RU2717165C1 - Seismic sensor - Google Patents

Seismic sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2717165C1
RU2717165C1 RU2019118252A RU2019118252A RU2717165C1 RU 2717165 C1 RU2717165 C1 RU 2717165C1 RU 2019118252 A RU2019118252 A RU 2019118252A RU 2019118252 A RU2019118252 A RU 2019118252A RU 2717165 C1 RU2717165 C1 RU 2717165C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
odd
capacitive sensor
electrodes
coil
seismometer
Prior art date
Application number
RU2019118252A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Ильич Заболотный
Анатолий Константинович Барышников
Ольга Владимировна Барышникова
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
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 Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
Priority to RU2019118252A priority Critical patent/RU2717165C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2717165C1 publication Critical patent/RU2717165C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/162—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181—Geophones
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181—Geophones
    • G01V1/182—Geophones with moving coil

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, in particular to graviynertic measurements, namely to seismometry. Disclosed is seismometer, comprising base, two resilient elements, brackets, dielectric spacers, permanent magnets and pole tips, multisectional coil, generator of sinusoidal oscillations, differential amplifier-demodulator, connected together even excitation electrodes of capacitance sensor and connected to odd excitation electrodes of capacitance sensor, as well as connected even output electrodes of capacitance sensor and connected odd output electrodes of capacitance sensor, transformer. At that, seismometer additionally contains n + 1 pole tips with working surfaces parallel to each other, fixed on the base and connected to 4n permanent magnets, arranged between pole tips by 4 magnets along perimeter of n + 1 pole tips, n sections of multisection coil arranged in gaps between working surfaces of n + 1 pole tips and connected to base by means of brackets and two resilient elements. Each pole tip is made of two parts separated by an insulating spacer from antimagnetic material. Each section of multisectional coil is made in the form of multilayer printed-circuit board (MPCB) with even and odd excitation electrodes of capacitance sensor on outer layers of MPCB and printed inductance coils on inner layers of MPCB. At that, parallel to working surfaces of pole tips with the help of adjusting screws there installed are frames from nonmagnetic material with dielectric spacers and even and odd output electrodes of capacitance sensor on surfaces of dielectric spacers, opposite to surfaces of sections of multisection coil.
EFFECT: technical result is high sensitivity of seismometer when measuring seismic actions.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области гравиинерциальных измерений, а именно к сейсмометрии.The invention relates to measuring technique, in particular to the field of gravitational inertial measurements, namely to seismometry.

Известен сейсмометр [1] (патент RU № 2473929, кл. G01V 1/16, 2013 г.), содержащий: основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем, генератор синусоидальных колебаний, усилитель. Сейсмометр также содержит емкостной датчик с возбуждающими электродами, первым выходным электродом и вторым выходным электродом, два магнитомягких стержня, а также две диэлектрических прокладки. Сейсмометр также содержит трансформатор и две диэлектрические прокладки.A known seismometer [1] (patent RU No. 2473929, class G01V 1/16, 2013), comprising: a base, two elastic elements, an arm, two magnetic systems, a multi-section coil located between the magnetic circuits and pole tips of the magnetic systems, a generator sine waves, amplifier. The seismometer also contains a capacitive sensor with exciting electrodes, the first output electrode and the second output electrode, two soft magnetic rods, as well as two dielectric gaskets. The seismometer also contains a transformer and two dielectric pads.

Этот сейсмометр не обеспечивает требуемую точность измерения сейсмических воздействий из-за низкого соотношения сигнал/шум.This seismometer does not provide the required accuracy of measurement of seismic effects due to the low signal to noise ratio.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является сейсмометр [2] (патент RU № 2477501, кл. G01V 1/16, 2013 г.). Этот сейсмометр содержит: основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, состоящие из последовательно соединенных цилиндрических магнитопровода, постоянного магнита и полюсного наконечника, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем, генератор синусоидальных колебаний, усилитель, соединенный выходами со входами многосекционной катушки, а первым входом и вторым входом соединенный с генератором синусоидальных колебаний, цилиндрический корпус, первую диэлектрическую прокладку, емкостной датчик с возбуждающими электродами, первым выходным электродом и вторым выходным электродом, соединенными с третьим входом и четвертым входом усилителя, два магнитомягких стержня, закрепленных в цилиндрическом корпусе соосно с продольной осью магнитных систем и помещенных коническими концами в отверстиях на торцевых частях магнитных систем, выходные электроды емкостного датчика расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, закрепленного по внешней поверхности на основании, магнитные системы соединены встречно и посредством кронштейна и двух упругих элементов закреплены на основании и размещены внутри цилиндрического корпуса, внутри которого установлена также многосекционная катушка, размещенная на каркасе, закрепленном в цилиндрическом корпусе, содержит трансформатор, вторую диэлектрическую прокладку, размещенную между корпусом и выходными электродами емкостного датчика, соединенные вместе четные дополнительные возбуждающие электроды и соединенные вместе нечетные дополнительные возбуждающие электроды емкостного датчика, размещенные на магнитопроводах и изолированные от магнитопроводов первой диэлектрической прокладкой, соединенные вместе четные дополнительные выходные электроды и соединенные вместе нечетные дополнительные выходные электроды емкостного датчика, первый торцевой выходной электрод емкостного датчика, изолированный от корпуса первой торцевой диэлектрической прокладкой, первый торцевой возбуждающий электрод емкостного датчика, изолированный от магнитной системы второй торцевой диэлектрической прокладкой, второй торцевой возбуждающий электрод емкостного датчика, изолированный от магнитной системы третьей торцевой диэлектрической прокладкой, второй торцевой выходной электрод емкостного датчика, изолированный от корпуса четвертой торцевой диэлектрической прокладкой, втулку, связанную с полюсными наконечниками и электропривод, связанный с магнитомягкими стержнями, а усилитель выполнен дифференциальным с пятым входом и шестым входом, причем пятый вход усилителя соединен с дополнительными четными выходными электродами емкостного датчика и со вторым торцевым выходным электродом емкостного датчика, шестой вход усилителя соединен с дополнительными нечетными выходными электродами емкостного датчика и с первым торцевым выходным электродом емкостного датчика, первый и второй торцевые возбуждающие электроды емкостного датчика подключены к четным дополнительным возбуждающим электродам емкостного датчика, трансформатор подключен входами к генератору синусоидальных колебаний, а выходами подключен к четным и нечетным дополнительным возбуждающим электродам емкостного датчика.The closest technical solution to the proposed one is a seismometer [2] (patent RU No. 2477501, class G01V 1/16, 2013). This seismometer contains: a base, two elastic elements, a bracket, two magnetic systems consisting of a series-connected cylindrical magnetic core, a permanent magnet and a pole tip, a multi-section coil located between the magnetic cores and pole tips of the magnetic systems, a sinusoidal oscillation generator, an amplifier connected by outputs to the inputs of a multi-section coil, and the first input and second input connected to a sinusoidal oscillator, a cylindrical body, the first an electric gasket, a capacitive sensor with exciting electrodes, a first output electrode and a second output electrode connected to the third input and the fourth input of the amplifier, two soft magnetic rods fixed in a cylindrical housing coaxially with the longitudinal axis of the magnetic systems and placed with conical ends in the holes on the end parts of the magnetic systems, the output electrodes of the capacitive sensor are located on the inner surface of the cylindrical body, fixed on the outer surface on the base, the total systems are connected in the opposite direction and, by means of an arm and two elastic elements, are fixed on the base and placed inside a cylindrical body, inside of which there is also a multi-section coil placed on a frame fixed in a cylindrical body, contains a transformer, a second dielectric gasket placed between the body and the output electrodes of the capacitive sensors connected together even additional exciting electrodes and coupled together odd additional exciting electrodes capacitive sensor s located on the magnetic cores and isolated from the magnetic cores by the first dielectric gasket, even additional output electrodes connected together and odd additional output electrodes of the capacitive sensor connected together, the first end output electrode of the capacitive sensor isolated from the housing by the first end dielectric gasket, the first end exciting electrode capacitive sensor isolated from the magnetic system by a second end dielectric gasket, sec the ohm end excitation electrode of the capacitive sensor isolated from the magnetic system by the third end dielectric gasket, the second end output electrode of the capacitive sensor isolated from the housing by the fourth end dielectric gasket, the bush connected to the pole lugs and the electric drive connected to the soft magnetic rods, and the amplifier is made differential with a fifth input and a sixth input, the fifth input of the amplifier being connected to additional even output electrodes of the capacitive sensor and with the second end output electrode of the capacitive sensor, the sixth input of the amplifier is connected to additional odd output electrodes of the capacitive sensor and with the first end output electrode of the capacitive sensor, the first and second end excitation electrodes of the capacitive sensor are connected to even additional exciter electrodes of the capacitive sensor, the transformer is connected by inputs to the transformer sinusoidal oscillations, and outputs connected to even and odd additional exciting electrodes of capacitive sensors ka.

В сравнении с указанным выше данный сейсмометр обладает более высокими метрологическими характеристиками, однако имеет недостаточный уровень отношения сигнал-шум из-за малых площадей перекрытия емкостного датчика перемещений и, соответственно, недостаточную точность измерения сейсмических воздействий.Compared with the above, this seismometer has higher metrological characteristics, however, it has an insufficient signal-to-noise ratio due to the small overlap areas of the capacitive displacement sensor and, consequently, insufficient accuracy of the measurement of seismic effects.

При напряжении собственных шумов сейсмометра, определяемом уровнем собственных шумов первого усилительного каскада, соотношение сигнал / шум улучшается с увеличением напряжения возбуждения и числа групп электродов емкостного датчика перемещений. При увеличении количества электродов соединение вместе четных электродов всех групп и соединение нечетных электродов увеличивает коэффициент передачи емкостного датчика за счет увеличения площадей перекрытия емкостного датчика перемещений.When the intrinsic noise voltage of the seismometer is determined by the intrinsic noise level of the first amplifier stage, the signal-to-noise ratio improves with increasing excitation voltage and the number of electrode groups of the capacitive displacement sensor. With an increase in the number of electrodes, connecting together even electrodes of all groups and connecting odd electrodes increases the transmission coefficient of the capacitive sensor by increasing the overlap area of the capacitive displacement sensor.

Недостатком прототипа является малая чувствительность сейсмометра при измерении сейсмических воздействий.The disadvantage of the prototype is the low sensitivity of the seismometer when measuring seismic effects.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение чувствительности сейсмометра при измерении сейсмических воздействий.The technical result provided by the claimed invention is to increase the sensitivity of the seismometer when measuring seismic effects.

Технический результат достигается тем, что сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейны, диэлектрические прокладки, постоянные магниты и полюсные наконечники, многосекционную катушку, генератор синусоидальных колебаний, дифференциальный усилитель-демодулятор, подключенный к выходному контакту и соединенный дополнительным выходом со входом многосекционной катушки, связанной со входом калибровки, соединенные вместе четные возбуждающие электроды емкостного датчика и соединенные вместе нечетные возбуждающие электроды емкостного датчика, а также соединенные вместе четные выходные электроды емкостного датчика и соединенные вместе нечетные выходные электроды емкостного датчика, подключенные, соответственно, к четному дифференциальному входу усилителя-демодулятора и нечетному дифференциальному входу усилителя-демодулятора, трансформатор, причем усилитель-демодулятор выполнен с дополнительными входами, подключенными к генератору синусоидальных колебаний, трансформатор подключен входами к генератору синусоидальных колебаний, а выходами подключен к четным и нечетным возбуждающим электродам емкостного датчика, дополнительно содержит n+1 полюсных наконечников с параллельными друг другу рабочими поверхностями, закрепленных на основании и соединенных с 4n постоянными магнитами, размещенными между полюсными наконечниками по 4 магнита по периметру n+1 полюсных наконечников, n секций многосекционной катушки, размещенных в зазорах между рабочими поверхностями n+1 полюсных наконечников и соединенных с основанием посредством кронштейнов и двух упругих элементов, причем каждый полюсный наконечник выполнен из двух частей, разделенных изолирующей прокладкой из антимагнитного материала, каждая секция многосекционной катушки выполнена в виде многослойной печатной платы (МПП) с четными и нечетными возбуждающими электродами емкостного датчика на наружных слоях МПП и печатными катушками индуктивности на внутренних слоях МПП, причем параллельно рабочим поверхностям полюсных наконечников с помощью регулировочных винтов установлены рамки из немагнитного материала с диэлектрическими прокладками и четными и нечетными выходными электродами емкостного датчика на поверхностях диэлектрических прокладок, противоположных поверхностям секций многосекционной катушки.The technical result is achieved by the fact that the seismometer containing the base, two elastic elements, brackets, dielectric gaskets, permanent magnets and pole pieces, a multi-section coil, a sine wave generator, a differential amplifier-demodulator connected to the output contact and connected by an additional output to the input of the multi-section coil connected to the calibration input, the even exciting electrodes of the capacitive sensor connected together and the odd exciting electrics connected together the capacitive sensor electrodes, as well as the even output capacitive sensor electrodes connected together and the odd capacitive sensor output electrodes connected together, respectively, connected to the even differential input of the amplifier-demodulator and the odd differential input of the amplifier-demodulator, a transformer, and the amplifier-demodulator is made with additional the inputs connected to the sine wave generator, the transformer is connected to the inputs to the sine wave generator, and the outputs to connected to the even and odd exciting electrodes of the capacitive sensor, additionally contains n + 1 pole lugs with parallel working surfaces fixed to the base and connected to 4n permanent magnets located between the pole lugs of 4 magnets around the perimeter of n + 1 pole lugs, n sections of a multi-section coil placed in the gaps between the working surfaces of n + 1 pole pieces and connected to the base by means of brackets and two elastic elements, each field The tip is made of two parts, separated by an insulating gasket of antimagnetic material, each section of the multi-section coil is made in the form of a multi-layer printed circuit board (MPP) with even and odd excitation electrodes of the capacitive sensor on the outer layers of the MPP and printed inductors on the inner layers of the MPP, and in parallel with the help of adjusting screws, frames made of non-magnetic material with dielectric spacers and even and odd are installed on the working surfaces of the pole pieces yhodnymi capacitive sensor electrodes on the surfaces of dielectric spacers opposing surfaces of sections I.S. coil.

Такое выполнение сейсмометра обеспечивает повышение чувствительности сейсмометра при измерении сейсмических воздействий.This embodiment of the seismometer provides increased sensitivity of the seismometer when measuring seismic effects.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого сейсмометра. Вид А показан со снятыми верхними магнитами и повернут на 90°, для упрощения не показаны пружина, арретир, рамки, экраны, крышки, изолирующие прокладки на многослойных печатных платах и элементы крепления плат, элементы крепления и установки сборки, отсутствует штриховка печатных плат, полюсных наконечников и диэлектрических прокладок.In FIG. 1 presents a diagram of the proposed seismometer. View A is shown with the upper magnets removed and rotated 90 °, for simplicity, the spring, the arrester, the frames, the screens, the covers, the insulating spacers on the multilayer printed circuit boards and the fasteners of the boards, the fasteners and the mounting assembly are not shown, there is no hatching of the printed circuit boards, pole tips and dielectric gaskets.

На фиг. 2 представлены внутренние и наружные слои многослойной печатной платы и рабочие поверхности полюсных наконечников.In FIG. 2 shows the inner and outer layers of a multilayer printed circuit board and the working surfaces of the pole pieces.

На фиг. 3 представлена схема соединений.In FIG. 3 shows the connection diagram.

Принятые обозначения:Accepted designations:

1 – основание; 2 – упругие элементы; 3 – кронштейны; 4 – диэлектрические прокладки; 5 – постоянные магниты; 6 – полюсные наконечники; 7 – многосекционная катушка (МПП); 8 – генератор синусоидальных колебаний; 9 – дифференциальный усилитель-демодулятор; 10 – выходной контакт; 11 – вход калибровки; 12 – четные возбуждающие электроды емкостного датчика; 13 – нечетные возбуждающие электроды емкостного датчика; 14 – четные выходные электроды емкостного датчика; 15 – нечетные выходные электроды емкостного датчика; 16 – четный дифференциальный вход усилителя-демодулятора; 17 – нечетный дифференциальный вход усилителя-демодулятора; 18 – трансформатор; 19 – дополнительные входы усилителя-демодулятора; 20 – изолирующие прокладки; 21 – наружные слои МПП; 22 – внутренние слои МПП; 23 – регулировочные винты; 24 – рамки из немагнитного материала.1 - base; 2 - elastic elements; 3 - brackets; 4 - dielectric gaskets; 5 - permanent magnets; 6 - pole tips; 7 - multi-section coil (MPP); 8 - generator of sinusoidal oscillations; 9 - differential amplifier-demodulator; 10 - output contact; 11 - calibration input; 12 - even exciting electrodes of the capacitive sensor; 13 - odd exciting electrodes of a capacitive sensor; 14 - even output electrodes of the capacitive sensor; 15 - odd output electrodes of a capacitive sensor; 16 - even differential input of the amplifier-demodulator; 17 - an odd differential input of the amplifier-demodulator; 18 - transformer; 19 - additional inputs of the amplifier-demodulator; 20 - insulating gaskets; 21 - the outer layers of the MPP; 22 - the inner layers of the MPP; 23 - adjusting screws; 24 - framework of non-magnetic material.

Сейсмометр содержит основание 1, два упругих элемента 2, кронштейны 3, диэлектрические прокладки 4, постоянные магниты 5 и полюсные наконечники 6, многосекционную катушку 7, генератор синусоидальных колебаний 8, дифференциальный усилитель-демодулятор 9, подключенный к выходному контакту 10 и соединенный дополнительным выходом со входом многосекционной катушки 7, связанной со входом калибровки 11, соединенные вместе четные возбуждающие электроды 12 емкостного датчика и соединенные вместе нечетные возбуждающие электроды 13 емкостного датчика, а также соединенные вместе четные выходные электроды 14 емкостного датчика и соединенные вместе нечетные выходные электроды 15 емкостного датчика, подключенные, соответственно, к четному дифференциальному входу 16 усилителя-демодулятора и нечетному дифференциальному входу 17 усилителя-демодулятора 9, трансформатор 18, причем усилитель-демодулятор 9 выполнен с дополнительными входами 19, подключенными к генератору 8 синусоидальных колебаний, трансформатор 18 подключен входами к генератору 8 синусоидальных колебаний, а выходами подключен к четным и нечетным возбуждающим электродам 12, 13 емкостного датчика, дополнительно содержит n+1 полюсных наконечников 6 с параллельными друг другу рабочими поверхностями, закрепленных на основании 1 и соединенных с 4n постоянными магнитами 5, размещенными между полюсными наконечниками 6 по 4 магнита по периметру n+1 полюсных наконечников 6, n секций многосекционной катушки 7, размещенных в зазорах между рабочими поверхностями n+1 полюсных наконечников 6 и соединенных с основанием 1 посредством кронштейнов 3 и двух упругих элементов 2, причем каждый полюсный наконечник 6 выполнен из двух частей, разделенных изолирующей прокладкой 20 из антимагнитного материала, каждая секция многосекционной катушки 7 выполнена в виде многослойной печатной платы (МПП) с четными и нечетными возбуждающими электродами 12, 13 емкостного датчика на наружных слоях 21 МПП и печатными катушками индуктивности на внутренних слоях 22 МПП, причем параллельно рабочим поверхностям полюсных наконечников 6 с помощью регулировочных винтов 23 установлены рамки 24 из немагнитного материала с диэлектрическими прокладками 4 и четными и нечетными выходными электродами 14, 15 емкостного датчика на поверхностях диэлектрических прокладок 4, противоположных поверхностям секций многосекционной катушки 7.The seismometer contains a base 1, two elastic elements 2, brackets 3, dielectric spacers 4, permanent magnets 5 and pole pieces 6, a multi-section coil 7, a sinusoidal oscillation generator 8, a differential amplifier-demodulator 9 connected to output terminal 10 and connected by an additional output with the input of the multi-sectional coil 7 connected to the calibration input 11, the even exciting electrode electrodes 12 of the capacitive sensor connected together and the odd exciting electrodes 13 of the capacitive sensor connected together, and also connected together the even output electrodes of the capacitive sensor 14 and coupled together the odd output electrodes of the capacitive sensor 15, respectively connected to the even differential input 16 of the amplifier-demodulator and the odd differential input 17 of the amplifier-demodulator 9, the transformer 18, and the amplifier-demodulator 9 is made with additional inputs 19 connected to the sine wave generator 8, the transformer 18 is connected by inputs to a sine wave generator 8, and the outputs are connected to even odd and odd excitation electrodes 12, 13 of the capacitive sensor, additionally contains n + 1 pole pieces 6 with parallel working surfaces, fixed on the base 1 and connected to 4n permanent magnets 5, placed between the pole pieces 6 of 4 magnets around the perimeter n + 1 pole lugs 6, n sections of a multi-section coil 7 located in the gaps between the working surfaces of n + 1 pole lugs 6 and connected to the base 1 by means of brackets 3 and two elastic elements 2, each floor jusny tip 6 is made of two parts separated by an insulating strip 20 of antimagnetic material, each section of the multi-section coil 7 is made in the form of a multilayer printed circuit board (MPP) with even and odd excitation electrodes 12, 13 of the capacitive sensor on the outer layers 21 of the MPP and printed inductor coils on the inner layers 22 of the MPP, and parallel to the working surfaces of the pole pieces 6 with the help of adjusting screws 23 frames 24 of non-magnetic material with dielectric spacers 4 and four are installed and odd output electrodes 14, 15 of the capacitive sensor on the surfaces of dielectric spacers 4, the opposite surfaces of the coil sections of I.S. 7.

Сейсмометр работает следующим образом.A seismometer works as follows.

При появлении сейсмических воздействий происходит перемещение относительно основания 1 инертной массы сейсмометра, выполненной в виде многосекционной катушки 7, связанной с основанием 1 посредством кронштейнов 3 и двух упругих элементов 2. Секции многосекционной катушки 7 размещены в зазорах между полюсными наконечниками 6 магнитов 5. На поверхностях полюсных наконечников 6, выполненных в виде двух частей, разделенных изолирующей прокладкой 20, размещены рамки 24 из немагнитного материала с диэлектрическими прокладками 4 и четными и нечетными выходными электродами 14, 15 емкостного датчика на поверхностях диэлектрических прокладок 4, противоположных поверхностям секций многосекционной катушки 7. Четные и нечетные выходные электроды 14, 15 емкостного датчика, изолированы от полюсных наконечников 6 диэлектрическими прокладками 4 и подключены, соответственно, к четному и нечетному входам 16, 17 дифференциального усилителя-демодулятора 9. На секциях многосекционной катушки 7, выполненных в виде многослойных печатных плат (МПП), на поверхностях наружных слоев 21 МПП, размещены четные и нечетные возбуждающие электроды 12, 13 емкостного датчика, изолированные от внутренних слоев 22 МПП, выполненных в виде печатных катушек индуктивности, и подключенные через трансформатор 18 к генератору 8. При перемещениях секций многосекционной катушки 7 и возбуждающих электродов 12, 13 емкостного датчика, нарушается равенство напряжений, наведенных на четных и нечетных выходных электродах 14, 15 емкостного датчика, размещенных между четными и нечетными возбуждающими электродами 12, 13 емкостного датчика. Сигналы с четных и нечетных выходных электродов 14, 15 емкостного датчика поступают, соответственно, на четный и нечетный входы 16, 17 дифференциального усилителя-демодулятора 9, усиливаются, выпрямляются с помощью опорных сигналов генератора 8, поступающих на дополнительные входы 19 усилителя-демодулятора 9, и поступают на выходной контакт 10, причем используются также для контроля арретирования и центровки инертной массы сейсмометра.When seismic effects occur, the inertial mass of the seismometer moves relative to the base 1, made in the form of a multi-section coil 7, connected to the base 1 by means of brackets 3 and two elastic elements 2. The sections of the multi-section coil 7 are placed in the gaps between the pole pieces 6 of the magnets 5. On the surfaces of the pole tips 6 made in the form of two parts separated by an insulating gasket 20, a frame 24 of non-magnetic material with dielectric gaskets 4 and even and odd my output electrodes 14, 15 of the capacitive sensor on the surfaces of the dielectric gaskets 4, opposite the surfaces of the sections of the multi-section coil 7. The even and odd output electrodes 14, 15 of the capacitive sensor are isolated from the pole tips 6 by dielectric gaskets 4 and are connected, respectively, to the even and odd inputs 16, 17 of the differential amplifier-demodulator 9. On the sections of the multi-section coil 7, made in the form of multilayer printed circuit boards (MPP), on the surfaces of the outer layers 21 of the MPP, are even and the odd exciting electrodes 12, 13 of the capacitive sensor, isolated from the inner layers 22 of the MPP, made in the form of printed inductors, and connected through a transformer 18 to the generator 8. When moving sections of the multi-section coil 7 and the exciting electrodes 12, 13 of the capacitive sensor, the voltage equality is violated induced on the even and odd output electrodes 14, 15 of the capacitive sensor located between the even and odd excitation electrodes 12, 13 of the capacitive sensor. The signals from the even and odd output electrodes 14, 15 of the capacitive sensor are received, respectively, to the even and odd inputs 16, 17 of the differential amplifier-demodulator 9, amplified, rectified using the reference signals of the generator 8, supplied to the additional inputs 19 of the amplifier-demodulator 9, and come to the output contact 10, and are also used to control the arrest and centering of the inertial mass of the seismometer.

Наличие n секций многосекционной катушки с соединенными вместе четными и соединенными вместе нечетными возбуждающими электродами 12, 13 емкостного датчика, соединенных вместе четных и соединенных вместе нечетных выходных электродов 14, 15 емкостного датчика, позволяет увеличить коэффициент передачи емкостного датчика. Наличие трансформатора 18 позволяет увеличить напряжение питания возбуждающих электродов 12, 13 и увеличить амплитуду полезного сигнала, что приводит к увеличению соотношения сигнал/шум. В усилителе-демодуляторе 9 этот сигнал формируется с помощью корректирующих цепей, усиливается и поступает в секции многосекционной катушки 7. Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь в сейсмометре. Контроль работоспособности сейсмометра осуществляется подачей калибровочного сигнала со входа 11 калибровки на многосекционную катушку 7. Для компенсации неточностей изготовления и сборки предусмотрено перемещение рамок 24 с диэлектрическими прокладками 4 и выходными электродами 14, 15 относительно многослойных печатных плат с возбуждающими электродами 12, 13 емкостного датчика с помощью регулировочных винтов 23.The presence of n sections of a multi-section coil with even and coupled together odd exciting electrodes 12, 13 of the capacitive sensor, coupled together even and coupled odd output electrodes 14, 15 of the capacitive sensor, allows to increase the transmission coefficient of the capacitive sensor. The presence of the transformer 18 allows you to increase the supply voltage of the exciting electrodes 12, 13 and increase the amplitude of the useful signal, which leads to an increase in the signal-to-noise ratio. In the amplifier-demodulator 9, this signal is generated using corrective circuits, amplified, and fed to the sections of the multi-section coil 7. Thus, negative feedback in the seismometer is carried out. The seismometer is monitored by supplying a calibration signal from the calibration input 11 to a multi-section coil 7. To compensate for manufacturing and assembly inaccuracies, frames 24 are provided with dielectric spacers 4 and output electrodes 14, 15 relative to multilayer printed circuit boards with exciting electrodes 12, 13 of the capacitive sensor using adjusting screws 23.

Особенностью сейсмометра является возможность увеличения или уменьшения чувствительности путем изменения количества многослойных печатных плат и (или) полюсных наконечников.A seismometer feature is the ability to increase or decrease sensitivity by changing the number of multilayer printed circuit boards and (or) pole tips.

Таким образом, достигается заявленный результат и предлагаемый сейсмометр обеспечивает повышение чувствительности сейсмометра при измерении сейсмических воздействий.Thus, the claimed result is achieved and the proposed seismometer provides increased sensitivity of the seismometer when measuring seismic effects.

Источники информации:Sources of information:

1. Сейсмометр (патент РФ № 2473929, G01V 1/16, 27.01.2013)1. Seismometer (RF patent No. 2473929, G01V 1/16, 01/27/2013)

2. Сейсмометр (патент РФ № 2477501, G01V 1/16, 10.03.2013)2. Seismometer (RF patent No. 2477501, G01V 1/16, 03/10/2013)

Claims (1)

Сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейны, диэлектрические прокладки, постоянные магниты и полюсные наконечники, многосекционную катушку, генератор синусоидальных колебаний, дифференциальный усилитель-демодулятор, подключенный к выходному контакту и соединенный дополнительным выходом с входом многосекционной катушки, связанной с входом калибровки, соединенные вместе четные возбуждающие электроды емкостного датчика и соединенные вместе нечетные возбуждающие электроды емкостного датчика, а также соединенные вместе четные выходные электроды емкостного датчика и соединенные вместе нечетные выходные электроды емкостного датчика, подключенные, соответственно, к четному дифференциальному входу усилителя-демодулятора и нечетному дифференциальному входу усилителя-демодулятора, трансформатор, причем усилитель-демодулятор выполнен с дополнительными входами, подключенными к генератору синусоидальных колебаний, трансформатор подключен входами к генератору синусоидальных колебаний, а выходами подключен к четным и нечетным возбуждающим электродам емкостного датчика, отличающийся тем, что дополнительно содержит n+1 полюсных наконечников с параллельными друг другу рабочими поверхностями, закрепленных на основании и соединенных с 4n постоянными магнитами, размещенными между полюсными наконечниками по 4 магнита по периметру n+1 полюсных наконечников, n секций многосекционной катушки, размещенных в зазорах между рабочими поверхностями n+1 полюсных наконечников и соединенных с основанием посредством кронштейнов и двух упругих элементов, причем каждый полюсный наконечник выполнен из двух частей, разделенных изолирующей прокладкой из антимагнитного материала, каждая секция многосекционной катушки выполнена в виде многослойной печатной платы (МПП) с четными и нечетными возбуждающими электродами емкостного датчика на наружных слоях МПП и печатными катушками индуктивности на внутренних слоях МПП, причем параллельно рабочим поверхностям полюсных наконечников с помощью регулировочных винтов установлены рамки из немагнитного материала с диэлектрическими прокладками и четными и нечетными выходными электродами емкостного датчика на поверхностях диэлектрических прокладок, противоположных поверхностям секций многосекционной катушки. A seismometer containing a base, two elastic elements, brackets, dielectric gaskets, permanent magnets and pole pieces, a multi-section coil, a sinusoidal oscillation generator, a differential amplifier-demodulator connected to the output contact and connected by an additional output to the input of a multi-section coil connected to the calibration input, coupled together even exciting electrodes of a capacitive sensor and coupled together odd exciting electrodes of a capacitive sensor, and also connected e together the even output electrodes of the capacitive sensor and the odd output electrodes of the capacitive sensor connected together, respectively, connected to the even differential input of the amplifier-demodulator and the odd differential input of the amplifier-demodulator, the transformer, and the amplifier-demodulator is made with additional inputs connected to the sinusoidal generator oscillations, the transformer is connected by inputs to a sinusoidal oscillator, and the outputs are connected to even and odd exciting elec capacitive sensor rods the fact that it additionally contains n + 1 pole pieces with parallel working surfaces, mounted on the base and connected to 4n permanent magnets placed between the pole pieces of 4 magnets around the perimeter of n + 1 pole pieces, n sections of the multi-section coil located in the gaps between the working surfaces of n + 1 pole pieces and connected to the base by means of brackets and two elastic elements, each pole piece made of two parts separated by an insulating a gasket of antimagnetic material, each section of a multisection coil is made in the form of a multilayer printed circuit board (MPP) with even and odd excitation electrodes of a capacitive sensor on the outer layers of the MPP and printed inductors on the inner layers of the MPP, and parallel to the working surfaces of the pole pieces using adjusting screws are installed frames made of non-magnetic material with dielectric gaskets and even and odd output electrodes of the capacitive sensor on the surfaces of dielectrics tertiary gaskets opposite the surfaces of sections of a multi-section coil.
RU2019118252A 2019-06-13 2019-06-13 Seismic sensor RU2717165C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118252A RU2717165C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Seismic sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118252A RU2717165C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Seismic sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2717165C1 true RU2717165C1 (en) 2020-03-18

Family

ID=69898789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118252A RU2717165C1 (en) 2019-06-13 2019-06-13 Seismic sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717165C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412317A (en) * 1979-12-21 1983-10-25 De Regt Special Cable B.V. Transducer for picking up mechanical vibrations, in particular seismic waves, and a seismic measuring system including such a transducer
RU2071091C1 (en) * 1993-11-03 1996-12-27 Всероссийский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки Conversion unit of electrodynamic geophone
RU2159449C1 (en) * 1999-02-26 2000-11-20 ООО "Мировые технологии" Seismometer
EP2462472A2 (en) * 2009-08-03 2012-06-13 Lumedyne Technologies Incorporated High sensitivity geophone
RU2473929C1 (en) * 2011-09-29 2013-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Seismometer
RU2477501C1 (en) * 2011-09-29 2013-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Seismometer
US20140293752A1 (en) * 2013-04-02 2014-10-02 Sas E&P Ltd. Multi-coil multi-terminal closed-loop geophone accelerometer

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412317A (en) * 1979-12-21 1983-10-25 De Regt Special Cable B.V. Transducer for picking up mechanical vibrations, in particular seismic waves, and a seismic measuring system including such a transducer
RU2071091C1 (en) * 1993-11-03 1996-12-27 Всероссийский научно-исследовательский институт геофизических методов разведки Conversion unit of electrodynamic geophone
RU2159449C1 (en) * 1999-02-26 2000-11-20 ООО "Мировые технологии" Seismometer
EP2462472A2 (en) * 2009-08-03 2012-06-13 Lumedyne Technologies Incorporated High sensitivity geophone
RU2473929C1 (en) * 2011-09-29 2013-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Seismometer
RU2477501C1 (en) * 2011-09-29 2013-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Seismometer
US20140293752A1 (en) * 2013-04-02 2014-10-02 Sas E&P Ltd. Multi-coil multi-terminal closed-loop geophone accelerometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4638670A (en) Apparatus for the determination of the distance traveled by a piston in a cylinder
US7501834B2 (en) Voice coil actuator with embedded capacitive sensor for motion, position and/or acceleration detection
US4674331A (en) Angular rate sensor
KR100564978B1 (en) Capacitative electromagnetic flow meter
CN101566642B (en) Orthogonal radio frequency voltage/current sensor with high dynamic range
US5412327A (en) Distance sensor utilizing a bridge circuit incorporating variable capacitances
JP6065671B2 (en) Measuring device and mounting unit
EP0008237B1 (en) A sensor for generating electrical signals representative of relative motion
US4864232A (en) Temperature compensation for displacement transducer
US3090934A (en) Reduction of unwanted coupling between transformer members of position-measuring transformers
KR102071660B1 (en) Devices and sensors for non-contact distance and / or positioning of the measuring object
RU2717165C1 (en) Seismic sensor
RU2477501C1 (en) Seismometer
JP2017111052A (en) Permeability/dielectric constant sensor, and permeability/dielectric constant detection method
US4789822A (en) Three-electrode sensor for phase comparison and pulse phase adjusting circuit for use with the sensor
JP6645171B2 (en) Magnetic permeability sensor and magnetic permeability detection method
EP4009004A1 (en) Eddy current sensor device for measuring a linear displacement
RU2473929C1 (en) Seismometer
JP6613599B2 (en) Permeability / dielectric constant sensor and permeability / dielectric constant detection method
US3559050A (en) Motion detector with two separate windings and circuit interconnecting the windings
EP0469634A1 (en) Pulse phase adjusting circuit for use with an electrostatic capacitor type sensor
US3195037A (en) Signal measuring apparatus including a variable resonant circuit
Chistyakov Portable seismic sensor
US6246244B1 (en) Method and device for measuring axial deviation in a taut wire alignment system
KR20220164529A (en) current transducer