NO154851B - Trykkfoelsom transduseranordning. - Google Patents

Trykkfoelsom transduseranordning. Download PDF

Info

Publication number
NO154851B
NO154851B NO803075A NO803075A NO154851B NO 154851 B NO154851 B NO 154851B NO 803075 A NO803075 A NO 803075A NO 803075 A NO803075 A NO 803075A NO 154851 B NO154851 B NO 154851B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
transducer
recess
pressure
transducer device
air cannon
Prior art date
Application number
NO803075A
Other languages
English (en)
Other versions
NO803075L (no
NO154851C (no
Inventor
Augustus Henry Fiske Jr
Original Assignee
Bolt Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bolt Associates Inc filed Critical Bolt Associates Inc
Publication of NO803075L publication Critical patent/NO803075L/no
Publication of NO154851B publication Critical patent/NO154851B/no
Publication of NO154851C publication Critical patent/NO154851C/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/10Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/14Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force of explosions; for measuring the energy of projectiles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/02Generating seismic energy
    • G01V1/133Generating seismic energy using fluidic driving means, e.g. highly pressurised fluids; using implosion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/24Recording seismic data
    • G01V1/26Reference-signal-transmitting devices, e.g. indicating moment of firing of shot

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Denne oppfinnelse angår generelt en trykkfølsom transduser-ariordning for overvåkning av avfyring av en luftkanon som brukes ved generering av seismisk energi i et medium for å bestemme det virkelige avfyringsøyeblikket for luftkanonen.
Ved seismiske undersøkelser blir luftkanoner anvendt til å generere kraftige seismiske energipulser for å undersøke underjordiske geologiske forhold og formasjoner i jorden. For dette formål blir en eller flere slike luftkanoner hver ladet med trykkgass, vanligvis komprimert luft, som blir midlertidig lagret i dem. Ved det ønskede "skuddøyeblikk" blir luftkanonene avfyrt, og trykkgassen blir plutselig frigjort i det om-givende medium. på denne måten blir kraftige seismiske energipulser generert som er istand til å trenge dypt inn i under-grunnsmateriale for å bli reflektert og refraktert av de forskjellige geologiske lag og formasjoner- De reflekterte og re-frakterte pulsene blir avfølt og registrert for å frembringe informasjon og data om de geologiske forhold og formasjoner.
For mange anvendelser ved seismiske undersøkelser både til lands og til vanns, har man funnet det fordelaktig å generere en flerhet av seismiske energipulser fra en gruppe luftkanoner for å frembringe et sammensatt seismisk signal med forutbestemt amplityde- og frekvensinnhold og i romlige eller gruppe-arrangementer. Ved marine seismiske undersøkelser kan det anvendes en gruppe luftkanoner med forskjellige avfyringskammervolum for å frembringe et sammensatt seismisk signal med forutbestemt frekvensfordeling ettersom luftkanoner med forskjellige avfyringskammervolum genererer seismiske energipulser med forskjellige energispektre. Ved slike anvendelser samt slike hvor luftkanoner blir avfyrt gjentatte ganger eller avfyrt i rekkefølge, er det ønskelig å styre tidsmessig de magnetstyreventilene som brukes til å utløse avfyringen av de respektive luftkanoner.
Ytterligere bakgrunnsstoff vedrørende luftkanoner og magnetventiler finner man i US-patent nr. 3 249 177, 3 379 2 73, 3 779 335, 3 588 039, 3 653 460, 3 997 021 og 4 038 630.
Tidligere er det blitt gjort forsøk på å synkronisere tidsinnstillingen av de magnetstyrte ventilene som utløser de enkelte luftkanoner. Det tidspunkt ved hvilket et solenoid-stempel virkelig blir aktivert som respons på et elektrisk signal, vil imidlertid variere med hver ventil, og dessuten er der ytterligere variable forårsaket av den mekaniske konstruk-sjonen av hver luftkanon, slik som dimensjonsmessige toleranse-variasjoner, slitasje av deler, små forskjeller i beveget masse, forskjellig friksjon for bevegede deler osv. Når de enkelte luftkanoner i virkeligheten ikke arbeider i overensstemmelse med de forutsatte nøyaktige tidsmessige forhold, så er ikke de nedadgående seismiske bølgene i samsvar med det forutbestemte undersøkelsesprogrammet, og det oppnås resultater som er mindre enn optimale. Hvis for eksempel undersøkelsesprogrammet krever at alle luftkanonene skal avfyres synkront og de ikke er synkroniserte, så er de nedadgående seismiske bølgene feil-innrettet. Feilinnretting kan medføre reduksjon i total amplityde av de nedadgående seismiske bølgene eller forårsake generering av seismiske bølger med uønskede frekvens-spektre, eller begge deler, noe som resulterer i datainnsamling med redusert gjennomtrengning og oppløsning.
En løsning på problemet med unøyaktig avfyringsøyeblikk ("skuddøyeblikk") som er beskrevet i US-patentene nr. 4 034 827 og 4 047 591, har vært å avføle bevegelse av et gassfrigjørende skyveorgan i hver luftkanon ved magnetiske, elektromagnetiske eller elektrostatiske felteffekter for å fastslå det nøyaktige avfyringsøyeblikk for hver enkelt luftkanon. De avfyringssig-nalene som tilføres de respektive magnetventiler i luftkanonene, blir så forsinket eller fremskyndet i forhold til hverandre ved etterfølgende avfyringer for å synkronisere eller bringe i korrekt rekkefølge avfyringene av de respektive luftkanoner. I disse patentene er luftkanonene modifisert slik at det kan settes opp et felt, slik som et magnetfelt. Luftkanon-ene er videre modifisert slik at variasjoner i feltet bevirket av bevegelse av skyveorganet, kan detekteres.
I det siste avsnittet i hvert av de ovennevnte patenter er det listet opp mulige arrangementer for frembringelse av magnetiske, elektromagnetiske eller elektrostatiske felt og for avføling av variasjoner i feltene. En hovedulempe ved hver av de utførelsesformene som er antydet i disse patentene, er at det er nødvendig med en eller flere komplekse modifikasjoner av selve luftkanonen. Slik modifikasjon av en luftkanon for å innbefatte anordninger for generering av et mag-netisk, elektromagnetisk eller elektrostatisk felt pluss anordninger for å avføle variasjoner i vedkommende felt, er vanligvis kompliserte fremgangsmåter som ikke kan utføres av det mannskapet som betjener kanonene, og slike modifikasjoner av luftkanoner er kostbare, videre er enhver reparasjon utført av et betjeningsmannskap på en føler som er bygget inn i luftkanonen både tidkrevende og kostbar.
I US-patentsøknadene nr. 917 792 (bevilget som US-patent nr. 4 210 222) og 917 794, som begge ble inngitt 22. juni 1978, er det beskrevet hvordan og hvorfor en trykktransduser med fordel kan brukes til å overvåke avfyringen av de enkelte luftkanoner i en gruppe luftkanoner som brukes ved seismiske under-søkelser. Den sistnevnte av disse søknadene beskriver et magnetventilhus forsynt med en sokkel med innmontert trykkføler-transduser. En passasje som strekker seg fra sokkelen gjennom huset kommuniserer med en passasje som fører inn i luftkanonen for å overføre til transduseren trykkvariasjoner som oppstår inne i luftkanonen når den blir avfyrt. Den plane sirkulære endeflaten til den trykkfølsomme transduseren er posisjonert transversalt i forhold til aksen til den passasjen som fører fra luftkanonen. En meget stor trykkpuls blir påført den plane enden av transduseren når luftkanonen avfyres.
Når luftkanonen blir avfyrt, er det også involvert store aksiale akselerasjonskrefter idet luftkanonen rekylerer under den hurtige akselerasjonen av skyveorganet i avfyringsøyeblik-ket. Følgelig må transduseren være istand til å motstå svære akselerasjonskrefter når luftkanonen blir avfyrt. For å kunne mestre slike akselerasjoner er den trykkfølsomme transduseren dannet av flere skiver av piezoelektrisk materiale med om-vendte polariteter slik at den dermed ikke reagerer på aksial akselerasjon. Disse skive-elementene er elektrisk forbundet slik at når de påvirkes av trykkforandringer fra luftkanonen, er spenningene som genereres av de enkelte skiver additive.
En utførelsesform med flere lag eller skiver for den trykkføl-somme transduseren er vanskeligere å fremstille, er utsatt for brudd og er mindre robuste enn følere med enkeltkrystaller.
Den foreliggende oppfinnelse er rettet på en forbedring av den anordning som er beskrevet i forannevnte US-patentsøknad.
Uttrykket "gass" blir her brukt i en vid betydning for å ■ innbefatte ethvert gassformig fluidum som kan anvendes i en luftkanon, og det omfatter (men er ikke begrenset til) luft, damp, nitrogen, karbondioksyd, gassformige forbrenningsproduk-ter, og blandinger av disse.
Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en føler for avføling av bevegelse av et luftkanonskyve-organ for å signalere avfyringsøyeblikket for luftkanonen,
idet en slik føler krever små eller ingen modifikasjoner av den grunnleggende luftkanonkonstruksjon og muliggjør enkel ut-skiftning av føleren.
Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret trykkfølsom transduseranordning for å bestemme avfyringsøyeblikket for en luftkanon, og som er robust, som ikke krever noen komplisert modifikasjon av den grunnleggende luftkanonkonstruksjon, og som gjør det enkelt å skifte ut føleranordningen.
Det er ytterligere et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret trykkfølsom transduseranordning for en luftkanon som kan motstå de store aksele-ras jonskrefter som genereres under avfyring av luftkanonen, og som kan frembringe nøyaktig og pålitelig informasjon vedrørende skuddøyeblikket når luftkanonen blir avfyrt.
Nærmere bestemt angår således oppfinnelsen en anordning til å bestemme avfyringstidspunktet for en luftkanon ved å avføle trykkendringer som opptrer når denne avfyres, men uten å reagere på mekanisk akselerasjon som opptrer i en forutbestemt retning. Det nye og særegne ved transduseranordningen ifølge oppfinnelsen består i første rekke i et organ som har en frontoverflate innrettet til å eksponeres for fluidum som utsettes for plutselig trykkstøt ved den nevnte avfyring, hvilket organ har minst én fordypning som strekker seg inn i organet for frontoverflaten og er innrettet til å kommunisere med en passasje inn i luftkanonen, en trykkfølsom transduser montert i organet adskilt fra og nær den nevnte fordypning med transduserens nøytrale akse for løpende parallelt med fordypningen og likeledes parallelt med den nevnte forutbestemte retning som den nevnte mekaniske aksele rasjon opptrer i, slik at plutselige trykkstøt i det nevnte fluidum blir overført til fordypningen og nedbøyer det nevnte organ på tvers av den nøytrale akse for den trykkfølsomme transduser for å frembringe et elektrisk signal som indikerer tidspunktet for opptreden av trykkstøtet, mens enhver nevneverdig respons på den nevnte mekaniske akselerasjon blir unngått.
Den foreliggende konstruksjon har den fordel at det ikke er nødvendig å benytte flerlagsskiver som er forbundet motsatt hverandre for å kunne mestre akselerasjonsproblemet. Følgelig tillater den foreliggende oppfinnelse bruk av et enkelt krys-tall som er nøyaktig, pålitelig og har en robust konstruksjon.
Oppfinnelsen og ytterligere trekk, formål og fordeler ved denne vil fremgå av den følgende beskrivelse i forbindelse med de vedføyde tegninger, der: Figur 1 viser et aksialt tverrsnitt, med visse deler tatt vekk, av den trykkfølsomme transduseranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er et oppriss av forenden til den trykkfølsomme transduseranordningen på figur 1; Figur 3 er et sideriss av forveggen som er montert i en ende av huset til den trykkfølsomme transduseranordningen på figur 1; Figur 4 er et tverrsnitt tatt langs linjen 4-4 på figur 1; Figur 5 viser et planriss av undersiden av det die lek tri ske kretsmonteringskortet for transduseranordningen på figur 1; Figur 6 viser et forstørret aksialt tverrsnitt tatt langs linjen 6-6 på figurene 1 og 4 og sett fra en retning perpendikulært til den som er vist på figur 1; Figur 7 er en perspektivskisse med deler tatt vekk, av en utførelsesform av den trykkfølsomme transduseranordningen i ifølge oppfinnelsen; Figur 8 er et elektrisk kretsskjema over en transduser-krets som anvendes i denne utførelsen av den foreliggende oppfinnelse,- og Figur 9 er et elektrisk kretsskjema over en utførelses-form av en kraftforsyning som kan brukes sammen med den transduserkretsen som er illustrert på figur 8.
Den trykkfølsomme transduseren ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse utgjør en forbedring i forhold til den anordningen som er vist og beskrevet i den nevnte US-patentsøknad nr. 917 794 og kan følgelig monteres på lignende måte i en sokkel i et magnetventilhus. En slik sokkel kommuniserer med en passasje som fører inn i en luftkanon for av-føling av et plutselig trykkstøt i luftkanonen som inntreffer ved avfyringen av luftkanonen for overvåkning av tidspunktet for en slik•avfyring. Følgelig er de spesielle konstruksjoner av magnetventilen og av luftkanonen som ikke utgjør noen del av den foreliggende oppfinnelse, ikke illustrert for å for-enkle den følgende beskrivelse. Alt som er nødvendig for å få en klar forståelse av den foreliggende oppfinnelse, er å vite at den trykkfølsomme transduseranordningen er anordnet for å ha sin forende i forbindelse med et fluidum i hvilket det opptrer trykkstøt som skal overvåkes av anordningen.
Det vises nå til figur 1 hvor den trykkfølsomme transduseranordningen 10 omfatter et hylseformet hus 12 som ved sin signalutgangsende er lukket med en hette 14 og som ved sin forende er lukket ved hjelp av en sylindrisk forvegg 16. Det hylseformede huset, hetten og den sylindriske forveggen, henholdsvis 12, 14 og 16, er fremstilt av et passende materiale slik som sort anodisert duraluminium A17075-T6 som er robust og som tilveiebringer beskyttelse mot korrosjon for slike anvendelser som bruk ved marine seismiske undersøkelser.
Forveggen 16 har en ringformet fordypning 18 som omgir veggen og inneholder en O-ringtetning 20 som hindrer fluidum-strøm forbi anordningen 10 i den sokkelen den er montert i i magnetventilhuset på en luftkanon (ikke vist).
Som det fremgår tydeligst av figurene 2 og 4, og særlig figur 6, omfatter forveggen 16 en aksial nedadrettet fordypning 22 som er flankert på hver side av aksiale oppadrettede fordypninger 24 og 26 som strekker seg fra frontflaten 27 av forveggen 16 og er anordnet for å være i forbindelse med en passasje som fører inn i et kammer i en luftkanon i hvilken en plutselig trykkendring inntreffer ved avfyringstidspunktet. Den nedadrettede aksiale fordypningen 22 er anordnet mellom de to fordypningene 24 og 26, men den strekker seg ikke helt gjennom forveggen 16.
Figur 3 illustrerer utstrekningen av hver av disse fordypningene 22, 24 og 26 med prikkede linjer, mens figur 6 klart indikerer den relative utstrekning og den parallelle be-liggenhet av de samme fordypningene. Som et eksempel kan de tre fordypningene eller slissene ha en dybde på 6,4 mm og en sideveis bredde på 1,6 mm. Som man vil se av figurene 2 og 4, er den nedadrettede fordypningen 2 2 lenger i sideretningen enn fordypningene 24 og 26. Som vist på figur 2 er diameteren av den plane endeflaten 2 7 i hvilken fordypningene 24 og 26 er anordnet, tilnærmet 8,76 millimeter.
Den sentrale aksialt innrettede fordypningen 22 som strekker seg nedover, er tilpasset til å romme en trykkfølsom transduser 30 i hvilken det blir frembrakt en spenning mellom over-flatene av et fast dielektrisk materiale 31 når det påføres en mekanisk påkjenning. Denne effekten som kan beskrives som den velkjente "piezoelektriske effekt", er blitt funnet i forskjellige polykrystallinske kjeramiske materialer, hvorav det best kjente antagelig er bariumtitanat som, når det forpolariseres ved påtrykning av et tilstrekkelig sterkt ensrettet felt, tjener som et utmerket omformingselement. For den foreliggende anvendelse er det funnet at blyzirkontitanat er det best egne-de kjeramiske materiale for den piezoelektriske skiven eller platen 31 i transduseren 31. Som et eksempel kan den piezoelektriske platen eller skiven 30 være kvadratisk med mål 4 mm x 4 mm og med en tykkelse på 0,512 mm. Dette materialet er kommersielt tilgjengelig fra E.B.L. Company, Inc., 91 Tolland Street, East Hartford, Connecticut, USA under den kommersielle betegnelsen "Glennite" (registrert varemerke) kjeramisk sammensetning nr. G-1500.
Den piezoelektriske skiven 31 som er best synlig på figurene 6 og 7, har et par elektroder 32 og 34 som er loddet fast til skiven. Elektrodene kan omfatte messingblikkmateriale med en tykkelse på 0,050 mm. Elektroden 34 har et loddeøre 36 ut-formet ved sin øvre ende. Dette loddeøret 36 er ombøyd og strekker seg ned over den øvre enden av et lite dielektrisk belegg 38. Elektroden 32 er forbundet til en tunge 42 av et dielektrisk kort 40 som tjener som monterings- og koblings-kort. Elektriske ledere 44 og 46 (figur 6) er loddet henholdsvis til elektroden 32 og til loddeøret 36 på elektroden 34. Hele denne transduseren 30 er montert i den sentralt anordnede nedadrettede aksiale fordypningen 22 i forveggen 16. Tungen 42
av det dielektriske kortet 40 og det dielektriske belegget 38 tjener til å isolere elektrodene 32 og 34 fra den metalliske forveggen for å forhindre kortslutning av den piezoelektriske skiven 31.
Det skal bemerkes at den nøytrale aksen eller planet til skiven 31 strekker seg parallelt med de langsgående aksene til de trykkfølende fordypningene 24 og 26, og følgelig er transduseren 30 ikke følsom for aksial akselerasjon forårsaket av avfyringen av luftkanonen. Trykkpulsene som forårsakes av avfyringen av luftkanonen, bevirker en sammentrykning av den piezoelektriske transduseren 30 for frembringelse av den mekaniske påkjenning i denne som genererer en spenning.
Som vist på figur 4 har alle de tre fordypningene 22, 24 og 26 en oval form sett i tverrsnitt og er parallelt orienter-te. Det er derfor et par forholdsvis tynne partier 51 og 53 av forveggen som er anbrakt på motstående sider av transduseren 30 . I virkeligheten ligger transduseren 30 som et lag mellom disse tynne veggpartiene 51 og 53 og blir klemt sammen når disse partiene 51 og 53 samtidig blir bøyd mot hverandre av en trykkpuls. Et epoksymateriale (ikke vist) fyller den sentrale fordypningen omkring transduseren 30, og derfor vil bøyning av de tynnveggede partiene 51 og 53 (se også figur 6) mot hverandre umiddelbart påføre mekanisk trykk-kraft på transduseren 30.
Figur 8 er et illustrerende elektrisk kretsskjema for den beskrevne transduseranordningen. En avstemningskondensator 48 er ved hjelp av ledere 44 og 46 koblet hhv. til elektrodene 32 og 34 til transduseren 30. En trimmekondensator 50 er koblet over kondensatoren 48 som virker sammen i parallell, for å inn-stille følsomheten og frekvensresponsen til den piezoelektriske transduseren 30. En utgang fra transduseren 30 blir til-ført basisen i transistor 52 som har forspenningsmotstander 56 og 54 koblet mellom emitter-base og kollektor-base-overgangene til transistoren 52. En likestrøms (dc) kraftforsyning er ved hjelp av lederne 55 og 57 koblet mellom transistorens 52 emitter og kollektor. Disse forskjellige kretselementene er vist montert på motsatte sider av kretskortet 40 på figurene 1 og 5.
En regulert konstant likestrømforsyning (figur 9) tilveiebringer en arbeidsspenning til kretsen på figur 8. Denne kraftforsyningen omfatter en transformator 60 med en primær-vikling 62 for forbindelse til en 115 volt vekselstrømfor-syning, og en 30 volt sentertappet sekundærvikling 64. Et par likerettere 66 og 68 kobler sekundærviklingen 64 gjennom en RC-krets sammensatt av kondensator 70 og motstand 72 som filt-rerer den likerettede utgangen fra sekundærviklingen før den påtrykkes en zenerdiode 74. Den konstante utgangsspenningen fra zenerdioden 74 blir tilført gjennom en konstantstrømdiode 76 til pluss og minus mateledningene 55 og 57 som fører til transduserkretsen på figur 8. En utgangskoblings-kondensator 80 er tilveiebrakt for å koble utgangen av transistor 52 til en indikerings- og styrekrets som frembringer informasjon om avfyringstidspunktet. Som et alternativ til kraftforsyningen på figur 9, kan det være tilveiebrakt et batteri som er koblet gjennom en konstantstrømdiode 76 og leverer strøm over lednin-gene 55 og 57 til transduseranordningen på figur 8.
Som et illustrerende eksempel kan verdiene til kretskom-ponentene som er beskrevet, være:
Etter at den piezoelektriske transduseren 30 og de kretselementene som er beskrevet på figur 8 er montert på kretskortet som vist på figurene 1 og 5, blir kretskoblingskortet 40 anbrakt inne i huset 12 med transduseren 30 anbrakt i den nedadrettede fordypningen 22 i sylinderendeveggen 16. Hetten 14 lukker den øvre enden av huset 12 og et epoksymateriale blir brukt for fullstendig å innkapsle kretskortet 40 og det indre av huset 12 med fyllmaterialet 82 (figur 1) for å isolere de forskjellige elementene fra huset og for å gjøre hele den trykkfølsomme transduseranordningen 10 robust.
Når en luftkanon som den trykkfølsomme transduseranordningen 10 overvåker, blir avfyrt, mottar fluidumet (vanligvis
luft) i fordypningene 24 og 26 meget store trykkstøt fra luftkanonen. Dette trykket bøyer de tynnveggete partiene 51 og 53, og det blir således påført begge sidene av den piezoelektriske skiven 31 hvis nøytrale akse eller plan er parallelt med aksen til de trykkfølende fordypningene 24 og 26. Dette trykket klemmer i virkeligheten skiven 31 sammen fra begge sider og genererer dermed en spenning som svarer til avfyringstidspunk-
tet for luftkanonen.
Kraftforsyningskretsen som er vist på figur 9, tilveie-
bringer en konstant strøm i lederne 55, 57 og gjennom transis-
toren 52. I dette eksempelet leverer kretsen omkring 4 milli-
amper gjennom transistoren 52. Denne transistoren er innstilt
slik at med denne konstante strømstyrken er der en nullpunkt forspenningssignal-spenning på omkring 12 volt mellom emitter og ko Hek to r-k lemmene .
Når transduseren 30 reagerer på trykkforandringen, påvir-
ker den spenningen som genereres av transduseren, forspennings-punktet til transistoren 52 og bevirker dermed en variasjon (utsving) i spenningen som opptrer over emitter- og kollektor-klemmene.
Det skal bemerkes at spenningsforsterkningen til transis-torkretsen er litt mindre enn en, men effektforsterkningen er betydelig, og derfor blir den forsterkede utmatningen fra transduseren levert til lederne 55 og 57 ved et forholdsvis lavt impedansenivå. Et slikt forholdsvis lavt impedansenivå er meget ønskelig for å minske linjestøy og forbedre signal/- støy-forholdet.
Man vil forstå at andre forsterkerkretser som kan tilveiebringe effektforsterkning ved en forholdsvis lav utgangsimpe-
danse, kan anvendes istedet for den kretsen som er vist på fi-
gur 8. For eksempel kan det anvendes en transistorkrets i Darlingtonkobling.
Blant fordelene med å ha-begge sidene av transduseren 30 elektrisk isolert fra "jord" er at interferens fra sporadiske elektriske signaler som opptrer i omgivelsene, blir unngått.
Med andre ord blir opptagelse av forstyrrelser fra omgivelsene minimalisert.
I den foreliggende konstruksjon forhindrer innrettingen
av planet eller den nøytrale aksen til transduserelementet med aksene til de trykkfølsomme passasjene som kommuniserer med luftkanonen, at transduseren reagerer på akselerasjonskraften under avfyringen av luftkanonen. Følgelig er det ikke nødven-
dige med noe sammensatt flerskiveanordning for å kompensere for responsen på slike akselerasjoner. Den foreliggende oppfinnelse muliggjør følgelig en robust, følsom og forenklet konstruksjon og tilveiebringer en krets der begge sidene av sig-
naloverføringslinjene 55 og 57 er isolert fra jordpotensial.
Siden andre endringer og modifikasjoner som kan gjøres
for tilpasning til spesielle arbeidsbetingelser og omgivelser, vil fremgå klart for fagfolk på området, er ikke oppfinnelsen begrenset til de eksempler som er valgt for å illustrere oppfinnelsen, og den dekker derfor alle endringer og modifikasjoner som ikke utgjør et avvik fra rammen for og ideen bak oppfinnelsen.

Claims (11)

1. Trykkfølsom transduseranordning til å bestemme avfyringstidspunktet for en luftkanon ved å avføle trykkendringer som opptrer i luftkanonen når denne avfyres, men uten å reagere på mekanisk akselerasjon som opptrer i en forutbestemt retning, karakterisert ved et organ (16) som har en frontoverflate (27) innrettet til å eksponeres for fluidum som ut settes for plutselig trykkstøt ved den nevnte avfyring, hvilket organ har minst én fordypning (24, 26) som strekker seg inn i organet fra frontoverflaten (27) og er innrettet til å kommunisere med en passasje inn i luftkanonen, en trykkfølsom transduser (30) montert i organet adskilt fra -og nær den nevnte fordypning med transduserens nøytrale akse forløpende parallelt med fordypningen og likeledes parallelt med den nevnte forutbestemte retning som den nevnte mekaniske akselerasjon opptrer 1. slik at plutselige trykkstøt i det nevnte fluidum blir over-ført til fordypningen og nedbøyer det nevnte organ på tvers av den nøytrale akse for den trykkfølsomme transduser for å frembringe et elektrisk signal som indikerer tidspunktet for opptreden av trykkstøtet, mens enhver nevneverdig respons på den nevnte mekaniske akselerasjon blir unngått.
2. Transduseranordning ifølge krav 1, karakterisert ved at organet (16) har to adskilte parallelle fordypninger (24 og 26) som strekker seg inn i organet fra frontflaten (2 7) av organet, og ved at transduseren (30) er anordnet midtveis mellom fordypningene.
3. Transduseranordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at organet er et hode med et sylindrisk hus (12) som strekker seg bakover fra hodet, idet aksen til det sylindriske huset er parallell med nevnte nøy-trale akse, og ved at hodet og huset danner en hylselignende anordning anordnet for innføring i en sokkel som kommuniserer med en passasje i luftkanonen som inneholder det fluidum som trykkstøtene vil oppstå i.
4. Transduseranordning ifølge krav 3, karakterisert ved at organet har en bakre fordypning (22) som strekker seg inn i organet fra den bakre over-flaten, idet transduseren (30) er montert i denne bakre fordypningen, og ved at der er et tynnvegget parti (51 eller 53) av organet mellom hver frontfordypning (24 eller 26) og den bakre fordypningen (22), idet dette tynnveggete partiet kan bøyes av trykkstøt i fluidumet som frontoverflaten er eksponert for.
5. Transduseranordning ifølge krav 4, karakterisert ved at frontfordypningen (24 eller 26) er langsstrakt sett i en retning perpendikulært til frontoverflaten, og ved at den bakre fordypningen (22) er mer langsstrakt enn hver frontfordypning.
6. Transduseranordning ifølge krav 3, 4 eller 5, karakterisert ved at der er to adskilte parallelle frontfordypninger (24 og 26) og den bakre fordypningen ligger mellom de to frontfordypningene.
7. Transduseranordning ifølge krav 6, karakterisert ved at fordypningene har en oval langsstrakt form sett i en retning perpendikulært til front-overf la ten, og ved at de langsstrakte ovalt formede fordypningene har sine hoveddimensjoner orientert parallelle med hverandre for å avgrense et par tynne parallelle veggpartier (51, 53) mellom hvilke transduseren (30) ligger i nevnte bakre fordypning (2 2) .
8. Transduseranordning ifølge krav 3, 4, 5, 6 eller 7, karakterisert ved at transduseren omfatter en skive (31) av piezoelektrisk materiale med elektroder (32, 34) montert på motstående sider av skiven, idet elektrodene er elektrisk isolert fra sidene til den bakre fordypningen (22) ved hjelp av dielektriske belegg (38 og 42), og ved at elektrodene er i direkte mekanisk forbindelse med sidene av den bakre fordypningen gjennom de dielektriske tslegg, hvorved skiven vil bli trykket sammen ved bøyning av partiet av organet (51 eller 53) mellom den bakre fordv^pningen og en frontfordypning (24 eller 26).
9. Transduseranordning ifølge krav 8, karakterisert ved at et av de dielektriske belegg er et tungeformet utspring (42) på et kretskort (40) på hvilket elektriske.signalresponskretser for transduseren er montert.
10. Transduseranordning ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at det piezoelektriske materialet er blyzirkonattitanat.
11. Transduseranordning ifølge krav 9, karakterisert ved at respbnskretsen som er montert på det dielektriske kortet (40) omfatter en kondensator (48) og en trimmekondensator (50) koblet over skiven av piezoelektrisk materiale for å avstemme responsen til transduseren, en halvlederanordning (52) koblet for å motta utmatningen fra skiven og anordnet for å koble nevnte utmatning til en utnyt-telseskrets, og motstandsanordninger (54, 56) montert på kortet og koblet til halvlederanordningen for å tilveiebringe en elektrisk forspenning for halvlederanordningen.
NO803075A 1979-10-24 1980-10-14 Trykkfoelsom transduseranordning. NO154851C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/087,659 US4286687A (en) 1979-10-24 1979-10-24 Air gun firing sensor apparatus and system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO803075L NO803075L (no) 1981-04-27
NO154851B true NO154851B (no) 1986-09-22
NO154851C NO154851C (no) 1987-01-07

Family

ID=22206490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO803075A NO154851C (no) 1979-10-24 1980-10-14 Trykkfoelsom transduseranordning.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4286687A (no)
JP (1) JPS5666778A (no)
CA (1) CA1145841A (no)
DE (1) DE3039624A1 (no)
FR (1) FR2468112B1 (no)
GB (1) GB2068559B (no)
NO (1) NO154851C (no)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4599712A (en) * 1983-03-15 1986-07-08 Bolt Technology Corporation Modular airgun array method, apparatus and system
US4757482A (en) * 1983-03-15 1988-07-12 Bolt Technology Corporation Modular airgun array method, apparatus and system
US4556120A (en) * 1983-06-20 1985-12-03 Exxon Production Research Co. Modular gas-powered subsea seismic source
US4620438A (en) * 1983-12-15 1986-11-04 Texas Instruments Incorporated Cylinder pressure transmitter for an internal combustion engine
US4767960A (en) * 1983-12-15 1988-08-30 Texas Instruments Incorporated Cylinder pressure transmitter for an internal combustion engine
US4645965A (en) * 1984-10-26 1987-02-24 Texas Instruments Incorporated Cylinder pressure transmitter for an internal combustion engine
US4590400A (en) * 1984-10-26 1986-05-20 Texas Instruments Incorporated Piezoelectric cylinder pressure transmitter
US4570097A (en) * 1984-10-26 1986-02-11 Texas Instruments Incorporated Electrical connections for a piezoelectric pressure transmitter for an internal combustion engine
US4567395A (en) * 1984-10-26 1986-01-28 Texas Instruments Incorporated Piezoelectric pressure transmitter for an internal combustion engine
US4939704A (en) * 1988-05-04 1990-07-03 Chelminski Stephen V Method, system and apparatus producing powerful seismic energy impulses by implosion useable in wells in the earth
US6286612B1 (en) * 1999-10-01 2001-09-11 Adrien P. Pascouet Shutoff valve for marine acoustic generator
US20050252944A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-17 Stephen Patrick Pneumatic fastener driving system with self-contained gas source
US10088582B2 (en) * 2014-02-10 2018-10-02 Cgg Services Sas System and method for generating simultaneous plural frequencies in seismic exploration
US11327188B2 (en) * 2018-08-22 2022-05-10 Saudi Arabian Oil Company Robust arrival picking of seismic vibratory waves
US11215418B1 (en) * 2019-08-30 2022-01-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Firing pin indent gauge

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR91705E (fr) * 1965-05-22 1968-08-02 Inst Francais Du Petrole Capteurs de pression insensibles aux bruits parasites
US3548314A (en) * 1967-12-21 1970-12-15 Univ Ohio Piezoelectric pulse amplifier
US3561831A (en) * 1969-12-03 1971-02-09 Columbia Research Lab Inc Transducer system for detecting changes in applied forces
US4047591A (en) * 1975-04-03 1977-09-13 Texas Instruments Incorporated Air gun monitoring and synchronizing method and apparatus
GB1533749A (en) * 1976-02-05 1978-11-29 Shell Int Research Apparatus for controlling the moment of firing a seismic source
US4210222A (en) * 1978-06-22 1980-07-01 Bolt Associates, Inc. Air gun monitoring method and apparatus
US4240518A (en) * 1978-06-22 1980-12-23 Bolt Associates, Inc. Method and apparatus for monitoring and controlling a multiplicity of air guns for seismic surveying

Also Published As

Publication number Publication date
DE3039624C2 (no) 1989-08-31
GB2068559A (en) 1981-08-12
CA1145841A (en) 1983-05-03
US4286687A (en) 1981-09-01
DE3039624A1 (de) 1981-05-21
FR2468112A1 (fr) 1981-04-30
FR2468112B1 (fr) 1985-08-30
JPS5666778A (en) 1981-06-05
NO803075L (no) 1981-04-27
NO154851C (no) 1987-01-07
GB2068559B (en) 1983-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO154851B (no) Trykkfoelsom transduseranordning.
AU2008202763B2 (en) Acoustic transmitter comprising a plurality of piezoelectric plates
GB2023829A (en) Method and apparatus for monitoring and controlling a multiplicity of air guns for seismic surveying
US2514297A (en) Apparatus for observing the conduct of a projectile in a gun
US20190064376A1 (en) Seismic Sensor
US4047591A (en) Air gun monitoring and synchronizing method and apparatus
US4210222A (en) Air gun monitoring method and apparatus
US7864629B2 (en) Monopole acoustic transmitter comprising a plurality of piezoelectric discs
US4106585A (en) Air gun firing control
US3019397A (en) Pressure responsive device combined with positive feedback oscillator circuit
US3184955A (en) Explosive driven conical shock tube
US3158372A (en) Signaling device for scoring gunnery target practice
KR102418814B1 (ko) 유효사격 판정장치
EP3168652B1 (en) Hermetically sealed hydrophones with very low acceleration sensitivity
US4402382A (en) Air gun fire time sensor
US4637000A (en) Depth transducer protective assembly
US4684888A (en) Apparatus subject to random accelerative motion for sensing motion of a magnetically susceptible part
US6470997B1 (en) Apparatus and method for eliminating electrical noise in the fire detect timing signal of an air gun
US4505153A (en) Recoil transducer fixture
US5592440A (en) Compact sleeve air gun
US4405033A (en) Fail-safe methods for generating a pulse indicating the precise moment of firing of a gas exhausting gun
US4427091A (en) Fail-safe circuit mechanism for generating a pulse indicating the precise moment of firing of a gas exhausting gun
Kramer et al. Seismic energy sources
Dove et al. Calibration and Evaluation of Accelerometers in the 10,000 g to 100,000 g Range
Kent et al. The Use of the Piezoelectric Gage in the Measurement of Powder Pressures