Устройство для динамического исследования сейсмографон Советский патент 1937 года по МПК G01V1/18 

За последние годы горная разведка сейсмическим методом получила большой размах и приобрела заметное народно-хозяйственное значение. Не меньшее значение приобретают вопросы, так называемой, инженерной сейсмики: исследование сотрясений машин и промышленных зданий. Для обеих этих целей различными организациями изготовляются в довольно большом числе измерительные приборы-сейсмографы и измерители сотрясений. Отличительная особенность применения этих приборов в геологической разведке и инженерной сейсмике заключается, вопервых, в относительно высокой частоте исследуемых колебаний, достигающей 50 - 100 пер/сек., во-вторых, в малых амплитудах колебаний, обычно не превышаюш,их нескольких микрон. Как известно, для любой механической системы, состоящей из массы М, подвешенной на некоторой пружине, период ее собственных колебаний может быть выражен в форме:

где Д/-статическое удлинение, вызванное весом массы М. Отсюда вытекает, что любая неплотно закрепленная или пружинящая деталь механизма

сейсмографа, допускающая размах, измеряемый долями миллиметра, может образовать колебательную систему с периодом порядка сотых долей секунды, т. е. по периоду и по амплитуде одного порядка с исследуемыми колебаниями. Поэтому малейшие дефекты в сборке и в качестве деталей прибора приводят к возникновению паразитных колебаний, вносящих искажения в запись исследуемых процессов и влияющих на чувствительность прибора.

Указанные особенности предъявляют к приборам, применяемым в этих отраслях сейсмологии, особые, весьма повышенные требования, приводящие к необходимости выработать специальную методику для их исследования и испытания как при приемке вновь изготовленных приборов, так и периодически впроцессе полевой работы. Надо еще добавить, что как в разведочной сейсмике, так и в инженерной, исследование ведется путем одновременной регистрации колебаний целым рядом одинаковых приборов, размещенных в различных точках, в связи с чем предъявляются требования совершенной идентичности всех приборов одного комплекта.

Эти исследования приборов должны заключаться в снятии 1) частотной характеристики-зависимости чувствительности прибора от частоты, 2) амплитудной характеристики-зависимости чувствительности от амплитуды задаваемых колебаний при постоянной частоте и 3) фазовой характеристики- сдвига фаз между возбуждающими колебаниями и записью этих колебаний при разных частотах. Для снятия этих характеристик необходим источник механических колебаний - вибратор, позволяющий регулировать частоту при сохранении строгого постоянства амплитуды, а также регулировать амплитуду при постоянной частоте. Трудность построения такого прибора состоит в том, что в механическом вибраторе почти невозможно избежать резонансных явлений, приводящих к неравенству амплитуд при постоянной возбуждающей силе. Кроме того, механизм вибратора должен отличаться простотой и малым числом деталей из-за упомянутых выше паразитных колебаний, вносящих недопустимые ошибки при измерениях в области относительно высоких частот и малых амплитуд. В частности, неприменимы .здесь вибрационные платформы и столики, употребляемые для исследования обычных длиннопериодных сейсмографов. В литературе описаны два приема исследования подобных сейсмографов. (R. КоЫег Z. f. Geophysik, 1932 г. № 1-2) предложил использовать легкое, слегка эксцентрическое колесико, ось которого помещается в ;рамке, жестко скрепленной с массой сейсмографа. Колесико запускается подобно волчку и, постепенно останавливаясь, задает сейсмографу периодическое возбуждение с постепенно уменьшающейся частотой, что дает при осциллографировании полную кривую частотной зависимости. Недостатком этого способа является трудность получения требуемых частот (выше 50-60 пер/сек.), и высокий уровень паразитных колебаний. С. R, HeilandoM в Transactions of Лтег. :lnst. of Min. and MetalL Eng. за 1934 г. описан способ, принятый в американской практике для исследования индукционных сейсмографов. Он состоит в своего рода обращении работы этих сейсмографов, представляющих собой в сущности преобразователей механической энергии в электрическую: к их катушкам подводится ток различной силы и частоты, приводящий подвижную массу сейсмографа в колебания, регистрируемые оптическим путем. Этот способ методически ошибочен, так как не дает правильного суждения о работе прибора в нормальных условиях, весьма сложен и ограничен по применению лишь индукционными сейсмографами.

Настоящее изобретение имеет целью осуществить устройство для динамического исследования сейсмографов, в значительной степени свободное от указанных недостатков.

В предлагаемом устройстве для сообщения сейсмографу колебаний применяется листовая пружина, к которой прикрепляется сейсмограф и которая приводится в колебание двумя индуктивно связанными катушками, включенными одна в цепь анода триода, а другая в цепь сетки, и образующими с этим триодом самовозбуждающийся генератор, электрические колебания которого используются для поддержания механических колебаний пружины.

Предлагаемое устройство для динамического исследования сейсмографов поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена механическая схема устройства, а на фиг. 2-электрическая.

Исследуемый прибор (сейсмограф) 7 и добавочный груз 2 привинчены к жесткой листовой пружине 3, неподвижно закрепленной в точке 4. Расстояние места прикрепления прибора 7 и груза 2 от точки 4 может изменяться, чем меняется собственный период образуемой этими деталями колебательной системы. Груз 2 служит для уменьщения обратного воздействия колебаний массы сейсмографа на колебания механической системы /-2-3.

Пределы изменений частоты выбираются в соответствии с диапазоном частот, требующихся при исследованиях.

Пружина 3 несет на себе катушку 6. Другая катушка 5 укреплена неподвижно против катушки б. Одна из катушек включена на вход ламповой генераторной схемы, другая на выход той же схемы, образуя с триодом 7 самовозбуждающуюся систему, ст абилизуемую колебательной системой /- 2-3. Раз возникшие механические колебания последней создают вследствие взаимного движения катуш ек 5 и б электрические колебания той же частоты, поддерживаемые ламповой схемой. Таким образом, устанавливаются стабильные колебания с частотой, определяемой частотой механической системы. По свойству ламповых самовозбуждаюшихся схем имеет место автоматическое самоограниче ние амплитуд механических колебаний катушки б, и эти амплитуды поддерживаются постоянными при всех частотах, если только усиление ламповой схемы остается на этих частотах постоянным. Регулирование амплитуд осуществляется регулированием ycилeJ ния. Благодаря малому числу д еталей механической части и их жесткой связи, паразитные колебания сведены к минимуму. Наконец, простота и компактность прибора позволяют снабжать им работающие в поле изыскательные партии для периодического исследования приборов тем более, что лaмпoJ вая схема, подобная изображенной на фиг. 2, имеется во всех партиях в виде камертонного генератора, поддерживающего колебания эталонного камертона, служащего для маркировки времени.

Предмет изобретения.

Устройство для динамического исследования сейсмографов, отличающееся тем, что листовая пружина, к которой прикрепляется сейсмограф, соединена с подвижной катушкой б, свободно входящей в неподвижную катушку 5, и одна из катушек включена в цепь анода, а другая-в цепь сетки триода 7, с целью поддержания механических колебаний сейсмографа с помощью стабилизированных электрических колебаний, создаваемых в самовозбуждающемся генераторе, образованном катушками 5 и б и триодом 7.

фиг, 2