NL7909287A - Transducent voor het opnemen van mechanische verplaatsingen, in het bijzonder seismische golven, alsook een, een dergelijke transducent omvattend seismisch meetsysteem. - Google Patents

Description

» irv, * VO 87^9 -1-

Transducent voor het opnemen van mechanische verplaatsingen, in het "bijzonder seismische golven, alsook een,een dergelijke transducent omvattend seismisch meetsysteem.

De uitvinding heeft "betrekking op een transducent voor het opnemen van mechanische verplaatsingen, meer in het "bijzonder seismische golven alsook, ee^ een dergelijke transducent omvattend seismisch meetsysteem. Meer in het "bijzonder heeft de uitvinding 5 "betrekking op transducenten bedoeld voor seismische exploratie, waarbij ter verkrijging van een inzicht omtrent de bodemgesteldheid op een bepaalde diepte, verschillende aardlagen worden geëxciteerd en de responsie van het aardoppervlak daarop wordt gemeten. Hierbij kunnen ofwel refractiemetingen ofwel reflectie-10 metingen worden toegepast. Bij dergelijke metingen gaat het om mechanische verplaatsingen van het aardoppervlak ten opzichte van een vaste positie.

Bekende voor deze doeleinden dienende transducenten zijn ingericht om de relatieve verplaatsing van een star aan het aard-15 oppervlak bevestigd frame ten opzichte van een massatraagheid- systeem te bepalen. Bij deze metingen zijn in principe twee meet-vlakken te onderscheiden nl. het horizontale vlak en een loodrecht daarop staand vlak. Voor exploratiedoeleinden worden vrijwel uitsluitend metingen verricht in het laatstbedoelde verticale vlak.

20 Voor dergelijke metingen zijn de longitudinale en transversale golven, die zich in het horizontale vlak voortplanten, te beschouwen als stoorsignalen.

Bij bekende voor exploratie-apparatuur bedoelde transducenten is de magneet of het magneetstelsel vast met het huis van 25 de transducent verbonden. Daarbij dient het spoelsysteem als trage massa, die door middel van veren in het huis wordt gedragen.

Bij bekende transducenten, zoals bijvoorbeeld de typen SM-k,6,7 van Sensor 3.V. te Den haag of typen L-28,100 van Applied Magnetics/Geospace Corporation, te Houston, Texas, 30 is een constante vaste demping toegepast doordat een of meerdere kortgesloten windingen op de spoelvorm zijn aangebracht. Deze 7909287 -2- * 4 denrping kan verder worden vergroot door over de uitgangsspoel een - demp ingsweer stand aan te brengen. Dergelijke bekende transducenten bezitten een vaste eigen resonantiefrequentie, die is bepaald door de massa en de veer constante; boven deze vaste eigen 5 resonantiefrequentie kunnen deze transducenten als snelheidsge-voelige opnemers worden gebruikt.

Het Amerikaanse octrooiscbrift 3,582,87^ (ΙΓ.Ε. Fedoseenko) beschrijft een transducentuitvoering, waarbij de eigen resonantiefrequentie en de demping traploos instelbaar zijn. Bij deze 10 bekende elektrodynamische seismische transducent kan de ruststand van een in het transducenthuis beweegbaar gedragen magneetsysteem, dat in beginsel als traagheidsmassa dienst doet, worden ingesteld door een buiten het transducenthuis aangebrachte, instelbare magneet. Een tweede buiten dit huis aangebrachte magneet kan 15 worden gebruikt voor het regelen van de-demping. Deze twee zich buiten het huis bevindende magneten bepalen in combinatie de eigen resonantiefrequentie van de transducent. Hierdoor is het mogelijk de transducent voor het opnemen van zeer laag-frequente seismische signalen te gebruiken, waarbij tevens over een breed 20 temperatuurgebied kan worden gemeten, zonder dat specifieke compensatiemiddelen zijn vereist.

Bij al de in het voorafgaande bedoelde bekende transducenten worden de metingen verricht boven de eigen resonantiefrequentie en deze transducenten zijn dan ook in beginsel snel-25 heidsgevoelige opnemers. Met andere woorden het daardoor afgegeven uitgangssignaal is een maat voor de eerste tij'dafgeleide van de uitwendige mechanische verplaatsing, die aan de transducent wordt meegedeeld.

Voor het meten van op het gebied van exploratie als rela-30 tief laag te beschouwen frequenties, is het noodzakelijke, dat de inertie massa van de transducent relatief groot is gedimensioneerd en/of de stijfheid van de draagveren van deze massa relatief gering is. Zulks heeft het bezwaar, dat dergelijke transducenten betrekkelijk kwetsbaar zijn en voorzichtig moeten worden behandeld.

7909287 ► · -3-

Sen transducent, waarbij aan dit bezwaar tegemoet wordt gekomen is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3,559*050 (J.F. Mifsud. ). Deze bekende transducent omvat een huis met een daarin vast gemonteerde magneetstructuur voor het teweegbrengen 5 van permanent magnetische velden, en een in dit huis beweegbaar gedragen spoelsysteem met twee afzonderlijke spoelen, die coaxiaal en in eikaars verlengde gelegen zijn geplaatst in de door de magneet structuur gevormde permanente magnetische velden.

Met deze bekende techniek is in hoofdzaak beoogd om de 10 eigen resonantiefrequentie van de transducent kunstmatig te verlagen zonder dat een constructieve uitvoering wordt verkregen met de bezwaren, zoals genoemd in verband met bekende transducen-ten van de soort, zoals beschreven, in bovenvermeld octrooi van Fedoseenko. Daartoe wordt in het octrooi van Mifsud voorgesteld 15 êên en ander zodanig in te richten, dat de elektrische stroom, die vloeit door de ene, met de uitgang van een versterker ver- .

. . . · O

bonden spoel van het spoelsysteem voorijlt, bij' voorkeur 90 , ten opzichte van de elektrische stroom, die vloeit door de andere met de ingang van deze versterker verbonden spoel van het spoel- 20 systeem. Hierdoor blijkt de effectieve massa van de transducent kunstmatig te zijn vergroot. Verder is in dit octrooischrift aangegeven, dat indien het faseverschil tussen bovengenoemde twee elektrische stromen nul is, de transducent als versnellingsge- voelige opnemer is te gebruiken. Een versnellingsgevoelige trans- 25 ducent heeft in beginsel het voordeel, dat de frequentiekarakte- ristiek met 6 dB per octaaf oploopt, ten opzichte van de frequentiekarakteristiek van de conventionele snelheidsgevoe- lige transducent.

Het is een algemeen doel van de uitvinding een voor het 30 opnemen van mechanische verplaatsingen, in het bijzonder seismische golven, geschikte transducent beschikbaar te stellen, en welke transducent een verbetering betekent ten opzichte van de in het voorafgaande beschreven bekende uitvoeringen.

Meer in het bijzonder is beoogd een transducent beschik- 7909287 ε 4 -inbaar te stellen, die over het gehele van belang zijnde frequentie-gebied, dat is voor exploratiedoeleinden van twee' tot ca. vijfhonderd Hz, bruikbaar is. als een versnellingsgevoelige opnemer.

Tevens is beoogd een voor een dergelijke versnellings-5 gevoelige transducent geschikte constructieve uitvoering beschikbaar te stellen, die a) robuust is; b) een betrekkelijk gering volume en gewicht heeft; c) met goedkope onderdelen, waarvoor geen'kritische eigenschappen zijn vereist, is. te vervaardigen; en d) geen instellingen en een minimum aan onderhoud vereist .

10 Ook is beoogd een transducent beschikbaar te stellen, die bruikbaar is bij recent ontwikkelde seismische onderzoekmethodes, zoals bijvoorbeeld de vibroseis-methode. Volgens deze methode wordt de te onderzoeken bodem door een groep van vibrators continu geëxciteerd,, waarbij een relatief sterke opper— 15 vlaktegolf (ground-roll) als een continue golf aanwezig is. De ontvangen reflectiesignalen zijn daarbij op dit sterke ground-roll signaal gesuperponeerd, zodat een transducent van conventionele uitvoering tot ver in het niet-lineaire gebied wordt uitgestuurd en onaanvaardbare vervormingen ontstaan.

20 Het is nu een verder doel van de uitvinding een trans lucent beschikbaar te stellen, die ook bij een dergelijke seismische onderzoekmethode kan worden toegepast, zonder dat dergelijke vervormingen in het uitgangssignaal van de transducent ontstaan.

25 Ook is beoogd een accelerometer beschikbaar te stellen met een relatief geringe uitgangsimpedantie, en welke in staat is een sterk uitgangssignaal te produceren, welk uitgangssignaal over het van belang zijnde frequentiegebied een in hoofdzaak vlak faseverloop heeft.

30 Deze en andere, doeleinden van de uitvinding kunnen worden bereikt, wanneer een dergelijke transducent zodanig is uitgevoerd, dat de koppelfactor, die maatgevend is voor elektromagnetische koppeling tussen twee van het spoelsysteem deel uitmakende spoelen onderling in hoofdzaak nul is, en uitsluitend tussen een desbe- 7909287 * * -5- treffende Tan deze twee spoelen enerzijds en de magneet structuur Tan de transdncent anderzijds- elektromagnetische koppeling kan bestaan.

Een samengestelde seismometer omvat volgens de uitvinding 5 een aldus uitgevoerde transducent en een versterker, waarbij de ingang van deze versterker met de ene spoel en de uitgang van deze versterker via een terugkoppelketen met de andere spoel van het spoelsysteem van de transducent is verbonden, waarbij de als gevolg van de door deze in de terugkoppelketen opgenomen spoel vloeiende 10 stroom, veroorzaakte elektromagnetische krachtwerking, de door uitwendige krachten veroorzaakte op de inerte massa van de transducent aangrijpende krachtwerking, in hoofdzaak wordt gecompenseerd.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een transducent is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het spoelsysteem. van de trans-15 ducent vast aan het huis van de transducent is bevestigd, en de van de transducent deel uitmakende magneetstructuur beweegbaar ten opzichte van dit huis wordt gedragen. Met een dergelijke voorkeursuitvoeringsvorm is het mogelijk om op eenvoudige en doeltreffende wijze te bereiken, dat enige overspraak tussen de twee spoelen van 20 het spoelsysteem, vrijwel volledig wordt geelimineerd, en wel door de magneetstructuur te voorzien van twee afzonderlijke permanente magneten, die met betrekking tot de beide spoelen van het spoelsysteem co-axiaal en in eikaars verlengde zijn opgesteld, waarbij elk van deze magneten deel uitmaakt van een bijbehorende van twee mag-25 netische ketens, die een gemeenschappelijk ketengedeelte hebben, dat een elektromagnetische kortsluiting vormt tussen de beide spoelen. Hierdoor kan een transducent volgens de uitvinding worden gebruikt als versnellingsgevoelige opnemer over de van belang zijnde frequentieband, met een over dit frequentiegebied in hoofdzaak vlak 30 verlopende fasekarakteristiek en zonder dat stooreffecten de meetresultaten beïnvloeden.

Een samengestelde seismometer, waarin een transducent volgens de uitvinding is toegepast, heeft in het kort samengevat 79 0 928 7 i -t ’..... · -6- de volgende voordelen: het voor de versnelling, zoals veroorzaakt door de uitwendige op de transducent aangrijpende krachten representatieve uitgangssignaal is een. elektrische stroom; de eigenschappen van de 5 draagveren van het beweegbare massasysteem van de transducent zijn niet kritisch,, met andere woorden rotatie-vrije veren met grote stijfheid in dwarsrichting kunnen worden toegepast, en de responsie is onafhankelijk van de veereigenschappen; door de. toegepaste kracht-tegenkoppeling bestaat geen. mechanische resonantie·, alsook onafhan-10 kelijkheid van de belasting; de overdrachtskarakteristiek wordt niet beïnvloed, door serie/parallelschakeling van meerdere, transducenten; temperatuuronafhankelijke demping; de transducent. is in elke stand bruikbaar en uitsluitend voor axiaal gerichte verplaatsingen gevoelig; het is mogelijk de transducent uit te voeren zonder beweegba— 15 re elektrische aansluitingen; de inerte massa van de transducent is gering; bij toepassing· van een twee-draads systeem is. het mogelijk voedingsstroommodulatie toe te passen;, de gevoeligheid van de transducent is uitsluitend afhankelijk van de terugkoppelspoeldraadlengte binnen het magnetische veld en de magnetische fluxdichtheid van het 20 veld, dat op deze terugkoppelspoel werkzaam is, waarbij de met de ingang van de versterker verbonden meetspoel niet lineair gewikkeld hoeft te worden en ten aanzien van de keuze van de draadlengte van deze meetspoel bestaat een. hoge graad van vrijheid; de maximaal toelaatbare bodemverplaatsing, die kan worden opgenomen is uitsluitend 25 beperkt door eigenschappen van. de elektronica die met de transducent is gekoppeld; bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de transducent is het mogelijk de twee permanente magneten van het magneet-systeem op te nemen in een magnetische structuur met twee magnetische circuits, die met elkaar zijn gekoppeld door een gemeenschap-30 pelijk magnetisch circuitgedeelte, waar de statische magnetische flux in hoofdzaak nul kan worden gemaakt en de dynamische permeabiliteit op een hoge waarde kan worden gebracht; over de gehele van belang zijnde bandbreedte heeft de fasekarakteristiek een in hoofdzaak vlak verloop; en de bij een transducent behorende elektronica 7909287 * · -7- kan in het huis Tan de transducent worden ondergebracht. Ook is het volgens de uitvinding mogelijk om bij een aldus samengestelde seismometer, de uitgangsgrootheid te integreren, zodat een snelheidsge-voelige seismometer ontstaat, met behoud van de voordelen zoals 5 inherent aan een transducent volgens de uitvinding.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekening. In de tekening is: fig..1 een gedeeltelijk in. dwarsdoorsnede getekende voorkeursuitvoeringsvorm van een voor het opnemen van mechanische verplaat-*0 singen, in het bijzonder seismische golven, dienende transducent volgens de uitvinding; fig. 2 een bovenaanzicht van een uitvoeringsvorm van een van de twee, in de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 toegepaste, draag-veren; 15 fig. 3 een schema van een uitvoeringsvoorbeeld van een samen gestelde seismometer volgens de uitvinding en waarvan een transducent volgens de uitvinding deel uitmaakt; en fig. k een algemeen schema van een ander uitvoeringsvoorbeeld van een samengestelde seismometer volgens de uitvinding en 20 waarvan een transducent volgens, de uitvinding deel uitmaakt.

De in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm van een transducent volgens de uitvinding, omvat een hol, en aan de beide uiteinden open cilindrisch huis 1, dat bijvoorbeeld uit kunststof is vervaardigd.

Aan de beide uiteinden is dit huis hermetisch afsluitbaar door mid-25 del van een eerste deksel 2 en een tweede deksel 3. Elk van deze deksels is voorzien van een ringvormige pasrand k, 5, die nauwkeurig passend in het inwendige van het huis. reikt. Elk van deze deksels kan bijvoorbeeld door middel van een lijnverbinding hermetisch afsluitend aan het huis worden bevestigd. Het huis is verder voor-30 zien van een verdikt wandgedeelte 6, en wel zodanig dat bij de beide uiteinden van het huis ringvormige en met betrekking tot de longitu-dinale as van het huis transversaal verlopende steunvlakken 7, 8 zijn gevormd. Door elk van deze steunvlakken wordt één van twee spoelframes 9, 10 gedragen. Elk spoelframe draagt op zijn beurt een 35 schematisch weergegeven spoel 11,12. Tevens is elk spoelframe voorzien 7909287 * i -8- van een cilindrische rand 13, 1^, waarvan het ringvormige kop-vlak zich bevindt tegenover het kopvlak van de pasrand U, 5 van het desbetreffende deksel 2, 3.

In afgemonteerde toestand is tussen deze naar elkaar 5 toegekeerde kopvlakken een in hoofdzaak cirkelvormige en platte draagveer 15, 16 ingeklemd. Door middel van deze beide draagveren wordt een in zijn algemeenheid door 17 aangeduide magneet structuur met betrekking tot het huis vrijwel uitsluitend in axiale richting beweegbaar gedragen. Zoals nader is geïllustreerd in fig. 2, is 10 Hl. elk van deze draagveren zodanig uit gevoerd, dat de magneet-structuur vrijwel uitsluitend in axiale richting ten opzichte van het huis beweegbaar is; de in axiale richting werkzame stijfheid van deze veren is verder niet kritisch en wordt in hoofdzaak bepaald op grond van de overweging, dat wanneer de transdueent 15 zich in een rusttoestand bevindt en geen mechanische verplaatsing ondergaat, deze veren in hoofdzaak vlak zijn en niet doorbuigen.

De magneet structuur 17 omvat de volgende onderdelen: een in hoofdzaak cilindrisch, hol en aan de beide uiteinden open magneetframe 18, met een zich in het inwendige en ter hoogte 20 van het midden bevindend middengedeelte 19; tegen dit middengedeelte aanliggende, in hoofdzaak cilindrische permanente magneten 20, 21; uit niet-magnetisch materiaal (bijvoorbeeld kunststof) i gevormde cenfreerringen 22,23., die deze magneten in het magneetframe centreren; tegen de desbetreffende kopvlakken van de magne— 25 ten aanliggende magneetpool-ringen 2k3 25, die elk in het van de bijbehorende magneet afgekeerde vlak zijn voorzien van een centrale uitsparing 26, 27; en uit niet-magnetisch materiaal (bijvoorbeeld kunststof) gevormde centreerorganen 28, 29. Elk van deze centreerorganen is bij het naar midden van de magneet-30 structuur toegekeerde uiteinde voorzien van een tegen de desbetreffende magneetpool-ring aanliggende steunflens 30, 31 en een cilindrische paskop 32, 33, die in de bijbehorende poolring-uitsparing reikt, zodat het desbetreffende centreerorgaan deze poolring gecentreerd houdt. Aan het andere uiteinde is elk 7909287 4 » -9- centreerorgaan voorzien van een verjongd, cilindrisch gedeelte 3k, 359 dat passend door een centrale opening van de desbetreffende draagveer'heen reikt en fungeert als stoothop. Hierdoor wordt verhinderd, dat de magneetstructuur, hij niet-bekrachtigde 5 spoelen, ongewenst grote verplaatsingen ten opzichte van het huis ondergaat, bijvoorbeeld als gevolg van stoten bij transport, van de transducent.

Bij de in het voorafgaande behandelde uitvoeringsvorm van een transducent volgens de uitvinding, is de magneetstructuur 10 ten opzichte van het huis beweegbaar gedragen door de twee draag-veren, terwijl het de twee spoelen omvattende spoelsysteem vast in dit huis is gemonteerd. Een der gelijke uitvoering heeft het voordeel, dat de aansluitgeleiders van het spoelsysteem eveneens vast ten opzichte van het huis kunnen worden gemonteerd, met 15 andere woorden geen deel uitmaken van de beweegbare, inerte massa.

In principe is het echter ook mogelijk het spoelsysteem beweegbaar in het huis te dragen en de magneetstructuur vast daarin te monteren.

Een transducent volgens de uitvinding is ontworpen om in 20 combinatie met een bijpassende, een versterker, meer in het bijzonder een verschilversterker, alsook een terugkoppelketen omvattende elektronische keteninrichting, een seismometer te vormen met een zodanige terugkoppeling, dat op het beweegbare systeem, ofwel de inerte massa van de transducent aangrijpende krachten, 25 zoals veroorzaakt door mechanische verplaatsingen, in het bijzonder seismische golven die de transducent moet opnemen, in hoofdzaak worden gecompenseerd door mechanische krachten, zoals veroorzaakt door elektromagnetische interactie tussen de in de terugkoppelketen opgenomen spoel van het spoelsysteem en de mag-30 neet structuur. Met andere woorden de vrije weglengte van de inerte massa van de transducent, meer in het bijzonder de magneetstructuur is, wanneer de magnetische transducent een op te nemen mechanische verplaatsing ondergaat, steeds tot in hoofdzaak nul gereduceerd. Hierbij is de elektrische stroom,die vloeit door de 7909287

* V

t -10- in. de terugkoppelketen opgenomen spoel, een maat voor de versnelling van de op. te nemen mechanische verplaatsing. Meer in het bijzonder geldt, dat deze versnelling g in hoofdzaak recht evenredig is met deze elektrische stroom I, waarbij de evenre-5 digheidsconstante is gegeven door B.l/m,. waarin B de magnetische fluxdichtheid in de lucht spleet,. waarin de in de terugkoppel— keten opgenomen spoel, de zgn. aandrijf spoel, zich bevindt, 1 de lengte van de draad, waaruit deze aandrijf spoel is gewikkeld en voorzover- deze zich in het veld met magnetische fluxdichtheid 10 B bevindt; en m de inerte massa van het beweegbare systeem van de transducent voorstellen.

Ter verkrijging van een compacte,robuuste en gering volume innemende structuur voor een transducent met een hoge gevoeligheid ten . aanzien. van het meten van versnellingen, ver-15 dient het aanbeveling de massa m zo klein mogelijk te houden en /of de grootheden B en/of 1 zo hoog mogelijk te kiezen. Met andere woorden verdient het aanbeveling gebruik te maken van permanente magneten met een geringe afmeting in axiale richting en welke magneten in staat zijn een hoge fluxdichtheid B teweeg 20 te brengen. -

Doordat bij een transducent volgens de uitvinding de vrije weglengte tot in hoofdzaak nul is gereduceerd bestaan geen beperkingen ten aanzien van de mechanische trillingen, die moeten worden opgenomen. De maximale trillingen, die met een transdu-25 cent volgens de uitvinding kan worden opgenomen is in feite uitsluitend bepaald door de eigenschappen van de met de transducent gekoppelde elektronische keteninrichting. Meer in het bijzonder bestaat daarbij in feite een rechtstreekse afhankelijkheid van de in te sturen elektrische stroom die nodig is om de 30 inerte massa van de transducent in hoofdzaak op zijn plaats te houden.

Tevens biedt de onderhavige uitvinding de mogelijkheid om te komen tot een transducentuitvoering, waarbij over spraak tussen de twee spoelen van het spoelsysteem op af doende wijze is 7909287 * -11- geëlimineerd. Een dergelijke overspraak kan in het "bijzonder hij de hogere frequenties, vanaf ca- 300 Hz in het van "belang zijnde fre-quentiegebied een storende invloed uitoefenen op de versnellingsme-ting. Bij een transducent volgens de uitvinding, meer in het bij-5 zonder een. transducent, waarbij het spoelsysteem vast in het huis is gemonteerd en de magneet structuur met betrekking tot dit huis beweegbaar wordt gedragen, is het au mogelijk om door middel van een eenvoudige gering volume innemende constructie een dergelijke over-spraak afdoende te elimineren. De magneet structuur kan daartoe zoda— 10 nig worden gedimensioneerd, dat de permeabiliteit in het genoemde middengedeelte 19 van het magneetframe 18 voor dynamische magnetische velden een hoge waarde heeft zodat dit middengedeelte 19 voor de corresponderende magnetische krachtstromen een elektromagnetische kortsluiting (lage magnetische impedantie) vormt, zodat een door de 15 ene spoel teweeggebracht elektromagnetisch stoorveld niet wordt omvat door de andere spoel van het spoelsysteem.

Uitgaande van gegeven magnetische eigenschappen van de toegepaste permanente magneten 20 en 21 kan het magneetframe 18 dan zodanig worden gedimensioneerd, dat een door het genoemde middengedeel-20 te 19 gevormde elektromagnetische kortsluiting ontstaat voor dynamische elektromagnetische velden. Daarbij kan het voordeel bieden om de permanente magneten met onderling tegengestelde polen naar elkaar toegekeerd bij het genoemde middengedeelte, aan te brengen zodat ook de beide magneetpool-ringen 2h en 25 onderling tegengesteld zijn ge-25 polariseerd.

Bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm is de elektronische keteninrichting uitgevoerd als een geïntegreerde keten waarbij de fiche, waarop deze geïntegreerde keten is aangebracht, is gemonteerd in het transducenthuis, meer in het bijzonder op het 30 spoelframe 9· Deze fiche is in fig. 1 schematisch aangeduid door 36. Daarbij zijn de spoelaansluitgeleiders en aansluitingen op de fiche eveneens schematisch aangeduid zonder dat de juiste aantallen zijn aangegeven. Een aldus verkregen "actieve transducent1' kan door middel van draadaansluitorganen waarvan in de figuur 79 0 928 7 ......... ........ -12- .............

slechts lên is weergegeven, en aangeduid door 37 met de uitwendige "bedrading worden verbonden.

Fig. 3 geeft een schema ter illustratie van een mogelijke uitvoeringsvorm, waarbij een transducent volgens de uitvinding is ge-5 combineerd met-een elektronische keteninrichting, zodat een versnel-lingsgevoelige seismometer is verkregen, waarbij de door de aandrijf-spoel vloeiende elektrische.stroom een maat is voor de versnelling.

In fig. 3 is de ene spoel., zoals bijvoorbeeld de spoel 11 van de transducent, als weergegeven in fig. 1, ook wel meet spoel genoemd, 10 verbonden met de positieve ingangsaansluiting van een operationele versterker· 38. Het andere uiteinde van de meetspoel is verbonden met het aftakpunt van. een door twee weerstanden 39 en 40 gevormde span— ningsdeler. Deze spanningsdeler is aangesloten tussen twee gelijk-stroomvoedingsdraden U-1 en kz. De aandrijf spoel, zoals bijvoorbeeld 15 de spoel 12 bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 is opgenomen in een terugkoppelketen en is daartoe verbonden, enerzijds met de uitgang van de verschilversterker 38, anderzijds met de gelijkstroom-voedingsdraad. i+1. De negatieve, ingangsaansluiting van de operationele versterker is eveneens met het aftakpunt tussen de weerstanden 39 20 en l+0 verbonden. Bij deze in fig. 3 weergegeven uitvoeringsvorm is de elektrische voedingsstroom, die vloeit door de voedingsdraad U3 van de operationele versterker, representatief voor de door de aandrijf spoel 12 vloeiende elektrische stroom. Met andere woorden wordt bij deze uitvoeringsvorm in 'feite de voedingsstroom gemoduleerd met 25 een grootheid,, die representatief is voor de te meten versnelling.

De hierbij vloeiende ruststroom heeft een zekere waarde en kan naar keuze worden gevarieerd, bijvoorbeeld door de keuze van de weerstanden 39 en Uo. Tevens kan door keuze van de verhouding van deze weerstanden, ofwel een "symmetrisch", ofwel een "asymmetrisch" uitstuur-30 bereik worden verkregen.

Fig. k geeft een schema ter illustratie van een andere mogelijke uitvoeringsvorm van een combinatie van een transducent volgens de uitvinding en een elektronische keteninrichting. Bij 79 0 928 7 -13- deze uitvoeringsvorm zijn de gelijkstroomvoedingsgeleiders van de operationele versterker 38 weer aangegeven door kl en U2, terwijl de meetspoel en aandrijfspoel ook hier zijn aangegeven door 11' en 12. De geleider is hierbij een uitgangsgeleider, 5 via welke- een elektrische stroom representatief voor de te meten versnelling kan vloeien. Deze uitvoeringsvorm volgens fig. k kan met voordeel worden toegepast, wanneer betrekkelijk grote aantallen transducenten (geofoons) moeten worden toegepast.

Voor een situatie van bijvoorbeeld honderd groepen met in elke 10 groep tien geofoons zijn de voedingsdraden Ui en h2 voor al de duizend geofoons gemeenschappelijk, terwijl voor elke groep van tien geofoons een gemeenschappelijke geleider, zoals bestaat, die naar de meetpost voert. Aldus zijn voor honderd groepen met in elke groep tien geofoons slechts in totaal honderd meetdraden, 15 zoals Uli, en twee voedingsdraden, derhalve in totaal honderd-en— twee draden nodig in de kabel, die naar de meetpost voert. Bij deze uitvoeringsvorm is tevens de door de voedingsdraden k1 en k2 vloeiende ruststroom betrekkelijk gering.

7909287

Claims (9)

1. Transducent. voor het opnemen van mechanische verplaatsin gen, in. het bijzonder seismische golven, omvattende een huis met een. magneet structuur voor- het teweegbrengen van permanent magneti-5 sche velden; en een spoelsysteem met twee afzonderlijke spoelen die coaxiaal en. in eikaars verlengde gelegen zijn geplaatst in genoemde magnetische velden, waarbij genoemde magneet structuur en het genoem-·' de spoelsysteem met betrekking tot elkaar beweegbaar in dit huis worden gedragen, met het kenmerk, dat genoemde magneet structuur zo-10 danig is ingericht, dat de koppelfactor die maatgevend is voor de elektromagnetische koppeling tussen de twee spoelen onderling, in hoofdzaak. nul. is, en uitsluitend tussen, een desbetreffende van de twee. spoelen enerzijds en de magneet structuur anderzijds, elektromagnetische koppeling kan. bestaan.

2. Transducent volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het genoemde spoelsysteem vast aan het huis is bevestigd, en genoemde magneet structuur beweegbaar ten opzichte van dit huis wordt gedragen.

3. Transducent volgens de conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat genoemde magneet structuur omvat twee afzonderlijke permanente 20 magneten, die met betrekking tot de beide spoelen coaxiaal en in eikaars verlengde zijn opgesteld; en elk van deze magneten deel uitmaakt van een bijbehorende van twee magnetische ketens, die een gemeenschappelijk magnetisch circuit gedeelte hebben, dat voor een door' een van de spoelen teweeggebracht elektromagnetisch dynamisch veld 25 een kortsluiting vormt. U, Transducent volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten opzichte van het huis beweegbare gedeelte door twee in hoofdzaak platte veren met grote stijfheid in richtingen dwars ten opzichte van de asrichting-van de spoelen, in het huis 30 wordt gedragen.

5· Transducent volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk van de twee magnetische ketens een magnetische impedantie bevat, die zodanig is gedimensioneerd, dat de dynamische permeabiliteit in het genoemde gemeenschappelijke magnetische cir- 7909287 -15-............... *' - cuitgedeelte bij de door de permanente magneten, gegeven magnetische flux, een in hoofdzaak maximale vaarde heeft.

6. Samengestelde seismometer omvattende een versterker en een transducent volgens één. van de voorafgaande conclusies 1 t/i 5i waar-5 bij de ingang van. deze versterker met de ene spoel en de uitgang vandeze versterker via een terugkoppelketen met de andere spoel is verbonden, vaarbij een en ander zodanig is ingericht, dat op het ten opzichte van het huis beweegbare gedeelte aangrijpende uitwendige krachten in hoofdzaak worden gecompenseerd door een mechanische 10 krachtwerking zoals veroorzaakt door de elektromagnetische koppeling tussen genoemde andere in de terugkoppelketen opgenomen spoel en de magneetstructuur.

7· Seismometer volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de versterker en genoemde terugkoppelketen als een modulaire eenheid 15 één. geheel vormen met. het genoemde huis.

8. Seismometer volgens de conclusies 6 of 7, met het kenmerk, dat genoemde andere in de terugkoppelketen opgenomen spoel is verbonden met een stroomgevoelige uitgangsketen voor het teweegbrengen van een uitgangssignaal, dat representatief is voor de in genoemde 20 andere spoel vloeiende elektrische stroom.

9. Seismometer volgens, conclusie 8, met het kenmerk, dat genoemde uitgangsketen is gekoppeld met een integrator voor het integreren van het genoemde uitgangssignaal.

10. Meetsysteem met een aantal seismometers volgens één van 25 de conclusies 6-9, waarbij deze seismometers zijn onderverdeeld in een aantal süb-groepen, met het kenmerk, dat al de seismometers door middel van een tweetal daarvoor gemeenschappelijke voedingsgelei-ders met elkaar zijn verbonden; en al de van een sub-groep deel uitmakende seismometers via hun desbetreffende in de desbetreffen-30 de terugkoppelketen opgenomen spoel, zijn verbonden met een enkele, gemeenschappelijke uitgangsgeleider. 7909287 VEREENIGDE OCTROOIBUREAUX o.a..no. 79.09287, 'mkavenhacc (holland) beh. bij schrijven dd. 8 oktober 1980. f ^ r- ' 7 f Sm/651»· ~/Ó -8 0KTI980 L i Verbetering(en) van errafcua(a) in de beschrijving, behorende bij octrooiaanvrage no. 79.09287, voorgesteld door aanvrager (ster) onder datum 8 oktober 19Ö0. -OOO— Blz. 1, regels 1, 5 en 11 : het woord "verplaatsingen" vervangen door "trillingen" blz. 3, regel 2h · de zinsnede "te gebruiken." vervangen door "te gebruiken, waarbij volgens deze bekende techniek de windingsgetallen van de beide spoelen aan bepaalde ontschreven voorwaarden moeten voldoen." blz. 3, regel 30 : het woord "verplaatsingen" vervangen door "trillingen" blz. h, regel 9 : het woord "instellingen" vervangen door "afregelingen" blz. 1*, regel 26 : het woord "geringe" vervangen door "hoge" blz. 5, regels 8-12 : vervangen door het volgende "spoelsysteem van de transducent is verbonden, waarbij door de als gevolg van de door deze in de terugkoppelketen opgenomen spoel vloeiende stroom veroorzaakte elektromagnetische krachtwerking, het snelheids-verschil tussen de inerte massa van de transducent en de tranducentbehuizing tot nul wordt gereduceerd." blz. 6, regel 1* : na het woord "stroom" inlassen "of een daarvan af geleide laagimpedante spanning;" blz. 6, regel 7 : na het woord "toegepast" inlassen ", de magneet- structuur is zodanig geconstrueerd dat deze geen ten opzichte van elkaar beweegbare onderdelen omvat, waardoor de draagveren niet de grote centreer-krachten voor de magneetstructuur behoeven te dragen,’ blz. 6, regel 2b : het woord "bodemverplaatsing" vervangen door "bodemtrilling" blz. 6, regel 32 : na de zinsnede "worden gebracht" inlassen "waardoor een hoge graad van elektromagnetische isolatie tussen de beide spoelen kan worden gerealiseerd" -φ blz. 7, regels 9 en 10 : het woord ’Verplaatsingen" vervangen door "trillingen" biz. 9, regel 15 : na de zinsnede "inerte massa." toevoegen het volgende "Een verder voordeel wordt verkregen met een magneetstructuur die geen ten opzichte van elkaar beweegbare onderdelen omvat. De draag-veren behoeven dan niet de grote centreerkrachten op te vangen die nodig zijn voor het aanhouden van een nauwe luchtspleet." blz. 9S regel 20 : voor het woord "versterker" het woord "een" schrappen blz. 9, regels 23 t/m 30 : "op ... magneetstructuur." vervangen door het volgende "het snelheidsverschil tussen het beweeg-systeem, ofwel de inerte massa, en de behuizing van de transducent, en zoals veroorzaakt door mechanische bewegingen (trillingen), in het bijzonder seismische golven, die de transducent moet opnemen, tot nul wordt gereduceerd door de krachtwerking op het beweegbare systeem veroorzaakt door elektromagnetische interaktie tussen het in de terugkoppelketen opge-ncrnen spoelsysteem en de magneet structuur." blz. 9» regel 30 : de zinsnede "de vrije weglente van" schrappen blz. 9» regel 32 t/m 34 : .... gereduceerd." vervangen door "structuur staat stil ten opzichte van de behuizing wanneer de magnetische transducent een op te nemen mechanische trilling ondergaat." blz. 10, regel 2 : het woord "verplaatsing" vervangen door "trilling" blz. 10, regels 24, 25 : de aldaar voorkomende zinsnede "De maximale tril lingen, die met een transducent volgens de uitvinding kan worden opgenomen is in feite" vervangen door het volgende "De amplitude, dynamiek en het frequen-tiebereik van de trillingen, die met een transducent volgens de uitivinding kunnen worden opgenomen, zijn in feite" blz. 10, regel 31 : het woord "houden” vervangen door "houden ten opzichte van de behuizing." blz. l4, regels 1,2 : het woord "verplaatsingen" vervangen door "trillingen" blz. 14, regel 6 : de zinsnede "coaxiaal en in eikaars verlengde gelegen" schrauuen -ά- blz. 1U, regel 9 : na het woord "magneetstructuur" inlassen "en het spoelsysteem" blz. 15» regels 7 t/m 12 : vervangen door het volgende "verbonden, waarbij een en ander zodanig is ingericht, dat het snel-5 heidsverschil tussen het ten opzichte van het huis beweegbare gedeelte en het huis, tot nul wordt gereduceerd door een krachtwerking op het beweegbare gedeelte, en zoals veroorzaakt door de elektromagnetische interaktie tussen genoemde, andere 10 in de terugkoppelketen opgenomen spoel van het spoelsysteem en de magneet structuur."