Источник сейсмических сигналов Советский патент 1979 года по МПК G01V1/02 

(54) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сейсмической разведки полезных ископаемых и научных исследований в области сейсмологии и строения земной коры.

Известны источники сейсмических сигналов, обеспечивающие возбуждение упругих волн в геологической среде с поверхности земли. Широкое применение в практике полевой сейсморазведки в настоящее время находят вибрационные источники с электрогидравлическим следящим приводом, состоящие из тр.анспортного средства, поршневого исполнительного механизма, цилиндр которого жестко соединен с инертной массой, а поршневой щток - с круглой плитой, передающей возвратно-поступательное движение поршня в землю, при этом амплитудные колебания плиты регулируются электрической цепью отрицательной обратной связью 1.

Недостатком такого устройства является низкий КПД.

Известно также устройство, в котором транспортное средство своей массой непосредственно опирается на гидравлический исполнительньгй механизм, т. е. без силовой рамы, опирающейся на среду, что не позволяет исключать передачу на транспортное средство вибрационных воздействий и ведет к его разрушению (особенно в области частот 5 -Ь 50 Гц) 2.

Известен сейсмический источник, содержащий исполнительный механизм, состоящий из массы с цилиндрическим отверстием по оси симметрии, поршня с выступающими

за пределы цилиндра штоками; устройства подачи, жидкости под давлением поочередно с двух сторон поршня, сообщающей реактивной массе возвратно-поступательное движение; силовую раму,, соединяюшую жестко между собой концы штоков с опорной плитой, связанной с упругой средой - грунтом 3.

При возвратно-поступательном движений реактивной массы,являющейся одновременно цилиндром, рама, жестко связанная с

обоими щтоками поршня, также совершает соответствующие движения под действием реактивной силы, передавая это движение упругой среде и вызывая колебания частиц среды (грунта), распространяющиеся в виде волн.. В целях обеспечения надежного контакта опорной плиты со средой при возбуждении упругих волн (без отрыва от дневной поверхности) она нагружается статически массой транспортного средства с соблюдением условия; что вес /ранспортного средства должен быть больше максимальной амплитуды реактивной силы, воздействующей на среду. При этом, чтобы вибрации в рабочем диапазоне частот не передавались на транспортное средство, предусмотрена специальная упругая развязка опорной плиты от транспортного средства. Одним из основных недостатков описываемого устройства является ннзкий КПД, так как только часть энергии используется для возбуждения упругих волн. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник сейсмических сигналов, содержащий силовую раму с поперечиной и основанием со сквозным отверстием и установленный внутри рамы исполнительный механизм в виде поршня со штоком и штампом 4. Однако устройство не содержит гидравлического исполнительного механизма, а главное, имеет ограниченный КПД и не позволяет управлять в щироких пределах амплитудными характиристиками возбуждаемых сейсмических сигналов. Целью настоящего изобретения является повышение КПД и управление амплитудночастотными характеристиками возбуждаемых сигналов. Поставленная цель достигается тем, что опорные площади основания и штампа выполнены в соотнощении 3:1 и более. Сущность изобретения поясняется чер тежом, где схематически изображен источник сейсмических сигналов. Источник содержит раму I, опирающуюся на поверхность среды 2 в рабочем положении. Рама 1 нагружена массой 3 транспортного средства (или другой балластной массой). Чтобы исключить передачу вибрации на транспортное средство предусмотрена упругая развязка с помощью пружин 4. Верхняя поперечина рамы связана с цилиндром 5 Тй дравличёстсого исполнительного механизма, поршень которого штоком 6 соеди нен со щтампом - опорной плитой 7. В опорной поверхности рамы 1 бЫйОЛненб сковзное отверстие 8, через которое штамп 7 воздействует на среду 2. Гидравлический источник сейсмических сигналов содержит также электромеханический преобразователь. 9, гидроусилитель 10, аккумулятор 11. Регулировка управления источником может осуществляться либо по нагрузке - от сигнала динамометра 12, либо по перемещению - указателем положения 13 от датчика на штампе 14. Работа источника осуществляется следующим образом. Электрический сигнал, изменяющийся по заданному закону, поступает от усилителя мощности (на чертеже не показан) в электромеханический преобразователь 9, смещая золотник гидроусилителя. 10. Поток рабочей жидкости от насосной станции поступает в верхнюю полость гидроцилиндра. За счет разности эффективных площадей, которые могут быть приняты как отношение 10:1 на штампе будет развиваться усилие установленной величины (на 5-10% меньше веса неподвижных частей: транспортного средства, рамы, балласта, цилиндра и т. д.), воздействующее на среду и возбуждающее в ней упругие волны. Возврат в исходное положение, а также для обеспечения принудительного возвратно-поступательного движения поршня со штоком б и штампом 7 осуществляется аккумулятором 11, соединенным с нижней полостью цилиндра. Верхняя полость в этом положении соединена со сливом. Наибольшее излучение получается при минимальной площади штампа, которая выбирается из конструктивных соображений, и при этом должно соблюдаться условие контактной прочности среды под штампом; наименьшее излучение упругих волн - помех от опорной поверхности рамы - при соотношении опорных поверхностей рамы и штампа в пределах от 3:1 и более. Формула изобретения Источник сейсмических сигналов, содержащий силовую раму с поперечиной и основанием со сквозным отверстием и установленной внутри рамы исполнительный механизм в виде поршня со штоком и штампом, проходящим через сквозное отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и управления амплитудно-частотными характеристиками возбуждаемых сигналов, опорные площади основания и щтампа выполнены в соотношении 3:1 и более. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3.363.720, кл. 181-5, опублик. 1968. 2.Патент США № 3.983.957, кл. G01 V 1/14, опублик.1975. 3.Патент США № 3.159.233, кл. 181-5, опублик. 1964. 4.Авторское свидетельство СССР № 399810, кл. G 01 V 1/14, 1971 (прототип).