Сейсмоприемник Советский патент 1981 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам, прецназначенным для измерения параметров вибраций и колебаний почвы и сооружений путем регистрации разности смешений инерт ной массы и корпуса прибора. Известны сейсмоприемники, содержащие корпус, в котором находится инерци жная масса, упругую опору для компенсации весе инерционной массы и регистрирующее устройство 1. Недостатками этих сейсмоприемников является их невысокая. чувствительность на низких частотах. Наиболее близким к предлагаемюлу является короткопериодный сейсмический датчик с магшггным подвесом вверпвонвов массы который содержит обращенные друг к другу одноимвшыми полюсами неподвижные мерниты, один подвижный, являющийся вместе со СБОИМ магнитопроводом инертной массой и две индукционные катушки 2. К недостаткам известного сейсмоприем- ника относятся малая чувствительность прв ;регистрации низкочастотных колебаний ма- ,ой амплитуды из - за низкого уровня ЭДС наводимой в рабочей катушке, зависимость сопротивления катзгшек от температуры ок ружаюшей среды и (увеличенные габариты, поскольку инертной массой является массивный магнитопровод сложной формы. Цель изобретения - увеличение чувствительности на низких частотах при уменьшении габаритов устройства. Указанная цель достигается тем, что в сейсмоприемнике, содержащем ферромагнитный корпус, два магнита, обращенных один к а угому оаноименными полюсами, причем первый закреплен в нижней части корпуса, а второй установлен на корпусе с во9 4ожностью перемещения и инерционную массу, состоящую из магнита с маг нитопровод(, второй магнит установлен в верхней части корпуса, а инерционная масса содержит дополнительный магнит с магнитопроводом, обращенный разноименным полюсом ко второму магниту , а между

магнитопровоцами, имеющими рааиальные выступы , расположена дополнительная масса, изготовленная из диамагнитного вещества, причем напротив каждого выступа расположен магниточувствительный элемент, присоединенный к корпусу, при этом магнит чувствительные элементы, относящиеся к каждому магнитопроводу, соединены последовательно. На фиг. 1 представлен сейсмоприемник; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1. Сейсмоприемник содержит ферромагнитный корпус 1, в верхней и нижней частях которого закреплены неподвижные постоянные магниты 2 и 3, обращенные друг к другу оаноименными полюсами . Тяжелая инерционная масса 4 изготовленная из диамагнитного вещества, например свинца, зажата через магнитопроводы 5 и 6 , имею щие радиальные выступы, между подвижными магнитами 7 и 8. Напротив каждого радиального выступа магнитопроводов 5 и 6, которые конструктивно выполнены одинаковыми , на корпусе 1 закреплен маг- ниточувствительный элемент 9, например магниторезистор, причем магниточувствительные элементы, относящиеся к каждому магнитопроводу, соединены между собой последовательно, образуя два ряда, и вклю чаются в разные плечи мостовой: измери- тельной схемы сейсмопрйемника. Устройство работает следующим образом При вибрационных или колебательных воздействиях корпус 1 сейсмопрйемника смещается относительно инерционной массы благодаря наличию мягкой подвески ее относительно корпуса. Это приводит к взанм ному перемещению магнитопроводов 5 « 6 относительно магниточувствителы1ых элементов, изменяющих свои параметры в зависимости от величины пронизывающего их магнитного потока, который в предлагаемом устройстве максимален вблизи радиальных выступов магнитопроводов 5 и 6. Для обеспечения линейности выходного сигнала и большого динамического диапазона по амплитудам, входных воздействий необходимо, чтобы расстояние между магнитогпроводами 5 и 6 отличалось от расстояния межоу ряцами i магниторезисторов 9 на величину вертикального размера маг- ниторюзистора, т.е. чтобы в исходном состоянии магнитные потоки пронизывали половину площади магниторезисторов. Под

аействием вибраций изменяются положения магнитопроводов относительно магниточувствительных элементов а, следовательно, магнитные потоки, проходящие через

них, что приводит к соответствующим изменениям параметров элементов. При этом в одном ряде параметры, например сопротивления магнитррезисторов, увеличиваются там, где увеличивается перекрытие магнигистрацив низкочастотных колебанвй малой амплятуаы, а также, допускает нспольаова-. вне его в качестве направленного гидроакустического приемвкка. торезисторов магнитопроводом, а в другом уменьшаются. Включение рядов, состоящих из последовательно соединенных магниторезисторов, в разные плечи электрической мостовой измерительной схемы с дифференциальным усилителем позволяет осуществить компенсацию влияния температуры на результаты измерений и повысить чувствитель ность. Кроме того, применение в каждом ряде Л последовательно соединенных независимых магниторезисторов, т.е. использование принципа группирования, дополнительно позволяет повысить разрешающую способность сейсмопрйемника, поскольку в этом случае отнсшение собственных шумов ряда магниторезисторов к полезному сигналу уменьшается в Чп раз. Использование для создания ь.агнитных потоков, пронизывающих магниточувствительные элементы тех частей поля нодвиж)ных магнитов, которые не участвуют в организации магнитной подвески, позволяет избавиться от необходимости введения дополнительных магнитов и , следовательно, ограничить размеры сейсмопрйемника. Кроме того, применение небольших магнито- проводов подвижных магнитов и дополнительной массы, изготовленной из тяжелого диамагнитного материала и заполняющей практически всё внутреннее пространство сейсмопрйемника, позволяет уменьшить его габариты, В результате проведенных лабораторных испытаний макета сейсмопрйемника, имевшего размеры значительно меньше, чем известный сейсмоприемник, были получены следующие характеристики: собственная резонансная частота 0,3 Гц (в два раза меньше, чем у известного), порог чувствительности по смещению инерционной массы относительно корпуса при отношении сигнал/шум, равном- ецинице, при частоте 1 Гц 6,5 1СГ, м, что, по крайней мере, в 1ОО раз меньше, чем у известного. Это позволяет использовать -предлагаемый тип сейсмопрйемника в автономной, например донной или скважинной аппаратуре для реФормула ваобретевия Сейсмоприемнвк, содержащий ферромаг нитный корпус, два магнита, обращенных один к другому одноименными потосами, причем первый закреплен в нижней части корпуса, а второй установлен на корпусе с возможностью перемешения и инерционн Mdccy, состоящую из магнита с магнитопроводом, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности на низких частотах при уменьшении габаритов, второй магаит установлен в верхней части корпуса, а инерционная масса содержит дополнительный магнит с магнитопроводом, обращенный разноименным полюсом ко вторсллу магниту, а между магнитопроводами , имеющими радиальные выступы, расположена дополнительная ма са , изготовленная нз диама гнитного вещее тв1а, причем напротив каждого выступа расположен магниточувстввтепьный элемент, присоединенный к корпусу, прв этом магниточувствительные элементы, отно-, сящиеся к каждому магнигопровопу, соединены последовательно. Источники ннфо(«ации , принятые во при мссоергиав 1.. Иориш Ю.Н. Вяброметрвя. М., Изд. Машиностроительной литературы , 1963, с. 529 - 74О. 2. Фецосеенко Н.Е., Девисков А.С. я Йорданов Н.Д. Короткопериодный сайсмвческий датчик на магнитном поавесв. Сб. Сейсмичедкие приборы , №9, 1976, с. 21 - 27.

А-А

09t.l