Способ проверки цифровой пьезосейсмографной косы и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01V1/38 

Изобретение относится к методике и техническим средствам сейсмической раз ведки на акваториях. Известен прямой способ проверки параметров сейсмоприемников til , основанный на подаче зондирующих колебаний в аналоговую пьезосейсмографную косу С 2} , состоя.щую из секционных сборочных единиц. Каждая из них представляет собой плавучий пластмассовый шланг, где в среде жидкого диэлектрика разметены пьезокристаллические сейсмоприемники, проводная соединительная система, согла сующий элемент (трансформатор или пред усилитель), и оканчивается с двух сторон полумуфтами сцепления с многоконтактными электроразъемами. Согласно способу Cll в конструкциях типа L21 и С 3 1 , где сейсмоприемники каждой секции через последовательность злектрораз емов в муфтах подключены к бортовой контрольной аппаратуре, по результатам прохождения зондирующего сигнгша определяется неисправная секция с последую- щей ее заменой посредством расцепления полумуфт. Известна такнсе морская многоканальная цифровая сейсмоприемная система с уплотнением каналов в общую линию связи. Буксируемая часть таких систем (цифровая пьезокоса) содержит два вида сборочных единиц: секции пьезосейсмографной косы и модули телеметрических сейсмостанций, выполняюишк преобразование сейсмосигналов в кодированную форму и уплотнение в общую линию связи 141 . Однако поскольку секции соединяются с линией связи только через модули, то проверка исправности последних посредством известного прямого способа по прохождению зондирующего сигнала с борта судна позволяет выявить лишь часть отказов, а именно обрывы проводов питания и связи, выход из строя модулей и секций, а также параметрические отклонения модулей. Диагностировать природу параметрических о1 клонений секций по способу Cl 39 в такой системе нецелесообразно, так ка это привело бы к дублированию проводно системы с числом проводников 2 и при i каналах и полной утрате конструктивно-технологических преимуществ систем с уплотнением каналов. Поэтому одним из возможных способов выявления причины изменения чувствительности сейсмоприем ников в секции является косвенная диагностика по результатам телеизмерения па раметров .среды, в которой находятся сей смоприемники. На их чувствительность суммарно влияют 2 фактора: гидростатическое давление и влажность жидкого диэлектрика в секции. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ С 5 измерения статической силы, в т.ч. давления, по разности частот двух пьезокристаллов, разделенных прокладкой и нагруженных на конце измерительной силой, причем прокладка размещена вне активных зон пьезокристаллов, и устрой- ctBO 1бЗ для его осуществления в составе системы с уплотнением каналов для измерения глубинного положения секций пьезосейсмографной косы. Внутри секций косы размещены преобразователи давления в частоту, содержащие мембранный пьезорезонансный манометр, автогенератор и схему уплотнения, причем каждом манометре прокладка воспринимает давление через мембрану и выполнена в виде упругого кольца с выступами, прикрепленными к периферийной области конт рольных пьезокристаллов. Все элементы преобразователя герметизированы общим корпусом, который размещается в жидком диэлектрике внутри секции косы. Отсчетдавления в известной системе относитель ный и осуществляется в пере даточной це пи вода - шланг/секции - жидкий диэле трик заполнения - пьезорезонансный манометр по сдвигу резонансной частоты автоколебаний пьезокристаллов в последнем. Недостатком указанной системы является невозможность однозначной диагнос тики причины снижения чувствительности пьезоприемников в секции. Это обусловлено невозможностью отделить одну из вероятных причин ухудщения этого параметра - влажность- диэлектрика - от дру гих вероятных причин (изменения гидростатического давления или нарушения герметичности сейсмоприемников), приче отсчет Б этой системе относительный и требует поправки на начальное давление диэлектрического жидкого наполнителя 0 секции, часто изменяемое в зависимости от условий нейтральной плавучести. Целью изобретения является повышение достоверности проверки цифровой пьезосейсмографной косы, основанное на совокупном контроле прохождения через модуль зондирующего сигнала с бортом судна, телеизмерении глубинного положения секций по абсолютному давлению и выявлении влажности их диэлектрического жидкого наполнителя. Поставленная цель достигается тем, ,что ориентируют и герме изируют контрольный пьезокристалл таким образом, чтобы он испытывал давление воды вдоль механической оси, а шунтирующее действие диэлектрика - в направлении электрической оси, определяют величину затухания автоколебаний, по которым судят о влажности диэлектрика и измеряют величину сдвига резонансной частоты, по которой судят о заглублении секции или герметичности ее сейсмоприемников. Кроме того, в цифровой пьезосейсмо- графной косе, содержащей секции с полу- муфтами и герметичными электроразъема- ми на. концах, соединенные между собой через модули, имеющие на торцовых гранях ответную часть электроразъемов, и оснащенные преобразователями давл.ения в частоту в виде мембранного пье орезо- нансного манометра, соединенного с автогенератором и схемой уплотнения,, полумуфта имеет внутреннюю полость, сообщающуюся с жидким диэлектриком, манометр герметизирован в сквозном отверстии стенки полости так, что мембрана выведена на наружную поверхность полумуфты, а выводы манометра погружены в диэлектрик и соединены через электроразъем полумуфты с автогенератором и схемой уплотнения, размещенными внутри модуля. На фиг. 1 дана схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - устройство для его осуществления. Объект приложения способа - отрезрк плавучей секции пьезосейскйзграфной косы в виде пластмассового шланга 1, заполненного жидким диэлектриком 2, в кот(ром на внутренней стороне металлической крышки 3 корпуса 4 прикреплены пьезокристаллические сейсмоприемники 5 с выводами 6 и 7, испытывающие изгибные колебания. На границе водной 8 и диэлектрической 2 сред размещен контрольный пьезокристалл 9, локализованный в герметизированном корпусе 1О между мембранной крышкой 11 и его дном, имеющим выводы 12 и 13. Совокупность эпементов 9-13 представляет собой мембранны пьеэорезонансный манометр, соединенный через соответствующий автогенератор 14 и схему 15 уплотнения с линией 16 свя зи. Ко второму входу схемы 15 подключены телеметрическая цифровая сейсмостанция 17, преобразующая сигналы с выходов 6 и 7. Символами X и у в пьезокристаллах 5 и 9 соответственно обозначены их эле трическая и механическая оси, причем пьезокристалл 5 испытывает суммарное действие гидростатического давления Pf. диэлектрика 2 и его шунтирующее деиствие (через выводы 6 и 7) в направлении оси X. Для контрольного пьезокриста ла 9 действие этих факторов отделяют: давление водной среды Pg кристалл 9 . испытывает в направлении механической оси, а шунтирующее действие диэлектрика 2 (через выводы 12и13)-в направлении электрической оси. Благодаря этому резонансная частота в системе ма нометр - автогенератор изменяется только под действием Pj, , а затухание или срыв автоколебаний - вследствие ухудшения добротности контура при влажности диэлектрика 21. Способ проверки состоит, в подаче контрольного сигнала с борта для оценки работоспособности сайсмостанпин 17 н схемы 15 уплотнения, затем в случае недостаточной чувствительности секнии оценивают наличие колебаний на выходе блока 14. Если они отсутствуют, то наиболее вероятной причиной этого, а также снижения чувствительности сейсмоприемника 5 является впагозасоренность диэлектрика 2, при наличии колебаний причиной ухудшения чувствительности сейсмоприемника 5 является либо частичная потеря плавучести (заглубление) секции, либо нарушение герметичности корпуса 4 и затекание диэлектрика внутрь него. Наиболее вероятный вид отказа здесь уточняют по величине сдвига частоты автоколебаний кристалла 9; первая причина соответствует большей частоте, влияние второй сохраняется и на малых глубинах (частотах). Конструктивная реализация способа (фиг. 2) основана на размещении корпус Ю тшезорезонапсного манометра в сквоз ном отверстии полумуфты 18 сцепления, соединенной чорез электрораоьем 19 с междусекционными модулями 20 телемет рических цифровых С(йсмоста1щий 17, т.е. в области сосредоточения максималь ного чисзла жестких 21 и эластичных 22 уплотнений, негерметичность которых может служить причиной влагозасоренностЕ жидкого диэлектрика 2 в секции. Электронный автогенератор 14 и схема 15 уплотнения размещены в модуле, а подключение узлов 14, 15- и 17 к корпусам 4 сейсмоприемников и линии 16 связи осуществляется через проводной жгут 23., Полумуфты 18 имеют внутренйюю полость 24, сообщаю-щуюся с жидким диэлектриком 2 секции, например, через пазы 25. Благодаря погружению выводов 12 и 13, которые соединяют манометр с автогенератором 14 через электрорааъем 19, в жидкий диэлектрик в полости 24 осуществляется его модулирующее влияние на добротность резонансного контура, основанного на соединении узлов 9 и 14. Выведение мембраны 11 манометра на наружную поверхность полумуфты 18 позволяет измерять абсолютное значение давления (глубины погружения) без необходимости поправки на начальное давление диэлектрика 2 и, тем самым, повысить достоверность диагностики. Кроме того, устройство (фиг. 2) содержит элементы, позволяющие реализовать ремонт по результатам диагностики: . гайки 26, посредством которых осуществляется разборка и замена конструктивных единиц (секций и модулей), а такнш ниппель 27, через который осуществляется подкачка жидкого диэлектрика (трансформаторное или соляровое масло) в случае ухушнения плавучести секции. Формула изобр е т е н и я 1. Способ проверки цифровой пьезосейсмографной косы, содержащей оснащенные пьезокристашгаческими сейсмоприемниками и заполненные жидким диэлектриком плавучие секции, соединенные между собой через модули телеметрических сейсмостанций, основанный на контроле прохождения через модуль зондирующего сиг нала с борта судна и телеизмерении гидростатического давления в секции по резонансной частоте контрольного пьезокристалла, отличающи йся тем, что, с целью повышения достоверности проверки, ориентируют и герметизируют контрольный пьезокристалл таким образом, чтобы он испытывал давление воды вдоль механической оси, f шунтирующее действие диэлектрика - в направлении электрической оси, и определяют величину 790 затухания автоколебаний, по которьЫ судят о влажности диэлектрика, а также измеряют величину сдвига резонансной частоты, по которой судят о заглублении секции или герметичности ее сейсмоприемников. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее водонепроницае мые соединения соседних сейсмоприемных секций, жидкий диэлектрик в которых локализован оконечными полумуфтами сцеп ления с герметичными электроразъемами через междусекционные модули с ответно частью электроразъема на их торцовых гранях, и оснащенное преобразователями давления в частоту в виде мембранного пьезорезонансного манометра, соединенного с автогенератором и схемой уплотнения, отличающееся тем, что полумуфта имеет внутреннюю полость, сообщающуюся с жидким диэлектриком, манометр герметизирован в сквозном от верстии стенки полости так, что мембра0на выведена на наружную поверхность полумуфты, а выводы манометра погружены в диэлектрик и соединены через элек- троразъем полумуфты с автогенератором и схемой уплотнения, размещенными внутри модуля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 127768, кл. &01 V 1/16, 1959. 2.Авторское свидетельство СССР № 113924, кл. G01 V 1/16, 1955. 3.Патент США № 3376948, кл. 1810,5, 1973. 4.Авторское свидетельство СССР № 558236, кл. (rOl V 1/24, 1975. 5.Авторское свидетельство СССР № 302629, кл. G01 I 1/16, 1969 (прототип). 6.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2355030/25, кл, 801 V 1/16, 1976 (прототип).