Скважинный пьезоэлектрический геофон Советский патент 1982 года по МПК G01V1/20 

(54) СКВАЖИННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕОФОН

;.,.; ,,. . ,t. .

Изобретение относится к эв тсометрйческим приборам-геофсшаМ и может быть использовано для регистрации проявлений горного давления в шахтных условиях.

Известен скважинный пьезоэлектрический геофон, сод жащий цилюздрический корпус датчика с размещенным в нем у .одного из торцов пьезоэлементом и ре- гистриру ощуго аппаратуру Г13

Недостатком такого прибора является его односторонняя нетфавлешгость. Наибольшую чувствительность этот датчик имеет в направлении, перпендикулярном, плоскости пьезопластины, что вызывает необходимость ориентации его в скважине. В труднодоступных местах ориентация датчика в скважине, как правило, исключается, поэтому эффективность применения подобных устройств сильно сшпкается.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является скважинный пьезоэлектрический геофон, содержащий корпус датчика, внутри которого

размешены перпендикулярно друг другу две прямоугольные пьезопластины, детектирующие и сумматор сигналов .Г2 .

Однако в наиболее реальных условиях, когда сейсмоакустическая волна приходит на пьезоппастины под углом, не равным 9О°, происходит искажгаше характеристик, так как сигналы при этом вычитаются. Наиболее существенное искажение происходит в спунае, когда волна приходит в протявофазе, т.е. под углом, приблизгтельно равным 45°, Для предотвращения этого вводят детектирующие звенья и суь®4атор, которые вносят свои искажения в амплитудно-частотную характеристику сигнала, затрудняющие его аналиai к увеличивают габариты устройства. Кроме TOiO, требуется тщательный подбор пар кристаллов по чувствительности.

Цель изобретения - поЕьпиение информативности и достоверности получаемых результатов.

Поставленная цепь достигается тем, что в скважинном пьезоэлектрическом геофоне, содержащем регистрирующую агашратуру, датчик с цилиндрическим корпусом, в котором размещен пьезоэлемент, представляющий собой прямоугольную пластину, прямоугольная пластина пьезоэлемента изогнута по винтовой линии относительно ее оси симметрии, при этом стороны пластины, перпенДккулярные этой оси, развернуты отно- . сительно- друг друга на 90.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика} на: фиг. 2 - пьезопластина.

Скважинный пьезоэлектрический геофон содержит корпус 1 цилиндрической формы, внутри которого размещена пьезоэлектрическая пластина 2, выполненная изогнутой по винтовой линии относительно ее симметрини .Пластина 2 закреплена в державке 3 с помощью винта 4. Между пьезоэлектрической пластиной 2 и винтом 4 проложена диэлектрическая прокладка 5. Державка в корпусе 1 крепится с помощью винтовой пробки 6 с герметизирукшшми прокладками 7. Передача сигнала с пьезокристалла на регистрирующее устройство осуществляется по кабелю 8, проходящему в отверстии винтовой пробки 6 и крьпшш 9.

Устройство работает следующим образом.

Сейсмоакустические волны, возникающие в горном массиве в результате динаьЛнческих процессов, воздействуют на

пьезопластину 2, вызывая ее механические колебания. Механическая деформация, обусловленная колебаниями, вызывает появление электрических зарядов на гранях пьеоопластины. Величина офазующет-ося заряда или развиваемая ЭДС пропортшональна величине сейсмоак стической вол.ны. Механическая деформация, возникающая под действием сейсмоакустической волны, знакопеременная, поэтому и заряд образующийся на гранях, изменяет знак, что приводит к появлению гармонического

сигнала. Так как после прекращения действия сейсмоакустмческой волны колебательный процесс носит затухающий характер, то и сигнал на выходе пьезопластины будет Иметь форму гармонического затухающего сигнала, частота колебания и затухание которого будут зависеть от характеристик пластины. Сигнал с пьезошшстины 2 по кабелю 8 передается на регистрирующее устройство. Фронт нарастания сигнала и амплитуда первого вступления будут характеризовать сейсмоакустическую волну.

Вьполнение пьезопластины изогнутой по винтовой линии позволяет по сравне.нию с известным увеличить чувствительность и уменьщить искажения за счет того, что сейсмоакустическая волна, приходящая к пластине под углом, близким или равным 45°, вызывает сложение сигнала, что приводит к увеличению его амплитуды на выходе пьезопластины, без искажения формы сигнала.

Формула и 3 о бретения

Скважинный пьезоэлектрический геофон, содержащий регистрирующую аппаратуру и датчик с цилиндрическим корпусом в котором размещен пьезоэлемент, представляющий собой прямоугольную пластину, отличающийся тем, что с целью повыщения информативности и достверности получаемых результатов, прямоугольная пластина пьезоэлемента изогнут по винтовой линии относительно ее оси симметрии, при этом стороны пластины, перпендикулярные .этой оси, развернуты относительно друга на ЭО.

Источники информапзйн, принятые во внимание при экспертизе

кл. UOIV 1/2О, 1979 (прототип).