Длиннопериодный вертикальный сейсмометр Советский патент 1980 года по МПК G01V1/16 

1

Изобретение относится к геофизи- . ческим приборам и может быть использовано в сейсмометрии.

Известны и широко используются в сейсмометрической практике длинно- 5 периодные вертикальные сейсмометры,, в которых осуществляется подвеска горизонтально ориентированного маятника на цилиндрической спиральной пружине нулевой начальной длины, в 10 принципе обеспечивающая раздельную регулировку периода собственных колебаний такого маятника и его положение равновесия. В этих сейсмометрах период собственных колебаний }5 регулируется одним ходовым винтом, а положение равновесия маятника -

другим l .

Однако при существенном увеличеНИИ периода собственных колебаний . 2(1

;маятника, независимость регулировок, как правило, нарушается и изменение периода собственньах колебаний маятника вызывает смещение положения его равновесия, а регулировка 25 положения равновесия маятника вызывает изменение периода его колебаний, причем эти нарушения независимости регулировок сильно нарастают с увеличением периода собственных колебаний ЗО

маятника. Это обстоятельство не только усложняет процесс регулировки длинопериодных сейсмоприемников, но приводит к тому, что при незначительных смещениях положения равновесия маятника, еще допустимых по условиям работы преобразователя сейсмоприемника и вызываемых в процессе эксплуатации приборов температурными, усталостными и другими факторами-, возникнут значительные изменения периода собственных колебаний маятника, что соответственно скажется на характеристике канала регистрации. В определенных случаях эти смещения положения равновесия маятника могут привести к потере устойчивости и опрокидыванию маятника.

Подробный теоретический анализ работы длиннопериодного маятника, подвешенного на цилиндрической спиральной пружине, подтверждает закономерность указанного явления для тех случаев, когда начальная длина подвесной пружины отлична от нуля. Для сохранения независимости регулировки периода собственных колебаний маятника и его положения равновесия и для сохранения стабильности периода собственных колебаний маятника (и его устойчивости) при допустимых малых смещениях положения равновесия необходимо, чтобы начальная длина подвесной пружины минимально отличалась от нулевой, причем это отличие должно существенно уменьшать ся при увеличении периода собственны колебаний маятника. Анализ показывае что для упомянутых вертикальных дЛин нопериодных сейсмометров, при периоде собственных колебаний маятника, достигающем 30 с, независимость регу лировок и стабильность маятника требует, чтобы начальная длина подвесной пружины была во всяком случае меньше (по абсолютной величине) 100 мкм. Наиболее близким техническим решением, к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, маятник подвесную пружину, шарниры, разделен ные регуляторы положения равновесия и периода собственных колебаний маят ника и преобразователь 2J . Однако в нем не предусмотрен узел для точной регулировки начальной дли ны пружины, который медленно меняет ее начальную длину. Это изменение, хотя и мало по величин, но в достаточно длиннопериодном сейсмометре приводит к отмеченным недостаткам. Отсутствие устройства для. возможно точной подгонки начальной длины под весной пружины к нулевому значению, как при изготовлении, так и в процес са эксплуатации, в особенности в тер мо- и барокомпенсированных особо длиннопериодных сейсмометрах, существенно ограничивает возмохсность достижения наибольших значений периода собственных колебаний маятника, и вносит элемент случайности в положение достижимых границ часто ного диапазона различных экземпляро однотипных сейсмометров. Цель изобретения - повышение ста бильности, линейности колебаний и расширение частотного диапазона сейсмометра за счет осуществления раздельного рёгулирова,ния начальной длины подвесной пружины, положения равновесия маятника и периода его собственных колебаний. Цель достигается тем, что один конец подвесной пружины, шарнирно связанный через регуляторы положени равновесия и периода собственных ко лебаний маятникас корпусом прибора выполнен с резьбовым наконечником, а на шарнире соосно с наконечником размещена опорная регулировочная га ка с дополнительным микромоторным приводом. Таким образом,конец подвесной пр жины, шарниано связан-ный с основани ем инструмента, может перемещаться в шарнирном устройстве вдоль оси пружины и это перемещение, осуществ ляемое микрометрическим моторным приводом, регулирует начальную длину подвесной пружины, отнесенную к ее концевым шарнирам, то есть к шарнирам, связывающим ее с горизонтально расположенным маятником и основанием инструмента. Задачей регулировки является максимально точное достижение нулевой начальной длины пружины, то есть такого расположения ее концов относительно шарнирных устройств, при котором оси концевых шарниров стремились бы точно совпасть, при отсутствии растягивающей силы. На фиг. 1 схематически изображен сейсмометр; на фиг 2 - узел для точной регулировки начальной длины пружины. Устройство работает следующим образом. Маятник 1- (фиг. 1) с горизонтальной осью 2 вращения удерживается в горизонтальном положении равновесия подвесной предварительно напряженной пружиной 3 через шарнир 4. Другой конец пружины 3 через шарнир 5 связан с основанием 10 инструмента (корпусом). Этот конец пружины может быть перемещен относительно своего шарнира с помощью регулировочного устройства 6. При точно нулевом значении начальной длины подвесной пружины, для регулировки положения .равновесия маятника внешняя опора шарнира 5 должна перемещаться в вертикальном направлении, горизонтальное перемещение этой опоры регулирует период собственных колебаний маятника (указано перекрещенными стрелками) . Верхний прямой конец пружины (фиг. 2) 3, снабженный резьбовым наконечником 7, удерживается регулировочной опорной гайкой 8, кинематически связанной с дистанционно управляемым микромоторныг.1 приводом 9. Осевым смещением прямого конца подвесной пружины, снабженного резьбовым наконечником, начальная длина пружины, слабо отрицательная после изготовления, максимально точно доводится по отношению к ее концевым шарнирам до нулевой. Устройство размещено в корпусе 10. В результате использования предлагаемого устройства, позволяющего довести начальную длину пружины до нулевой не только при изготовлении, но и по мере старения пружины в процессе эксплуатации сейсмометра, фак тически обеспечивается раздельность регулировки положения равновесия маятника и периода его собственных колебаний, а также стабильность периода и устройчивости маятника при допустимых отклонениях положения равновесия. Эти обстоятельст ва способствуют расширению частотного диапазона сейсмометров в сторону длиннопериодных колебаний на 30-40%,