Устройство для возбуждения сейсмических сигналов Советский патент 1977 года по МПК G01V1/02 

i

Изобретение относится к технике возбуждения акустических сигналов в жидкой среде и может быть использовано при проведении сейсысразведочных и сейсмоакустичзских исследований ь водоемах.

В последние годы созданы и применяютю для возбуждения низкочастотных акустически колебаний в жидкости так называемые гибконапряженные излучатели, состоящие из предварительного напряженного пьезо- или магнитострикционного стержня и окружающей. его металлической оболочки в форме нескольких изогнутых поясов,, вьтопняющих роль механического трансформатора перемещений ij. Концы стрикционного стержня сочленены с концами окружающих его изогнутых поясов.

Ненадежно огь зтоги сочленения обеспечивается за счет предварительного напряжения системы, препятствующего разъединению наружной оболочки и стержня. Во время работы изменение длины стрикдионного стержня приводит к дополнительному изгибу поясов оболочки, колебаниями

которой возбуждаются акустические волны в жидкости.

Основным недостатком устройств для возбуждения акустических сигналов, содержщих пьез О и магнитострикционньш преобразователи и свпзан1 ые с их концами оболочки из гибких поясов является их большой размер и вес, исюпочазший до настоящего времени применение таких устройств для работы на частотах ниже 500 ГЦ; используемых,, например, в морской сейсморазведке.

Кроме того, при постоянной длине невозбужденного стержня невозможно плавное и линейное регулирование амплитуды смещения излучающей оболочки (пластин) путем изменения ее начального прогиба.

При работе на частотах ниже 500 Гц удельнью весоьые и объемные характеристики имеют излучатели с электродинамическими преобразователями. Известно устр.ойство под названием звукоиалучающая система, которое содержит катушку, имеющую большое число изолированных плоских катуmeKj расположенных параллельно, электрически и магнитно соединенных посяедовательно и помещепн7:,гх межцу двумя плсс-ккми проводящими поверхностями. В катушку через ключевую схему подается импульс тока разряда конденсатора. В результате

сильного ускорения плоских поверхностей в сторону от катушек возбуждается акустическая волна Г2,

Однако в таком устройстве амплитуда смещения излучгоощих плит (поверхностей) не регулируется. Кроме того, это усгройсГво не позволяет получить необходимую по условиям согласования импеданса излучателя с характеристическим импейансом жидкой среды на низких частотах сейсмического диапазона амплитуду смеш.ения из-за резкого падений эффектиЕностн преобразования электрической знергкн в г.шханическую вследствие резкого снижения ппотно ::; ти энергии магнитного лолй кат шками и проводящими поверхностями при увеличении зазора между ними. Увеличение амплит ды смещения излучающих плит (поверхностей) устройствах данного типа возможно только путем набора - нескояь ких пар K&ryu-v.a прозодяш.ая илкта, что снова ведат к уъепк еа.к размеров к веса устройстй.г ,

В качестве лрототипа принято устройс-г-во для Бозбуя,цув.я гейсмич-зских сигналов путем импульса разрйдпзгэтокй ксгнденсотэров.про-текающеги -iC:DbS кзмеиитэпь,. со ерхсащкй

основания с liacoKHivFi; s.ai

ЮЩИе ППйСГ;-::г-л ;3j.

в ,-..) uev-j iH;:;3i::H:ie ударкого воздействий оггулгвстБлает-ся пу7-е л кзмене НИЯ амплитуды ;l ДЯ;;Г-;- :П зНО Т-К HlvinjRbCa .

изменяются ускорение сообщйамое качуче. телю, длклйл лсзть й:у; бужйй-мо1-г/ авг-:Ч;тй-ческого импульса Н; L;;,,aMOJ.i4 ;vib;iOj eic

спектр, Аь;, .fVTiy L -:Ме;и5НКа K V-г.,,;

при этоы ujiaac iBe-ii.ix; не мевлет- я, j Ь:-;:-;.. му при переходе к более низким .:e::v--;; -,: интенсивность излучения снижается., v., как рабочая частота и амппкту зв .вт-учА теля входят в формулу интенснв:г:о :ч л ;: ..Xj-. чения в качестве сомно ;;,;-;;11Я„ ,, ь сзсж;

очередь, ведет к сни;:--1Ш;о :,, л:;.-.-; теля

Кроме ТЙГО. .- этом yCTpOW;;-iB« C;.5,,.K

рование ударного .зоздейств1-ш ЕОЙЛ-.-Ю/ХКО только H.MS -:5J:;K3M схемы сое/., :;;::аских катушек, т. ь. только дискр;-;л:,;; а :ограниченных пределах.

Целью изобретения является поьь): -:;;; КПД, Jнижeниe веса ;стро. .ст ..а и лтл.-Б- нее регулирование ударно1--о воздэйствшг,

Это aocTiii abTCJb: что ОСЕОБ&.-ИЙ с плоскими катушкамя зьшопттекы неЮйзг-хжныхж и перед каждым на них со сторон, об

раш.еякых друг к другу размещены с воаможкостью перемещения металлические пластины, например из меди, связанные по краям с излучающими пластинами, причем основания соединешл щпилькаыи тах, что расстояние между основатпшми меньше длины излучающих пластин,

На чертеже изображено устройство для воэбуждениясейсмт1ческих сигналов.

Оно состоит из двух изогнутых излучающих пластин 1, связанных по крайним образующим с двумя плоскими основаниями 2. На основаниях 2 расположены плоские пластины 3 из XODOщо проводящего металла, например из меди или чистого алюминия. Изогнутые пластины 1 с основаниями 2 образуют обопочKj j торцовые cTopOHbi которой зшфыты пе регородка-лк 4, обладающими жесткостью- в направке 1(Ки оси X и допускающими деформадии в направлениях осей Y к 2 .

К основаниям 2 с проводяглиш пластинами ф вилотяую прилегают два плоских основания 5 с вмонтированными к них заподлицо с их внутреншгмя говерхностяг-.Ш плоскими спЕ ральными катуи.;камк 6. Катушки могут быть соединены по- скадоБатепт-,нО; параллельно или комбинироаанн

ОСрйзой.акиай пepe шcлeшiЬ(VIи злемента- мк конструклня собирается на шпюльках 7 прь. iiDM--JiKK геек 8 та-кшл образом, чтобьт изогНутые пластины яа :од гпй-сь в накряженном состояняИз плотно прансш гсд п)5оводя1ду1о пкостину 3 к катушкам G, шпнпьки .стко связаны с основажшмв 5 и проходят через осиоБання 2 в напразляющих 9, обеспечртаюигих плосгко-параллельное пере (у:егл.ение ссноваш й 2 вдокь оси V,

Усгрсйст-во работает снедующам обраподаЧЭ импульса тока в кат г-нжи 6 Б :;аасткыйх 3 в зоне дейста ш поля дату- n-bii ГОзтшхаст токи, создшоэдае .,5йгнит1 оо поле,. При взаимодейсгвиа этого .,, : ncinsM хйл:;т1ек зозннхсают усилия в н;;;)а1знаш ц осе У, с .греыяшиеся раздвищт ;л1.,|.:; лк;Ь| 3 к .с ;овакла S. Гаи как &СНО .-..: L: :; ;j4nj;LC;:poEai:b; шяйяькаь-гн Т топод ,:.л-:-ojieiv; 9Twv: сил ини ;тцкь 3 отходят от -. X - -анкй 5 и bi---OR5;: , межлу освоЕан :-:.j 2 у.-:г.лнь1пг«тса, В оЕг жегощую cpej ..:эдаетсл вК::п,;-ль:: с:;ка-;.-ая„ Посйе оконче1шн ямщгльса тока в катуш е 6 nnasy HEfc 3. .:;i-:,ti дег:я 1-вяагя уатругнх СЕЛ возвращаются в /;c,;;;:;,:-iiOfc пологкеннеа крюаамая металпиГ лСлчйс япас гига; 3 х основанЕЯм S и ка:-: :.i:M в, Прч 3TOiv i окружаюпото среду i-vs-.j iaaeTCH кмпупьс разряжения,

;1эрзгородка 4 содгжат для предотвращ H.iii noi-epb aiQ,CTH4ecKOH эперггш sa перетеааниэ жидксст б 11ралег;;,юш;ей к г ясной повер :ности пластины 1, во внутреннюю по лость преобразователя при его работа. Экспериментально показано, что при ди аметре индукционной катушки 300 мм перемещение при частоте 5О Гц составит м длина хорды оболочки -С равна 1 м. Стрела прогиба ( f 0,016 . Перемещение сред-н ней зоны гибкой оболочки может быть определено по формуле /22f и в рассматриваемом случае составляет 2 О мм. Такое же перемещение может обе печить устройство с магнитострикционным преобразователем и гибкой оболочкой той же кривизны при общей длине 12 м. Конструкция предложенного устройства выгодно отличается от прототипа, так как сохраняя при ограниченных лзменениях воздушного зазора между плоской катушкой и проводящей средой достаточно высокий коэффициент полезного действия, приемлемые габариты и вес, позволяют получать необходимое линейное перемещение, кото- рое, дучи трансформированным в радиаль нью перэмещешнз излучающей оболочки гибкихлпастин достаточно для эффективного Бозбулшения низкочастотных акустических колебавши используе1«Еых, например в морской сейсморазведке. При зт-ом обеспечивается возможность плавной регулировки стрелы прогй-ба кзл л5шощйй оболочки (гибких пластин} и, следовательно амплитуды ее колебаний. Формула изобретения Устройство для возбуждения сейсмических сигналов путем импульса разрядного тока конденсаторов, протекающего через иалучатель, содержащий основания с плоскими катушками и излучающие пластины, о тличающееся тем, что, с целью повышения КПД, снижения веса устройства и плавного регулирования ударного воздействия, основания с плоскими катушками выполнены неподвижными и перед каждым из них со сторон, обращенных друг к другу, размещены с возможностью перемещения металлические пластины, например, из меди связанные по краям с излучающими пластинами, причем основания соединены шпильками так, что расстояние между основаниями меньше длцны излучающих пластин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1- G.H- Rovstef- Anew approacti to ifie desip-ti oi undefwater acousi-ic transducer-s. jAppeieJ cous icai970,,-p-2. 2.Патент. США № 3227996, кл. 340-8, 1966 г. 3.Авторское свидетельство СССР М 2809ОО № М. О1 У 1/14, 03.09,:7О (прототинК