Устройство для калибровки сейсмографов Советский патент 1981 года по МПК G01V1/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СЕЙСМОГРАФОВ

1

Изобретение относится к геофизическим приборам и может быть использовано в сейсмометрии для контроля параметров канала и его кривой увеличения (калибровка канала) .

Известны способы и устройства калибровки сейсмографов, в которых калибровка производится либо путем предварительного определения параметров этих каналов и последующего расчета по ним кривых увеличения, либо при помощи источника синусоидальных колебаний по обычной методике снятия частотных характеристик линейных систем 1.

Недостаткам этих способов и устройств является больщая длительность процедуры калибровки, сравнительно небольшая ее точность, необходимость прекращения работы регистрирующей станции на весь период калибровки и в связи с этим невозможность организации оперативного контроля параметров станции и автоматизации процесса регистрации.

Известны также сейсмографы, калибровка которых производится методами импульсной калибровки. Такие сейсмографы снабжены импульсны.ми калибраторами, генерирующими короткие однополярные импульсы, спектры которых равномерны в полосе пропускания испытуемых сейсмографических каналов. Благодаря этому, спектр реакции испытуемого сейсмометрического канала на такой импульс (спектр временной характеристики канала) эквивалентен кривой увеличения 2.

Недостатком указанного способа и устройств, его реализующих, является небольщая точность калибровки. Практически, с достаточной точностью удается получить только длиннопериодный срез кривых увеличения, короткопериодный же срез осложнен высокочастотными помехами, не позволяющими определить истинную форму в этой 15 области периодов. Кроме того, для определения спектров требуется большая информация о временных характеристиках, достигающая многих сотен и тысяч ординатных отсчетов, задаваемых с большой точностью, что ограничивает возможность организации

20 оперативного контроля параметров сейсмографа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической СУЩНОСТИ является шестикомпонентный сейсмостенд, содержащий корпус, установочный стол и механизм перемещения 3.

Однако в связи с тем, что механизм перемещения этого устройства снабжен профилированными рейками, профильная часть которых обеспечивает задание формы колебаний, не всегда достигается необходимая точность из-за наличия допусков при изготовлении профилированной части.

Цель изобретения - увеличение точности калибровки при одновременном сокращении ее длительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для калибровки сейсмографов, содержащем корпус, установочный стол и механизм перемещения, последний выполиен в виде вложенных один в другой блоков по числу регистрируемых компонент колебания, состоящий каждый из пространственно выполненной опоры, к внешней поверхности которой жестко прикреплены не менее одной плоской пружины, электромеханический преобразователь и датчик расстояний, а на первой от центра опоре жестко закреплен установочный стол, причем последняя от центра опора соединяется с корпусом, а все опоры между собой посредством жесткого контакта - с указанными плоскими пружинами и электромеханическими преобразователями.

Плоские пружины ограничивают возможность их относительного перемещения токов только одной компонентой движения, которую задает соответствующий электромеханический преобразователь и измеряет соответствующий датчик расстояний.

На чертеже приведена принципиальная схема одного из вариантов предлагаемого устройства (когда сейсмограф рассчитан на измерение трех компонент поступательного движения).

Устройство состоит из внутренней опоры 1, промежуточной опоры 2, внещней опоры 3 и корпуса 4, соединенных между собой плоскими пружинами 5, электромеханических преобразователей 6 (например, пьезоэлектрических элементов). Датчики 7 расстояний крепятся на внешней поверхности опор и измеряют расстояние между ними, а также между последней опорой и корпусом. Сейсмометр 8 жестко крепится к опоре 1.

Устройство работает следующим образом

Для задания калибровочного импульса или гармонического колебания электрический сигнал поступает на электромеханические преобразователи со схемы генератора (не показана). Например, для задания гармонического колебания вдоль вертикальной оси синусоидальный электрический сигнал подается на нижний электромеханический преобразователь. Плоские пружины, заключенные между корпусом и внещней опорой, дают возможность перемещения опоры относительно корпуса вдоль вертикальной оси. Так как все опоры при отсутствии электрического сигнала в цепи остальных электромеханических преобразователей жестко связаны между собой, а опора 1 - с сейсмометром 8, то сейсмометр совершает только поступательные движения вдоль вертикальной оси. Параметры указанного движения регистрируются датчиком расстояний,например емкостным датчиком, расположенным между опорой 3 и корпусом, и посылаются на схему регистрации (не показана). Сравнение этих параметров с записью сейсмографа является основой вычисления его характеристик реакции на сейсмическое воздействие вдоль вертикальной оси. Аналогичным образом снимаются остальные характеристики сейсмографа.

Калибровочное устройство может задавать колебания от одного до шестикомпонентного в зависимости от числа регистрируемых сейсмографом компонент и числа электромеханических преобразователей, подключенных к схеме генератора. В рассмотренном примере можно задавать три компоненты колебания, что позволяет калибровать трехкомпонентный сейсмограф поступательных движений.

Расчеты и макетные испытания подтверждают, что на калибровочном устройстве с применением пьезоэлектрических элементов в качестве электромеханических преобразователей достигается воздействие всех регистрируемых сейсмографом компонент движения в диапазоне частот 0,01 -1000 Гц с амплитудами в пределах 10 м и ниже. Калибровочное устройство при этом просто в изготовлении, обладает небольшими размерами и надежно в работе.

Формула изобретения

Устройство для калибровки сейсмографов, содержащее корпус, установочный стол и механизм перемещения, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности при одновременном уменьшении длительности калибровки, механизм перемещения выполнен в виде вложенных один в другой блоков по числу регистрируемых компонент колебания, состоящий каждый из пространственно выполненной опоры, к внешней поверхности которой жестко прикреплены не менее одной плоской пружины, электромеханический преобразователь и датчик расстояний, а на первой от центра опоре жестко закреплен установочный стол, причем последняя от центра опора соединена с корпусом, а все опоры между собой посредством жесткого контакта - с указанными плоскими пружинами и электромеханическими преобразователями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Аранович 3. И., Кирнос Д. П. и Фремд В. М. Аппаратура и методика сейсмических наблюдений в СССР. М., «Недра, 1974. с. 117-159.

2,. Сборник «Работы по машинной интерпретации сейсмических волн. М., «Наука, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР № 549762. кл. G 01 V 1/04, 1975 (прототип).