RU2022303C1 - Пьезоэлектрический геофон - Google Patents
Пьезоэлектрический геофон Download PDFInfo
- Publication number
- RU2022303C1 RU2022303C1 RU93011489A RU93011489A RU2022303C1 RU 2022303 C1 RU2022303 C1 RU 2022303C1 RU 93011489 A RU93011489 A RU 93011489A RU 93011489 A RU93011489 A RU 93011489A RU 2022303 C1 RU2022303 C1 RU 2022303C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- geophone
- piezoelectric element
- piezoelectric
- waveguides
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Использование: в горном деле, в частности в качестве средств контроля состояния горного массива при добыче полезного ископаемого и складирования отходов производства. Сущность изобретения: геофон содержит в качестве чувствительного элемента пьезоэлемент. Последний вместе с усилителем низкой частоты размещен в герметизированном корпусе. На корпусе закреплен волновод. Он может быть выполнен спиральным или петлеобразным. Длина волновода соответствует мощности контролируемого массива. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.
Description
Изобретение относится к горному делу, в частности к измерению акустической эмиссии, возникающей от внутренних разрушений горного массива, и может быть использовано при открытой и подземной добыче полезного ископаемого, а также на предприятиях, на которых в результате их производственной деятельности образуются отвалы, состоящие из скальных и смешанных пород.
Известен сейсмоприемник, содержащий размещенный в герметичном корпусе пьезоэлемент [1]. Корпус сейсмоприемника снабжен установочным штырем, предназначенным для механической связи с массивом. Данное устройство может быть использовано преимущественно для регистрации сигналов сейсмического диапазона.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пьезоэлектрический геофон, содержащий герметизированный цилиндрический корпус, в котором размещены пьезоэлемент, его держатель Г-образной формы, консольно соединенный с цилиндрическим корпусом, усилитель, выход которого соединен с кабелем, проходящим через герметизирующие уплотнители [2] . В цилиндрический корпус введены шарикоподшипник с осью и скользящий контакт, токопроводящее кольцо которого установлено на цилиндрическом корпусе и соединено с выходом усилителя, а контактный лепесток установлен на держателе и соединен с пьезоэлементом. Держатель пьезоэлемента закреплен на оси подшипника так, что центр тяжести держателя смещен относительно оси подшипника с возможностью свободного вращения на ней.
Известный геофон не позволяет принимать сигналы акустической эмиссии на больших расстояниях от него, особенно в трещиноватых и сыпучих средах. Установлено, что радиус приема сигналов в монолитных и слаботрещиноватых породах составляет 20-25 м, в сильно трещиноватых породах - 2-3 м, а в сыпучих материалах не превышает 0,5-1 м. Таким образом, известный геофон не позволяет получить достоверную информацию для оценки устойчивости сильнотрещиноватого горного массива и сыпучих скальных материалов.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы увеличить объем регистрируемых сигналов за счет увеличения области их приема. Это позволит иметь более достоверные представления об интенсивности протекающих процессов в горном массиве, а следовательно, повысит точность оценки его устойчивости.
На фиг.1 показан пьезоэлектрический геофон с закреплением волновода на цилиндрической поверхности его корпуса, продольное сечение; на фиг.2 - корпус пьезоэлектрического геофона с закреплением волновода на цилиндрической поверхности его корпуса, поперечное сечение; на фиг.3 - вариант закрепления волновода на цилиндрической поверхности его корпуса с помощью магнита; на фиг.4 - вариант закрепления волновода на цилиндрической поверхности его корпуса с помощью пружин; на фиг.5 - вариант закрепления волновода непосредственно к торцовой поверхности корпуса с помощью резьбового соединения; на фиг.6 - волновод, оснащенный стаканом для установки геофона, поперечное сечение; на фиг. 7 - волновод, один конец которого выполнен в виде спирали, надетой на корпус геофона; на фиг.8 - волновод, прикрепленный к боковой поверхности геофона посредством седла; на фиг.9 - волновод в виде спирали из прута; на фиг.10 - волновод из троса в виде петель, расположенных в вертикальной плоскости; на фиг. 11 - пьезоэлектрический геофон с закреплением двух волноводов на цилиндрической поверхности его, продольное сечение.
Пьезоэлектрический геофон (фиг.1) состоит из полого корпуса 1, держателя 2 с пьезоэлементом 3, двужильного кабеля 4 и волновода 5. С одного конца корпуса 1 закреплена герметизирующая втулка 6. В ней на резьбе установлена зажимная гайка 7. Во втулке 6 и зажимной гайке 7 выполнено центральное отверстие для кабеля 4. В гнезде втулки 6 помещена уплотнительная шайба 8 для герметизации кабеля 4. Держатель 2 прикреплен к корпусу 1 посредством перемычки 9. В ней выполнено отверстие, в котором запрессована диэлектрическая втулка 10 с отрезком провода 11. На держателе 2 с помощью диэлектрических прокладок 12 закреплен пьезоэлемент 3, токосъемники которого соединены с корпусом держателя 2 и через отрезок провода 11 с "общим плюсом" электрической схемы усилителя низкой частоты (на фигурах не показан).
Волновод 5 служит для аккумулирования и передачи сигналов акустической эмиссии, возникающих в горном массиве и на контакте волновод-массив, на пьезодатчик. Волноводы 5 могут быть выполнены из любых металлических изделий - прута и стержней различной формы поперечного сечения, троса, рельсов, труб или железобетонных изделий. Волноводами могут быть обсадные трубы при бурении в сильнотрещиноватых и насыпных массивах. При выполнении волновода из прута им может придаваться спиральная форма (фиг.9), а волноводы из троса могут укладываться одиночными или групповыми петлями (фиг.10) различного диаметра в горизонтальной или вертикальной плоскости. Волноводы 5 могут быть цельными или составными. Составные волноводы могут быть телескопические или шарнирные. Количество волноводов 5 может быть два (фиг.11) и более. Длина волноводов должна быть равна или больше контролируемой толщи массива и может достигать 200 м и более.
Геофон используют следующим образом.
Для оценки устойчивости отвалов скальных и смешанных пород в процессе строительства геофона и эксплуатации внутри него в горизонтальных и вертикальных плоскостях закладывают волноводы 5, концы которых выводят на поверхность. Длина волноводов 5 равна или больше контролируемой толщи массива. К выведенным на поверхность концам волноводов 5 прикрепляют корпус 1 геофона. Оператор надевает головные телефоны (на фигурах не показаны), присоединенные к усилителю низких частот, и включает электропитание. Выходы усилителя подключены к регистрирующему прибору (на фигурах не показан). Сигналы акустической эмиссии, возникающие в массиве в виде упругих колебаний, принимаются волноводы 5, передаются на корпус 1 и, в конечном счете, доходят до пьезоэлемента 3. В сыпучих породах волновод 5 не только передает акустические сигналы корпусу 1, но и сам является их генератором. Под воздействием колебаний на обкладках пьезоэлемента 3 возникает электрический потенциал, который поступает на вход усилителя низких частот, усиливается до необходимого значения для регистрации через головные телефоны или для записи регистрирующей аппаратурой. Об устойчивости исследуемого участка горного массива отвала оператор судит по количеству регистрируемых импульсов акустической эмиссии за промежуток времени, например за 5 мин. "Прослушав" массив на данном участке, оператор выключает источник питания пьезоэлектрического геофона и открепляет корпус 1 от волновода 5.
Изучение устойчивости горного массива в подземных условиях производят аналогично.
Поскольку волновод воспринимает сигналы акустической эмиссии на большой глубине горного массива по сравнению с корпусом 1, стало возможным регистрировать сигналы в большом объеме массива. Использование двух и более волноводов, а также волноводов спиральной и петлеобразной формы значительно увеличивает зону "прослушивания" массива.
Claims (4)
1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕОФОН, включающий пьезоэлемент, размещенный в герметизированном корпусе, и усилитель низкой частоты, входы которого соединены с токосъемниками пьезоэлемента, отличающийся тем, что геофон снабжен по крайней мере одним волноводом, конец которого закреплен на герметизированном корпусе, при этом волновод выполнен протяженным длиной не менее мощности контролируемой толщи массива.
2. Геофон по п.1, отличающийся тем, что волновод выполнен в виде спирали.
3. Геофон по п.1, отличающийся тем, что конец волновода выполнен в виде спирали, размещенной на герметизированном корпусе.
4. Геофон по п.1, отличающийся тем, что волновод выполнен в виде петель.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93011489A RU2022303C1 (ru) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Пьезоэлектрический геофон |
UA94041097A UA13971C2 (ru) | 1993-03-26 | 1994-03-22 | Пьезоэлектрический геофон |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93011489A RU2022303C1 (ru) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Пьезоэлектрический геофон |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022303C1 true RU2022303C1 (ru) | 1994-10-30 |
RU93011489A RU93011489A (ru) | 1995-04-20 |
Family
ID=20138132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93011489A RU2022303C1 (ru) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Пьезоэлектрический геофон |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2022303C1 (ru) |
UA (1) | UA13971C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101414011B (zh) * | 2008-12-03 | 2011-06-22 | 天津海声水下探测设备有限公司 | 一种深井压电检波器 |
CN111146546A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-12 | 东南大学 | 一种用于致裂岩石的充填介质压缩截面矩形波导 |
-
1993
- 1993-03-26 RU RU93011489A patent/RU2022303C1/ru active
-
1994
- 1994-03-22 UA UA94041097A patent/UA13971C2/ru unknown
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 3555503, кл. G 01V 1/16, 1971. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1734062, кл. G 01V 1/16, 1992. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101414011B (zh) * | 2008-12-03 | 2011-06-22 | 天津海声水下探测设备有限公司 | 一种深井压电检波器 |
CN111146546A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-12 | 东南大学 | 一种用于致裂岩石的充填介质压缩截面矩形波导 |
CN111146546B (zh) * | 2020-01-14 | 2021-10-08 | 东南大学 | 一种用于致裂岩石的充填介质压缩截面矩形波导 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA13971C2 (ru) | 1997-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100456035C (zh) | 基于爆破源的大坝无损检测系统 | |
CN103235335A (zh) | 一种强声脉冲测井系统 | |
US7336562B1 (en) | Sonic logging tool including receiver and spacer structure | |
AU611020B2 (en) | Material stress monitor | |
US6366537B1 (en) | Geophone and method for the study of eleastic wave phenomena | |
US5864099A (en) | Device for coupling a receiver system with the wall of a well | |
CN114542186B (zh) | 一种基于主被动震电磁三场的深部巷道支护健康监测方法 | |
RU2022303C1 (ru) | Пьезоэлектрический геофон | |
US3178681A (en) | Hydrophone | |
CN210401325U (zh) | 一种固体纵波与不同方向剪切横波测量与分析系统 | |
CN105759308A (zh) | 一种基于压电电缆传感器的大地震临震地声监测探头单元结构及电路模块结构 | |
US2993553A (en) | Well logging system | |
CN1204400C (zh) | 在土工静、动三轴仪内测试剪切波速的装置 | |
Mydlikowski et al. | Dynamics of autonomous rock electromagnetic radiation measurement instrumentation | |
CN212008430U (zh) | 一种基于声像法的巷道松动圈范围测试装置 | |
CN112903023A (zh) | 同源监测的应力和声发射集成传感器、监测方法、安装方法 | |
CN212508266U (zh) | 一种集成式孔中物探传感器 | |
GB1519971A (en) | Acoustic recieiver for underground strata exploration | |
SU1734062A1 (ru) | Пьезоэлектрический геофон | |
GB1044371A (en) | Acoustic gas detection and measurement apparatus | |
SU1543075A1 (ru) | Устройство для определения степени удароопасности горных пород | |
SU1314117A1 (ru) | Способ акустического определени рассто ни до границы зоны разгрузки | |
SU911407A1 (ru) | Скважинный пьезоэлектрический геофон | |
SU1146449A1 (ru) | Способ контрол напр женного состо ни массива горных пород | |
SU758034A1 (ru) | Устройство для акустического каротажа 1 |