Сейсмический датчик Советский патент 1982 года по МПК G01V1/16 

(Ц) СЕЙСМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

1

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быт использовано для определения механических колебаний грунта, например, в строительной технике или в системах сейсмической сигнализации.

Основными конструктивными элементами известного сейсмического датчика являются масса, упругие элементы, демпфирующие устройства и выходные органы. Принцип действия датчика заключается в том, что инертная масса, не имеющая жесткой связи с корпусом, жестко связана с преобразователем Механических колебаний в электрические сигналы СП.

Однако чувствительность таких датчиков в значительной мере дграничивается величиной инертной массы, а наличие упругих элементов и демпфирующих устройств усложняет конструкцию и уменьшает надежность.

Известен также пьезоэлектрический, датчик, инертная масса ,которого имеет жесткую связь с корпусом через пьезопреобразователь 23.

Несмотря на простоту конструкции пьезодатчика с инертной массой его чувствительность также в значительной степени ограничена величиной инертной массы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сейсмический датчик, состоящий из корtoпуса, удлинителя и герметизированного чувствительного элемента. Сейсмический датчик Имеет корпус клинообразной формы из однородного материала, в котором вмонтирован чувствиISтельный элемент, состоящий из металлической пустотелой коробки с мембраной , на которой жестко закреплена пластинка пьезопреобразователя, имеющая выводные проводники для подклю20чения.

Клинообразный корпус сейсмодатмика имеет специальные срезы на гранях что позволяет облегчить установку в 39 грунт и улучшает восприимчивость сей смических колебаний. Работа сейсмодатчика заключается в том, что будучи установлены в грунт,, мембрана чувствительного эле мента воспринимает колебания частиц грунта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн. Закрепленный на мембране пьезоэлемент повторяет колебания, мембраны преобразовывая их в электрические сигналы соответственно воздействию сейсмических волн ГЗ. Недостатком такого сейсмодатчика является низкая чувствительность, ограниченная жесткостью корпуса датчика и размерами пьезокерамического элемента. Кроме этого, датчик обладает недостаточной надежностью из-за возможных поломок пьезоэлемента при чрезмерных нагрузках на мембрану, jнапример при замораживании влажного :грунта. , Цель изобретения - повышение чувс вительности с одновременным обеспече-25 |Нием высокой надежности при долговременной эксплуатации. Поставленная цель достигается тем что часть удлинителя чувствительного элемента расположена внутри корпуса дно которого и.удлинитель жестко сое динены с чувствительным элементом, причем пространство между удлинителе и внутренними стенками корпуса герме тизировано упругим материалом. На фиг„ t представлена принципиальная схема сейсмического датчика; на фиг. 2 - электромагнитная зависимость чувствительности сейсмического датчика от длины удлинителя. Сейсмический датчик содержит корпус 1, удлинитель 2, чувствительный элемент 3 в виде упругого подкрепления , преобразователи 5 В зазоре между корпусом 1 и удлинителем 2 с чувствительным элементом 3 содержится упругий материал - герметик 6. Сейсмический датчик снабжен электрическими выводами 7. На фиг. 2 по оси абсцисс отложена длина удлинителя Й в метрах, а по оси ординаты - чувствительность в мк Устройство работает следующим об разом. Сейсмодатчик. установленный в гоунт, корпусом 1 и удлинителем 2 воспринимает колебания частиц грунtта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн. Закрепленный жестко между корпусом 1 и удлинителем 2 чувствительный элемент, 3 через упругое подкрепление с жестко установленным преобразователем 5, например, выполненным из пьезокерамики, воспринимает колебания корпуса 1 и удлинителя 2, преобразуя их в электрические сигналы соответственно воздействию сейсмических волн Для подключения сейсмического датчика предусмотрены электрические выводы 7. Принцип действия приемника заключается в том, что будучи установленным в грунт, жесткая конструкция приемника воспринимает колебания частиц грунта одновременно корпусом и удлинителем 2. Но так как крайние точки корпуса 1 и удлинителя 2 находятся на некотором расстоянии, равном длине приемника, то колебания частиц грунта происходят в соответствии с прохождением сейсмических волн, не являются идентичными по частоте и не совпадают по фазе. В одно и то же время, например в Случае прохождения продольной сейсмической волны, приемник может использовать сжатие или растяжение в зависимости от направления перемещения части грунта. В этой связи максимальная чувствительность приемника может быть получена при его длине, равной полуволне сейсмического колебания ( м), что не достигается из-за резкого увеличения приемника в связи с необходимостью обеспечить его жесткость. Однако ,уже при длине приемника около 0,2 м (фиго 2) его чувствительность в несколько раз выше чувствительности известного электродинамического сейсмоприемника типа СВ-10, с увеличением длины приемника (врр) до 1,5 м его чувствительность возрастает .практически по линейному закону, а далее при ПР выше 1,5 м, скорост нарастания чувствительности, уменьшается, что подтверждает описанный принцип действия. При изменениях веса приемника (удлинителя) заметных изменений чувствительности не наблюдается. Таким образом, предлагаемый сейсмический датчик позволяет повысить чувствительность, упростить конструкцию и увеличить надежность. ,

Формула изобретения

Сейсмический датчик, состоящий из корпуса, удлинителя и герметизированного чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и надежности, часть удлинителя расположена внутри корпуса, дно которого и удлинитель жестко соединены с чувствительным элементом, причем пространство между удлинителем и корЭПЮ 6

пусом герметизировано упругим материалом

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

К Справочник Датчик контроля и регулирования, М., Машгиз, 19б5, Со ttSS-SSK

2„ Иориш Ю.И . Виброметрия. М., Машгиз, 1963, с. 568-569.

ц мкВ

fltOO1200/eeff800600