RU2595688C2 - Device for calibration of seismoacoustic transducers - Google Patents

Device for calibration of seismoacoustic transducers Download PDF

Info

Publication number
RU2595688C2
RU2595688C2 RU2014154528/05A RU2014154528A RU2595688C2 RU 2595688 C2 RU2595688 C2 RU 2595688C2 RU 2014154528/05 A RU2014154528/05 A RU 2014154528/05A RU 2014154528 A RU2014154528 A RU 2014154528A RU 2595688 C2 RU2595688 C2 RU 2595688C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hole
monolithic block
radiating element
photodetector
calibrated
Prior art date
Application number
RU2014154528/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014154528A (en
Inventor
Игорь Александрович Кривошеев
Марина Игоревна Игнатьева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук
Priority to RU2014154528/05A priority Critical patent/RU2595688C2/en
Publication of RU2014154528A publication Critical patent/RU2014154528A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595688C2 publication Critical patent/RU2595688C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: geophysics.
SUBSTANCE: invention relates to geophysical, particularly seismoacoustic, devices and can be used for control of characteristics of converters used in monitoring various technical objects. Device comprises radiating element, monolithic unit, a laser, a photodetector, a generator, a recording device and calibrated seismic-acoustic converter. Hole is made in monolithic block. Calibrated seismic-acoustic converter is installed on monolithic block of centre of its working surface on hole. At centre of working surface of calibrated seismic-acoustic converter is fixed mirror. Radiating element is used with a hole and is fixed at bottom of monolithic block. Holes of monolithic block and radiating element are arranged concentrically. Receiving unit is located in hole without touching mirror, and its output is connected with help of optical fibre with an optical splitter, a photodetector, a laser. Recording devices are connected to output of calibrated seismic-acoustic transducer and photodetector.
EFFECT: higher reliability and simple design.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.The invention relates to geophysical, in particular seismic-acoustic, research methods and can be used to control the characteristics of the transducers used in monitoring various technical objects.

Известно устройство [1], содержащее излучающий пьезоэлемент, опорное зеркало, оптически квантовый генератор, оптически прозрачную призму с двумя параллельными полупрозрачными зеркалами, расположенными под углом 45° к основанию, а опорное зеркало и оптически квантовый генератор закреплены с обеих сторон оптически прозрачной призмы диаметрально противоположно.A device [1] is known that contains a radiating piezoelectric element, a reference mirror, an optically quantum generator, an optically transparent prism with two parallel translucent mirrors located at an angle of 45 ° to the base, and a reference mirror and an optical quantum generator are mounted diametrically opposite on both sides of the optically transparent prism .

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, т.к. в устройстве используются два полупрозрачных зеркала и мощность как зондирующего, так и полезного сигнала существенно снижены, что пагубно влияет на достоверность всего устройства. Не контролируется непосредственное смещение рабочей поверхности датчика, что также снижает достоверность. Сложность устройства делает его слабореализуемым.The disadvantages include low reliability, because the device uses two translucent mirrors and the power of both the probing and the useful signal is significantly reduced, which adversely affects the reliability of the entire device. Direct displacement of the working surface of the sensor is not controlled, which also reduces reliability. The complexity of the device makes it poorly manageable.

Наиболее близким является устройство [2], в котором выполняется калибровка системы с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений, для него в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, запоминается и обрабатывается сигнал.The closest is the device [2], in which the system is calibrated using an optical interference linear displacement meter; for it, a standard acoustic emission transducer is introduced into acoustic contact with a monolithic transmitting unit, a calibrated acoustic emission transducer is installed in place of the standard one, the signal is stored and processed.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, так как оптическим интерферометром снимается информация о смещении поверхности монолитного блока, а не о смещении рабочей поверхности исследуемого датчика. Смещение в точке измерения оптическим интерферометром не совпадает со смещением рабочей поверхности исследуемого датчика, так как не учитывается присоединенная масса, акустический контакт, пространственное распространение акустической волны в монолитном блоке и прочее.The disadvantages include low reliability, since the optical interferometer records information about the displacement of the surface of the monolithic block, and not about the displacement of the working surface of the investigated sensor. The displacement at the measurement point by the optical interferometer does not coincide with the displacement of the working surface of the probe under study, since the attached mass, acoustic contact, spatial propagation of the acoustic wave in the monolithic block and so on are not taken into account.

Целью изобретения является повышение достоверности и упрощение устройства.The aim of the invention is to increase the reliability and simplification of the device.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для калибровки сейсмоакустических преобразователей, содержащее излучающий элемент, монолитный блок, лазер, фотоприемное устройство, генератор, регистрирующее устройство, калибруемый сейсмоакустический преобразователь дополнительно содержит отверстие в монолитном блоке, приемный модуль, оптический разветвитель, оптическое волокно, зеркало, причем калибруемый сейсмоакустический преобразователь установлен на монолитном блоке центром своей рабочей поверхности на отверстие, на центре рабочей поверхности калибруемого сейсмоакустического преобразователя закреплено зеркало, излучающий элемент используется с отверстием и закреплен снизу монолитного блока, отверстия монолитного блока и излучающего элемента установлены концентрично, приемный модуль расположен в отверстии, на касаясь зеркала, а его выход соединен с помощью оптического волокна с оптическим разветвителем, фотоприемным устройством, лазером, регистрирующие устройства подсоединены к выходу калибруемого сейсмоакустического преобразователя и фотоприемного устройства.This goal is achieved in that the known device for calibrating seismic-acoustic transducers containing a radiating element, a monolithic block, a laser, a photodetector, a generator, a recording device, a calibrated seismic-acoustic transducer additionally contains a hole in the monolithic block, a receiving module, an optical splitter, an optical fiber, an optical fiber, a mirror moreover, the calibrated seismic acoustic transducer is mounted on the monolithic block with the center of its working surface on the hole , a mirror is fixed on the center of the working surface of the calibrated seismic-acoustic transducer, the radiating element is used with the hole and fixed below the monolithic block, the holes of the monolithic block and the radiating element are mounted concentrically, the receiving module is located in the hole, touching the mirror, and its output is connected using an optical fiber with optical splitter, photodetector, laser, recording devices are connected to the output of the calibrated seismoacoustic transducer and f receiving device.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства.In FIG. 1 shows a functional diagram of the device.

Устройство включает в себя монолитный блок 1, излучающий элемент 2, калибруемый сейсмоакустический преобразователь (САП) 3, генератор 4, лазер 5, фотоприемное устройство 6, 7 - регистрирующее устройство, 8 - зеркало, 9 - оптическое волокно, 10 - оптический разветвитель, 11 - приемный модуль.The device includes a monolithic block 1, a radiating element 2, a calibrated seismic-acoustic transducer (SAP) 3, a generator 4, a laser 5, a photodetector 6, 7 - a recording device, 8 - a mirror, 9 - an optical fiber, 10 - an optical splitter, 11 - receiving module.

Калибруемый САП 3 устанавливается на монолитный блок 1 так, чтобы центр его рабочей поверхности, на котором закреплено зеркало 8, совпадал с отверстием. Излучающий элемент 2 соединен с генератором 4 и установлен с обратной стороны монолитного блока 1 так, чтобы их отверстия были концентричны. Приемный модуль 11 установлен в отверстии монолитного блока 1 через отверстие излучающего элемента 2 так, чтобы он не касался зеркала 8, напыленного на рабочую поверхность САП в его центре. Непосредственно приемный модуль 11 является частью многолучевого интерферометра.The calibrated SAP 3 is mounted on the monolithic block 1 so that the center of its working surface, on which the mirror 8 is fixed, coincides with the hole. The radiating element 2 is connected to the generator 4 and mounted on the reverse side of the monolithic block 1 so that their holes are concentric. The receiving module 11 is installed in the hole of the monolithic block 1 through the hole of the radiating element 2 so that it does not touch the mirror 8 sprayed on the working surface of the SAP in its center. The direct receiving module 11 is part of a multipath interferometer.

Использование двухлучевых интерферометров в качестве интерференционного измерителя линейных перемещений [1, 2] малоэффективно, т.к. большой разбаланс плеч приведет к снижению чувствительности и в конечном счете к существенной ошибке и невозможности вести измерения. В этом случае целесообразно использовать многолучевой оптический интерферометр в качестве интерференционного измерителя линейных перемещений с возможностью проводить измерения колебательных поверхностей преобразователей через отверстия. Что и предлагается в настоящем решении.The use of double-beam interferometers as an interference meter of linear displacements [1, 2] is ineffective, because a large imbalance of the shoulders will lead to a decrease in sensitivity and ultimately to a significant error and the inability to take measurements. In this case, it is advisable to use a multi-beam optical interferometer as an interference linear displacement meter with the ability to measure the vibrational surfaces of the transducers through the holes. As proposed in this decision.

Излучатель 2, закрепленный на основании монолитного блока 1, излучает акустический сигнал, который фиксируется САП 3 и регистрирующим устройством 7. Для повышения достоверности контроля характеристик САП необходимо измерять колебания его рабочей поверхности, и эти колебания сопоставлять с электрическим сигналом, фиксируемым регистрирующим устройством 7. Измерение механических колебаний рабочей поверхности САП осуществляется многолучевым волоконно-оптическим лазерным интерферометром, в состав которого входят устройства 5 - полупроводниковый лазер, 8 - напыленное зеркало, 9 - оптическое волокно, 10 - оптический разветвитель, 11 - приемный модуль. Оптоэлектронный преобразователь 6 и регистрирующее устройство 7 позволяют регистрировать электрические сигналы, пропорциональные механическим колебаниям рабочей поверхности САП 3. В этом случае нет необходимости контролировать акустический контакт, учитывать присоединенную массу и т.п., так как регистрируется непосредственно колебание рабочей поверхности САП. Здесь необходимо учитывать, что многолучевой оптоволоконный лазерный интерферометр акустически развязан с элементами 1, 2, 3.The emitter 2, mounted on the basis of the monolithic block 1, emits an acoustic signal, which is fixed by the SAP 3 and the recording device 7. To increase the reliability of monitoring the characteristics of the SAP, it is necessary to measure the vibrations of its working surface, and these fluctuations are compared with the electrical signal recorded by the recording device 7. Measurement mechanical vibrations of the working surface of the SAP is carried out by a multi-beam fiber-optic laser interferometer, which includes devices 5 - a semiconductor nick laser, 8 — sprayed mirror, 9 — optical fiber, 10 — optical splitter, 11 — receiving module. The optoelectronic converter 6 and the recording device 7 make it possible to register electrical signals proportional to the mechanical vibrations of the SAP 3 working surface. In this case, there is no need to control the acoustic contact, take into account the attached mass, etc., since the vibration of the SAP working surface is recorded directly. It must be borne in mind that a multi-beam fiber optic laser interferometer is acoustically decoupled from elements 1, 2, 3.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ №2165092, G01N 1/16, 2001.1. RF patent No. 2165092, G01N 1/16, 2001.

2. Патент РФ №2321849, G01N 29/04, 2008.2. RF patent No. 2321849, G01N 29/04, 2008.

Claims (1)

Устройство для калибровки сейсмоакустических преобразователей, содержащее излучающий элемент, монолитный блок, лазер, фотоприемное устройство, генератор, регистрирующее устройство, калибруемый сейсмоакустический преобразователь, отличающийся тем, что дополнительно содержит отверстие в монолитном блоке, приемный модуль, оптический разветвитель, оптическое волокно, зеркало, причем калибруемый сейсмоакустический преобразователь установлен на монолитном блоке центром своей рабочей поверхности на отверстие, на центре рабочей поверхности калибруемого сейсмоакустического преобразователя закреплено зеркало, излучающий элемент используется с отверстием и закреплен снизу монолитного блока, отверстия монолитного блока и излучающего элемента установлены концентрично, приемный модуль расположен в отверстии, не касаясь зеркала, а его выход соединен с помощью оптического волокна с оптическим разветвителем, фотоприемным устройством, лазером, регистрирующие устройства подсоединены к выходу калибруемого сейсмоакустического преобразователя и фотоприемного устройства. A device for calibrating seismic-acoustic transducers containing a radiating element, a monolithic block, a laser, a photodetector, a generator, a recording device, a calibrated seismic-acoustic transducer, characterized in that it further comprises a hole in a monolithic block, a receiving module, an optical splitter, an optical fiber, a mirror, and calibrated seismic acoustic transducer is mounted on a monolithic block with the center of its working surface on the hole, on the center of the working surface A calibrated seismic-acoustic transducer is fixed to the mirror, the radiating element is used with the hole and fixed below the monolithic block, the holes of the monolithic block and the radiating element are mounted concentrically, the receiving module is located in the hole without touching the mirror, and its output is connected via an optical fiber to an optical coupler, photodetector a device, a laser, recording devices are connected to the output of a calibrated seismoacoustic transducer and a photodetector.
RU2014154528/05A 2014-12-31 2014-12-31 Device for calibration of seismoacoustic transducers RU2595688C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154528/05A RU2595688C2 (en) 2014-12-31 2014-12-31 Device for calibration of seismoacoustic transducers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154528/05A RU2595688C2 (en) 2014-12-31 2014-12-31 Device for calibration of seismoacoustic transducers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014154528A RU2014154528A (en) 2016-07-20
RU2595688C2 true RU2595688C2 (en) 2016-08-27

Family

ID=56413390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154528/05A RU2595688C2 (en) 2014-12-31 2014-12-31 Device for calibration of seismoacoustic transducers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595688C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1231411A1 (en) * 1982-02-25 1986-05-15 Предприятие П/Я Х-5332 Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations
SU1518777A1 (en) * 1986-11-10 1989-10-30 Предприятие П/Я Р-6542 Apparatus for certifying ultrasonic transducer in the mode of radiation
US7168323B1 (en) * 1999-09-28 2007-01-30 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for optical vibration sensing
RU2321849C2 (en) * 2005-04-14 2008-04-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) Method and device for calibration of acoustic emission converters
UA77339U (en) * 2012-07-26 2013-02-11 Институт Геофизики Им. С.И. Субботина Нан Украины Device for calibration of seismometers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1231411A1 (en) * 1982-02-25 1986-05-15 Предприятие П/Я Х-5332 Optoelectron apparatus for measuring amplitudes of surface acoustic vibrations
SU1518777A1 (en) * 1986-11-10 1989-10-30 Предприятие П/Я Р-6542 Apparatus for certifying ultrasonic transducer in the mode of radiation
US7168323B1 (en) * 1999-09-28 2007-01-30 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for optical vibration sensing
RU2321849C2 (en) * 2005-04-14 2008-04-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) Method and device for calibration of acoustic emission converters
UA77339U (en) * 2012-07-26 2013-02-11 Институт Геофизики Им. С.И. Субботина Нан Украины Device for calibration of seismometers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014154528A (en) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Perrone et al. A low-cost optical sensor for noncontact vibration measurements
RU2485454C2 (en) Distributed fibre-optic system of vibroacoustic signals registration
US8850867B2 (en) Photoacoustic sensor and method for the production and use thereof
US6678211B2 (en) Amplified tree structure technology for fiber optic sensor arrays
JP4184265B2 (en) Apparatus and method for processing the optical signals from two delay coils to increase the dynamic range of a Sagnac based fiber optic sensor array
US10323925B2 (en) Compact portable double differential fiber optic Sagnac interferometer
RU2005110876A (en) METHOD FOR CALIBRATING ACOUSTIC EMISSION CONVERTERS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
ES2236625T3 (en) WAVE DETECTION OF SOUNDS PRODUCED BY A MUSICAL INSTRUMENT.
KR101832075B1 (en) Acoustic converter, acoustic converter system, optical hydrophone, acoustic converter array and watercraft
RU2595688C2 (en) Device for calibration of seismoacoustic transducers
CN108375411A (en) Taper horn focuses the intrinsic interference-type optical fiber grating sonac of coupling
CN106680536A (en) High-sensitivity single polarization-maintaining fiber interference type acceleration speed sensing system
JP4184266B2 (en) Amplification tree structure technology for fiber optic sensor arrays.
RU2618497C1 (en) Device for sizing seismic acoustic transducers
Perchoux et al. “Lens-free” self-mixing sensor for velocity and vibrations measurements
KR100902045B1 (en) System for Measuring Surface Vibration using Interferometer and Method therefor
RU2574218C2 (en) Apparatus for controlling seismoacoustic sensor characteristics
RU101848U1 (en) SEISMOGRAPH
CN206804690U (en) A kind of highly sensitive single polarization maintaining optical fibre interference formula acceleration sensing system
Araya et al. Laser-interferometric broadband seismometer for ocean borehole observations
Kishore et al. Fiber optic vibration sensor using PMMA fiber for real time monitoring
RU2610382C1 (en) Method of adjusting maximum sensitivity of fibre-optic hydrophone
Lamberti et al. Development of an optical fiber sensor interrogation system for vibration analysis
RU2595693C2 (en) Method of calibrating seismoacoustic transducers
RU2645037C1 (en) Seismoacoustic converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180101