Длиннопериодный горизонтальный сейсмометр Советский патент 1979 года по МПК G01V1/16 

(54) ДЛИННОПЕРИОДНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СЕЙСМОМЕТР

I

Изобретение относится к геофизическим приборам и может быть использовано в сейсмометрии.

В длиннопериодных г-йризонтальных сейсмометрах широко применяются устройства для подвеса маятника на упругих шарнирах, в которых ось врашения маятника располагается почти отвесно, с небольшим наклоном в сторону центра тяжести маятника, причем чем меньше этот наклон, тем больше период собственных колебаний такого, почти горизонтально ориентированного, маятника 1.

Однако значительные размеры подобных маятниковых устройств не позволяют использовать их при построении скважинных длиннопериодных сейсмометров, так как диаметр скважин, доступных для организации в них сейсмических наблюдений, суш,ественно ограничивают горизонтальные габариты сейсмометра.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является длиннопериодный горизонтальный сейсмометр, содержаш,ий корпус, маятник шарниры и преобразователь, в котором система астазирования свободно висящего физического маятника осуществляется введением между маятником и корпусом прибора соответственно натянутой цилиндрической спиральной пружины нулевой начальной длины, причем связь концов пружины с маятником и основанием прибора осуществляется через упругие шарниры, расположенные выше и ниже оси вращения маятника, на прямой, пересекающей центр тяжести маятника и ось вращения, когда маятник находится в положении равновесия; регулировка периода собственных колебаний такого маятника осуществляется в самых широких пределах вертикальным перемещением точки щарнирной связи верхнего конца пружины с основанием прибора, а вертикальное расположение самого маятника и пружины оказывается чрезвычайно удобным для конструктивной компоновки длиннопериодных горизонтальных скважинных сейсмометров 2.

Недостатком указанного устройства является значительная сила натяжения пружины, требуемая для достижения достаточно больщого периода собственных колебаний маятника. Пружина при этом получается относительно тяжелой, и ее собственные паразитные продольные и поперечные колебания в определенных случаях становятся заметными на записи сейсмических волн, снижая тем самым информативность сейсмических наблюдений.

Целью изобретортчя является расширение частотного диапазона регистрируемых сейсмических волн, за счет осуществления дистанционного регулирования периода собственных колебаний маятника.

Цель достигается тем, что в предлагаемом сейсмометре натянутая астазирующая пружина связана с корпусом посредством шарнира, выполненного с возможностью перемешения его вдоль линии, совпадающей с продольной осью пружины, пересекающей ось вращения маятника.

На чертеже представлен скважинный горизонтальный сейсмометр, содержащий тмаятник 1, упругий щарнир 2, связывающий маятник с корпусом, астазирующую пружин.у 3, упругий шарнир 4, связывающий пружину с маятником, упругий шарнир 5, связывающий пружину с подвижной опорой 6.

Сейсмометр работает следующим образом.

Отвесно стоящий маятник 1 опирается на упругий шарнир 2, связанный с корпусом. Натянутая астазирующая пружина 3 соединяется упругим шарниром 4 с маятником и упругим щарниром 5 с пЪдвижной опорой 6.

Когда астазирующая пружина 3 натянута достаточно сильно, восстанавливающий момент ее упругой силы вокруг оси вращения маятника превышает опрокидывающий момент силы тяжести, и маятник способен удерживать отвесное положение равновесия, а период его собственных колебаний определяется величиной преобладания восстанавливающего момента пружины над опрокидывающим моментом силы тяжести. При смещении подвижной опоры 6 вниз, натяжение пружины 3 ослабевает, восстанавливающий момент уменьшается и период собственных колебаний маятника возрастает. Когда восстанавливающий момент становится равным опрокидываемому, период собственных колебаний достигает бесконечности, маятник теряет устойчивость и и опрокидывается.

Малые вертикальные смещения подвижной опоры 6 в районе, лежащем у самой границы устойчивости маятника, но выше ее, осуществляемые дистанционно с помощью микрометрического моторного привода

(на чертеже не обозначен), легко регулируют период собственных колебаний маятника в широком диапазоне значений.

Если элементы маятника и системы его подвеса расположены так, как это представлено на чертеже, т. е. если в положении

равновесия маятника его центр тяжести, оси упругих шарниров 2, 4 и 5 пересекаются линией отвеса, совпадающей с продольной осью пружины 3, то все устройство оказывается вытянутым вертикально, что представляет значительные удобства при конструктивной компановке скважинного сейсмометра.

Истытания макета устройства показали, что по сравнению с прототипом частотный диапазон регистрируемых колебаний увеличился на 30%, масса пружины была уменьшена в три раза, а ее собственные продольные и поперечные паразитные колебания на записи не просматривались.

Формула изобретения

Длиннопериодный горизонтальный сейсмометр, содержаший корпус, маятник, пружину, шарниры и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона регистрируемых сейсмических волн за счет осуществления регулирования периода собственных колебаний маятника, натянутая астазирующая пружина связана с корпусом посредством шарнира, выполненного с возможностью перемещения его вдоль линии, совпадающей с продольной осью пружины, пересекающей ,ось вращения маятника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

S