Скважинный приемник звука Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

(54) СКВАЖИННЫЙ ПРИЕДШИК ЗВУКА

1

Изобретение относится к горной промышленности и, может использоваться при исследованиях свойств и состояний горных пород в массиве.

Известен скважийный приемник звука, содержащий закрепленный йа штанге корпус, размещенные в нем продольно поляризованные пьезоэлементы, прижимное устройство и контактные накладки 1.

В указанном скважинном приемнике звука пьезоэлементы размещены в корпусе поперек скважины, вследствие чего их размеры ограничены и, следовательно, наибольшая чувствительность может быть получена только на высоких частотах, где резонансные размеры пьезоэлементов достаточно малы.

Известен также скважиннный приемник звука, включающий корпус с армирующей трубкой, которая имеет кольцевой выступ с симметрично установленными пьезоэлементами, и прижимное устройство, выполненное в виде упругих пластин. Так как пьезоэлементы здесь расположены вдоль оси скважины, их резонансные размеры практически неограничены, что совместно с совмещением дугообразными пластинами

функций прижима и трансформатора силы позволяет существенно повысить чувствительность приема упругих колебаний, в звуковом диапазоне частот 2.

Однако такой скважинный приемник 5 звука обладает низкой надежностью, так как пьезоэлементы в нем работают в режиме постоянных растягивающих напряжений. Прочность пьезоэлементов на растяжение достаточно мала и составляет примерно 10% от их прочности на сжатие.

10

Цель изобретения - повышение надежности скважинного приемника звука.

Указанная цель достигается тем, что корпус скважинного приемника звука выполнен в виде двух коаксиально установленных 15 с возможностью взаимодействия с торцами пьезоэлементов стаканов с цилиндрически.ми заглущками, при этом последние жестко связаны со стенками стаканов и концами дугообразных упругих пластин.

На чертеже изображена конструкция скважинного приемника звука.

Скважинный приемник звука содержит армирующую трубку 1 с кольцевым выступом 2, относительно которого симметрично установлены цилиндрические соединенные параллельно пьезоэлементы 3 и 4, внешние торцы каждого из которых акустически связаны с дном внутреннего 5 и внешнего 6 стаканов. Размещенные коаксиальНо стаканы 5 и 6 имеют жестко с собой связанные цилиндрические заглушки 7 и 8, которые связаны также с помощью фиксирующих щайб 9 и 10 с дугообразными упругими пластинами 11 и 12, в середине которых закреплены контактные накладки 13 и 14, которые акустически связаны со стенками скважины (на фиг. 1 условно не показана). Электрический сигнал снимается с пьезоэлементов посредством коаксиального .кабели 15. Скважинный приемник звука работает следующим образом. В свободном состоянии вне скважины расстояние между контактными накладками 13 и 14 несколько превышает диаметр скважины (примерно на 5мм). В результате при размещении в скважине контактные накладки 13 и 14 сближаются между собой, а дугообразные упругие пластины несколько изменяют свою форму. При этом происходит увеличение расстояния между точками закрепления упругих пластин 11 и 12 и, соответственно, между цилиндрическими заглушками 7 и 8. Так как заглушки 7 и 8 жестко связаны со стаканами .5 и б, дно каждого из последних давит на торцы соответствующих пьезоэлементов 3 и 4, создавая постоянное смещение в них. Одновременно за счет упругости пластин 11 и 12 на стенки скважины действует сила прижима, обеспечивающая прохождение акустического сигнала из массива через накладки 13 и 14 на пластины 11 и 12 с минимальными потерями. Воздействие акустического сигнала на упругие- пластины И и 12 изменяет расстояние между точками их закрепления и, соответственно, заглушками 7 и 8. В результате в соответствии с законом изменения акустического сигнала изменяется давление дна каждого из стаканов 5 и б на соответствующие пьезоэлементы 3 и 4. В силу продольного пьезоэффекта указанное давление обуславливает появление на расположенных на торцах пьезоэлементов 3 и 4 электродах электрического сигнала. снимаемого с помощью коаксиального кабеля 15. Как и в устройстве-прототипе, элементы 11 и 12 скважинного приемника звука осуществляют функции прижима и трансформатора силы, а также обеспечивают изменение направления подвода принятых акустических колебаний на 90°, что обеспечивает такую же высокую чувствительность. В то же время в предлагаемом устройстве пьезоэлемент работает не в режиме растяжения, а в режиме сжатия, что повышает надежность его в эксплуатации, так как прочность пьезокерамики на сжатие примерно на порядок превосходит ее прочность на растяжение. Например, для пьезокерамики ЦТС-21 предел механической прочности при статическом растяжении составляет 31,4-10® Па, а при статическом сжатии - 294-10« Па. Достигаемое в предлагаемом скважинном приемнике звука повышение надежности позволяет увеличить в 2-3 раза продолжительность его безотказной работы по сравнению с устройством-прототипом, что обеспечивает расчетный годовой экономический эффект 80 руб. На один приемник. Формула изобретения Скважинный приемник звука, включаюший корпус с армируюшей трубкой, которая имеет кольцевой выступ с симметрично установленными цилиндрическими пьезоэлементами, и прижимное устройство, выполненное в виде дугообразных упругих пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, корпус выполнен в виде коаксиально установленных с возможностью взаимодействия с торцами пьезоэлементов стаканов с цилиндрическими заглушками, при этом последние жестко связаны со стенками стаканов и концами дугообразных упругих пластин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 540039, кл. Е 21 С 39/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 819337, кл. Е 21 С 39/00, 1979 (прототип).

11

-h 15

W

8

12