осциллографом в два раза. Первый небольшой всплеск во всех осциллограммах соответствует моменту разряда батарей конденсатоjioB. В зависимости от свойств пластикопроводящей среды прибор позволяет изменять частоту упругих волн, возбуждаемых в горном массиве. Прибор возбуждает упругие волны в горном массиве периодически, что значительно облегчает выделение возбуждаемых прибором упругих волн от помех. Предмет изобретения Пмпульсный возбудитель упругих волн, сосгоящий из преобразователя электрической энергии и датчика упругих волн, выполненного в виде корпуса и электродов, отличающийся тем, что, е целью возбуждения упругих волн без разрушения исследуемого горного массива и управления частотой, корпус датчика и его электроды помещены в пластикопроводя1дую среду (например, глину), контактирующую с горным массивом.