RU2774291C1

RU2774291C1 - Device for measuring infrasonic oscillations of the medium

Info

Publication number: RU2774291C1
Application number: RU2021139171A
Authority: RU
Inventors: Петр Михайлович Уткин; Анатолий Константинович Барышников; Ольга Владимировна Барышникова
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2022-06-16

Abstract

FIELD: infrasonic oscillations measuring.

SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring infrasonic oscillations of a gaseous or liquid medium. The device for measuring infrasonic oscillations of the medium contains a housing, capacitive sensors for moving a sensitive element connected to the environment and the medium inside the housing, an electronics unit that includes a first amplifier, a demodulator, a generator, capacitive sensors, a second amplifier and a first filter. The housing inside contains a tubular cylinder, a longitudinal baffle, the first and second bases, the first and second disk chokes, two support rings, a thread, a tension sleeve, a bracket, an adjusting screw, a lock nut, two dust filters, two covers, a magnetoelectric converter, a preamplifier, the first and a second temperature sensors and two gaskets. The electronics unit includes a third amplifier, a fourth amplifier, a first subtractor, a second filter, and a second subtractor.

EFFECT: increased accuracy of measurement of infrasonic oscillations of the medium.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды.The invention relates to measuring technology, in particular to the field of measuring infrasonic oscillations of a gaseous or liquid medium.

Известно устройство [1], [2] для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, мембрану, связанную с окружающей средой и средой внутри корпуса, и последовательно соединенные емкостный датчик перемещения мембраны, полосовой усилитель и демодулятор, подключенный к аналоговому выходу устройства, а также генератор, подключенный к емкостному датчику и демодулятору. Устройство снабжено капилляром, защищающим емкостный датчик от больших медленных перепадов давления между окружающей средой и средой внутри корпуса. Однако при эксплуатации в полевых условиях капилляр с течением времени засоряется мелкими частицами пыли, проникающими через фильтр, что приводит к уменьшению динамического диапазона и искажениям принимаемых сигналов. A device [1], [2] is known for measuring infrasonic vibrations of a medium, containing a housing, a membrane connected to the environment and the environment inside the housing, and a capacitive membrane displacement sensor connected in series, a bandpass amplifier and a demodulator connected to the analog output of the device, as well as an oscillator connected to a capacitive pickup and a demodulator. The device is equipped with a capillary that protects the capacitive sensor from large slow pressure drops between the environment and the environment inside the housing. However, when used in the field, the capillary becomes clogged with fine dust particles penetrating through the filter over time, which leads to a decrease in the dynamic range and distortion of the received signals.

Недостатком устройства является малая точность измерений инфразвуковых колебаний среды.The disadvantage of the device is the low accuracy of measurements of infrasonic oscillations of the medium.

Известно устройство [3] для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, чувствительный элемент, связанный с окружающей средой и средой внутри корпуса, и последовательно соединенные датчик перемещения чувствительного элемента, полосовой усилитель и демодулятор, подключенный к аналоговому выходу устройства, а также генератор, подключенный к датчику перемещения чувствительного элемента и демодулятору. Недостаток, связанный с наличием капилляра, устранен применением герметичного корпуса с эталонным объемом воздуха. Однако из-за перепадов давления это вызвало необходимость замены мембраны и емкостного датчика датчиком больших перемещений, в качестве которого используется индуктивный датчик, прикрепленный сердечником к сильфону. Такое техническое решение из-за массы сердечника, подпружиненной сильфоном, привело к тому, что устройство принимает сейсмические колебания вместе с инфразвуком. Недостатком устройства является малая точность измерений инфразвуковых колебаний среды.A device [3] is known for measuring infrasonic vibrations of a medium, comprising a housing, a sensitive element connected to the environment and the environment inside the housing, and a sensor connected in series with the displacement of the sensitive element, a bandpass amplifier and a demodulator connected to the analog output of the device, as well as a generator connected to the sensing element movement sensor and demodulator. The disadvantage associated with the presence of a capillary is eliminated by the use of a sealed housing with a reference volume of air. However, due to pressure differences, this necessitated the replacement of the membrane and capacitive sensor with a large displacement sensor, which is an inductive sensor attached to the bellows by its core. Such a technical solution, due to the mass of the core, spring-loaded by the bellows, led to the fact that the device receives seismic vibrations along with infrasound. The disadvantage of the device is the low accuracy of measurements of infrasonic oscillations of the medium.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототипом) является устройство [4] для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, мембрану, связанную с окружающей средой и средой внутри корпуса, последовательно соединенные емкостный преобразователь перемещения мембраны, дифференциальный усилитель, демодулятор, полосовой усилитель низкой частоты и фильтр низких частот, подключенный к аналоговому выходу устройства, а также генератор, подключенный к емкостному преобразователю и демодулятору. Устройство снабжено капилляром, защищающим емкостный датчик от больших медленных перепадов давления между окружающей средой и средой внутри корпуса. Однако при эксплуатации в полевых условиях капилляр с течением времени засоряется мелкими частицами пыли, проникающими через фильтр, что приводит к уменьшению динамического диапазона и искажениям принимаемых сигналов. The closest technical solution to the proposed (prototype) is a device [4] for measuring infrasonic vibrations of the environment, containing a housing, a membrane associated with the environment and the environment inside the housing, connected in series capacitive transducer movement of the membrane, differential amplifier, demodulator, low-frequency bandpass amplifier and a low-pass filter connected to the analog output of the device, as well as an oscillator connected to a capacitive converter and a demodulator. The device is equipped with a capillary that protects the capacitive sensor from large slow pressure drops between the environment and the environment inside the housing. However, when used in the field, the capillary becomes clogged with fine dust particles penetrating through the filter over time, which leads to a decrease in the dynamic range and distortion of the received signals.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявленным изобретением, является повышение точности измерения инфразвуковых колебаний среды.The technical result provided by the claimed invention is to improve the accuracy of measuring infrasonic vibrations of the medium.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, емкостные датчики перемещения чувствительного элемента, связанного с окружающей средой и средой внутри корпуса, блок электроники, включающий последовательно соединенные первый усилитель и демодулятор, связанный с генератором, подключенным к емкостным датчикам, а также второй усилитель и первый фильтр, дополнительно содержит внутри корпуса трубчатый цилиндр, продольную перегородку, первое и второе основания, первый и второй дисковые дроссели, два опорных кольца, нить, натяжную втулку, кронштейн, регулировочный винт, контргайку, два пылезащитных фильтра, две крышки, магнитоэлектрический преобразователь, предварительный усилитель, первый и второй датчики температуры и две прокладки, а блок электроники включает третий усилитель, последовательно соединенные четвертый усилитель, первый блок вычитания, второй фильтр и второй блок вычитания, причем первый и второй датчики температуры подключены, соответственно, к третьему и четвертому усилителям, второй вход первого блока вычитания подключен к выходу третьего усилителя, второй вход второго блока вычитания подключен к выходу демодулятора, вход первого усилителя подключен через предварительный усилитель к емкостным датчикам, первый фильтр подключен входом к выходу демодулятора, а выходом подключен ко входу второго усилителя, выход второго усилителя подключен к магнитоэлектрическому преобразователю, выход второго блока вычитания подключен к выходу устройства, предварительный усилитель размещен на первом дисковом дросселе, блок электроники размещен на первом основании, продольная перегородка связана с первым и вторым дисковыми дросселями, установлена по диаметру трубчатого цилиндра с продольной осью, совмещенной с осью трубчатого цилиндра, емкостные датчики соединены параллельно, установлены с зазором параллельно разным сторонам у противоположных концов чувствительного элемента, связаны с первым и вторым дисковыми дросселями и разделены продольной перегородкой, магнитоэлектрический преобразователь связан с первым и вторым дисковыми дросселями и установлен с зазором параллельно чувствительному элементу, первое и второе основания размещены внутри корпуса на торцах трубчатого цилиндра, первый и второй датчики температуры размещены, соответственно, на первом и втором основаниях посредством прокладок, выполненных из теплоизолирующего материала, первый и второй дисковые дроссели размещены посредством опорных колец на первом и втором основаниях внутри трубчатого цилиндра, первый дисковый дроссель выполнен с круглым отверстием в центре и двумя входными отверстиями, разделенными продольной перегородкой и размещенными у противоположных концов продольной перегородки, второй дисковый дроссель выполнен с круглым отверстием в центре и двумя входными отверстиями, разделенными продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов продольной перегородки и отделенными продольной перегородкой от входных отверстий первого дискового дросселя, кронштейн размещен на первом основании и выполнен с круглым отверстием вдоль оси трубчатого цилиндра, регулировочный винт установлен в отверстии кронштейна, контргайка установлена на регулировочном винте, первое и второе основания выполнены с круглыми отверстиями в центре и внутри части первого и второго оснований, ограниченной торцами трубчатого цилиндра, нить размещена в отверстиях в центрах первого и второго дисковых дросселей и в отверстиях в центрах первого и второго оснований, одним концом связана с регулировочным винтом, а другим концом связана с натяжной втулкой, размещенной в круглом отверстии в центре второго основания, чувствительный элемент размещен в продольной прорези в центре продольной перегородки, связан с нитью и выполнен в виде пластинки с возможностью вращения вокруг продольной оси, совмещенной с осью трубчатого цилиндра, пылезащитные фильтры и крышки размещены на торцах корпуса, крышки выполнены с отверстиями, трубчатый цилиндр выполнен из теплоизолирующего материала, чувствительный элемент выполнен из магнитного материала, а емкостные датчики выполнены из немагнитного материала.The technical result is achieved by the fact that a device for measuring infrasonic vibrations of the medium, containing a housing, capacitive sensors for the movement of a sensitive element associated with the environment and the environment inside the housing, an electronics unit that includes a first amplifier and a demodulator connected in series, connected to a generator connected to capacitive sensors , as well as the second amplifier and the first filter, additionally contains a tubular cylinder inside the body, a longitudinal partition, the first and second bases, the first and second disc chokes, two support rings, a thread, a tension sleeve, a bracket, an adjusting screw, a lock nut, two dust filters, two covers, a magnetoelectric converter, a preamplifier, the first and second temperature sensors and two gaskets, and the electronics unit includes a third amplifier, a fourth amplifier connected in series, the first subtraction unit, the second filter and the second subtraction unit, the first and second temperature sensors The amplifiers are connected to the third and fourth amplifiers, respectively, the second input of the first subtractor is connected to the output of the third amplifier, the second input of the second subtractor is connected to the demodulator output, the input of the first amplifier is connected to the capacitive sensors through the preamplifier, the first filter is connected by the input to the demodulator output , and the output is connected to the input of the second amplifier, the output of the second amplifier is connected to the magnetoelectric converter, the output of the second subtractor is connected to the output of the device, the preamplifier is located on the first disk choke, the electronics unit is located on the first base, the longitudinal partition is connected to the first and second disk chokes , installed along the diameter of the tubular cylinder with a longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder, capacitive sensors are connected in parallel, installed with a gap parallel to different sides at opposite ends of the sensing element, connected to the first and second disk chokes and separated by a longitudinal partition, the magnetoelectric transducer is connected to the first and second disc chokes and is installed with a gap parallel to the sensitive element, the first and second bases are placed inside the housing at the ends of the tubular cylinder, the first and second temperature sensors are placed, respectively, on the first and second bases by means of spacers made of a heat-insulating material, the first and second disc chokes are placed by means of support rings on the first and second bases inside the tubular cylinder, the first disc choke is made with a round hole in the center and two inlets separated by a longitudinal partition and placed at opposite ends of the longitudinal partition , the second disc throttle is made with a round hole in the center and two inlets separated by a longitudinal partition, located at opposite ends of the longitudinal partition and separated by a longitudinal partition from the inlet x holes of the first disc throttle, the bracket is placed on the first base and is made with a round hole along the axis of the tubular cylinder, the adjusting screw is installed in the bracket hole, the lock nut is installed on the adjusting screw, the first and second bases are made with round holes in the center and inside the first and second bases, limited by the ends of the tubular cylinder, the thread is placed in the holes in the centers of the first and second disc chokes and in the holes in the centers of the first and second bases, one end is connected to the adjusting screw, and the other end is connected to the tension sleeve, placed in a round hole in the center of the second base, the sensitive element is placed in a longitudinal slot in the center of the longitudinal partition, connected to the thread and made in the form of a plate with the possibility of rotation around the longitudinal axis, aligned with the axis of the tubular cylinder, dust filters and covers are placed on the ends of the housing, the covers are made with holes, tubular cylinder dr is made of a heat-insulating material, the sensing element is made of a magnetic material, and the capacitive sensors are made of a non-magnetic material.

Такое выполнение устройства для измерения инфразвуковых колебаний среды обеспечивает повышение точности измерения инфразвуковых колебаний среды.This embodiment of the device for measuring infrasonic vibrations of the medium provides an increase in the accuracy of measuring infrasonic vibrations of the medium.

На фиг. 1 представлен схематический чертеж устройства для измерения инфразвуковых колебаний среды, на одной проекции которого условно не показана продольная перегородка 11 и повернут чувствительный элемент 3.In FIG. 1 shows a schematic drawing of a device for measuring infrasonic oscillations of a medium, on one projection of which the longitudinal partition 11 is conditionally not shown and the sensitive element 3 is rotated.

На фиг. 2 представлена схема возможного варианта установки устройства для измерения инфразвуковых колебаний среды (микробарометра) в скважине с сейсмометром.In FIG. 2 shows a diagram of a possible installation of a device for measuring infrasonic vibrations of the medium (microbarometer) in a well with a seismometer.

На фиг.3 представлена схема возможного варианта связей чувствительного элемента 3, емкостных датчиков 2, магнитоэлектрического преобразователя 24 и блока электроники 4.Figure 3 shows a diagram of a possible connection of the sensitive element 3, capacitive sensors 2, magnetoelectric transducer 24 and electronics 4.

Принятые обозначения:Accepted designations:

1 – корпус; 2 - емкостные датчики, 3 - чувствительный элемент; 4 - блок электроники, 5 – первый усилитель, 6 - демодулятор, 7 - генератор, 8 - второй усилитель, 9 - первый фильтр, 10 - трубчатый цилиндр, 11 - продольная перегородка, 12 - первое основание, 13 - второе основание, 14 - первый дисковый дроссель, 15 – второй дисковый дроссель, 16 - опорные кольца, 17 - нить, 18 - натяжная втулка, 19 - кронштейн, 20 – регулировочный винт, 21 – контргайка, 22 – пылезащитные фильтры, 23 – крышки, 24 – магнитоэлектрический преобразователь, 25 – предварительный усилитель, 26 – первый датчик температуры, 27 – второй датчик температуры, 28 – прокладки, 29 – третий усилитель, 30 – четвертый усилитель, 31 - первый блок вычитания, 32 – второй фильтр, 33 – второй блок вычитания. 1 - body; 2 - capacitive sensors, 3 - sensitive element; 4 - electronics unit, 5 - first amplifier, 6 - demodulator, 7 - generator, 8 - second amplifier, 9 - first filter, 10 - tubular cylinder, 11 - longitudinal baffle, 12 - first base, 13 - second base, 14 - first disc choke, 15 - second disc choke, 16 - support rings, 17 - thread, 18 - tension sleeve, 19 - bracket, 20 - adjusting screw, 21 - locknut, 22 - dust filters, 23 - covers, 24 - magnetoelectric converter , 25 - preamplifier, 26 - first temperature sensor, 27 - second temperature sensor, 28 - gaskets, 29 - third amplifier, 30 - fourth amplifier, 31 - first subtraction block, 32 - second filter, 33 - second subtraction block.

Устройство, представленное на фиг. 1, содержит корпус 1, емкостные датчики 2 перемещения чувствительного элемента 3, связанного с окружающей средой и средой внутри корпуса 1, блок 4 электроники, включающий последовательно соединенные первый усилитель 5 и демодулятор 6, связанный с генератором 7, подключенным к емкостным датчикам 2, а также второй усилитель 8 и первый фильтр 9, дополнительно содержит внутри корпуса 1 трубчатый цилиндр 10, продольную перегородку 11, первое основание 12, второе основание 13, первый дисковый дроссель 14, второй дисковый дроссель 15, два опорных кольца 16, нить 17, натяжную втулку 18, кронштейн 19, регулировочный винт 20, контргайку 21, два пылезащитных фильтра 22, две крышки 23, магнитоэлектрический преобразователь 24 и предварительный усилитель 25, первый датчик 26 температуры, второй датчик 27 температуры, две прокладки 28, а блок 4 электроники включает третий усилитель 29, последовательно соединенные четвертый усилитель 30, первый блок вычитания 31, второй фильтр 32 и второй блок вычитания 33, причем первый и второй датчики температуры 26, 27 подключены, соответственно, к третьему и четвертому усилителям 29, 30, второй вход первого блока вычитания 31 подключен к выходу третьего усилителя 29, второй вход второго блока вычитания 33 подключен к выходу демодулятора 6, вход первого усилителя 5 подключен через предварительный усилитель 25 к емкостным датчикам 2, первый фильтр 9 подключен входом к выходу демодулятора 6, а выходом первый фильтр 9 подключен ко входу второго усилителя 8, выход второго усилителя 8 подключен к магнитоэлектрическому преобразователю 24, выход второго блока вычитания 33 подключен к выходу устройства, предварительный усилитель 25 размещен на первом дисковом дросселе 14, блок электроники 4 размещен на первом основании 12, продольная перегородка 11 связана с первым и вторым дисковыми дросселями 14, 15, установлена по диаметру трубчатого цилиндра 10 с продольной осью, совмещенной с осью трубчатого цилиндра 10, емкостные датчики 2 соединены параллельно, установлены с зазором параллельно разным сторонам у противоположных концов чувствительного элемента 3, связаны с первым и вторым дисковыми дросселями 14, 15 и разделены продольной перегородкой 11, магнитоэлектрический преобразователь 24 связан с первым и вторым дисковыми дросселями 14, 15 и установлен с зазором параллельно чувствительному элементу 3, первое и второе основания 12, 13 размещены внутри корпуса 1 на торцах трубчатого цилиндра 10, первый и второй датчики температуры 26, 27 размещены, соответственно, на первом и втором основаниях 12, 13 посредством прокладок 28, выполненных из теплоизолирующего материала, первый и второй дисковые дроссели 14, 15 размещены посредством опорных колец 16 на первом и втором основаниях 12, 13 внутри трубчатого цилиндра 10, первый дисковый дроссель 14 выполнен с круглым отверстием в центре и двумя входными отверстиями произвольной формы, разделенными продольной перегородкой 11 и размещенными у противоположных концов продольной перегородки 11, второй дисковый дроссель 15 выполнен с круглым отверстием в центре и двумя входными отверстиями произвольной формы, разделенными продольной перегородкой 11, размещенными у противоположных концов продольной перегородки 11 и отделенными продольной перегородкой 11 от входных отверстий первого дискового дросселя 14, кронштейн 19 размещен на первом основании 12 и выполнен с круглым отверстием вдоль оси трубчатого цилиндра 10, регулировочный винт 20 установлен в отверстии кронштейна 19, контргайка 21 установлена на регулировочном винте 20, первое и второе основания 12, 13 выполнены с круглыми отверстиями в центре и внутри части первого и второго оснований 12, 13, ограниченной торцами трубчатого цилиндра 10, нить 17 размещена в отверстиях в центрах первого и второго дисковых дросселей 14, 15 и в отверстиях в центрах первого и второго оснований 12, 13, одним концом связана с регулировочным винтом 20, а другим концом связана с натяжной втулкой 18, размещенной в круглом отверстии в центре второго основания 13, чувствительный элемент 3 размещен в продольной прорези в центре продольной перегородки 11, связан с нитью 17 и выполнен в виде пластинки с возможностью вращения вокруг продольной оси, совмещенной с осью трубчатого цилиндра 10, пылезащитные фильтры 22 и крышки 23 размещены на торцах корпуса 1, крышки 23 выполнены с отверстиями произвольной формы, трубчатый цилиндр 10 выполнен из теплоизолирующего материала, чувствительный элемент 3 выполнен из магнитного материала, а емкостные датчики 2 выполнены из немагнитного материала.The device shown in Fig. 1, contains a housing 1, capacitive sensors 2 of the movement of the sensitive element 3 associated with the environment and the environment inside the housing 1, an electronics unit 4, including a first amplifier 5 connected in series and a demodulator 6 connected to a generator 7 connected to the capacitive sensors 2, and also the second amplifier 8 and the first filter 9, additionally contains inside the housing 1 a tubular cylinder 10, a longitudinal partition 11, the first base 12, the second base 13, the first disc choke 14, the second disc choke 15, two support rings 16, a thread 17, a tension sleeve 18, bracket 19, adjusting screw 20, locknut 21, two dust filters 22, two covers 23, magnetoelectric converter 24 and preamplifier 25, first temperature sensor 26, second temperature sensor 27, two gaskets 28, and electronics unit 4 includes a third amplifier 29, connected in series the fourth amplifier 30, the first subtractor 31, the second filter 32 and the second subtractor 33, wherein the first and second temperature sensors 26, 27 are connected, respectively, to the third and fourth amplifiers 29, 30, the second input of the first subtractor 31 is connected to the output of the third amplifier 29, the second input of the second subtractor 33 is connected to the output of the demodulator 6, the input of the first amplifier 5 is connected through the preamplifier 25 to the capacitive sensors 2, the first filter 9 is connected by the input to the output of the demodulator 6, and the output of the first filter 9 is connected to the input of the second amplifier 8, the output of the second amplifier 8 is connected to the magnetoelectric converter 24, the output of the second subtraction unit 33 is connected to the output of the device, the pre-amplifier 25 is placed on the first disc choke 14, the electronics unit 4 is placed on the first base 12, the longitudinal partition 11 is connected to the first and second disc chokes 14, 15, is installed along the diameter of the tubular cylinder 10 with the longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder 10, capacitive sensors 2 are connected in parallel, mounted with a gap parallel to different sides at opposite ends of the sensing element 3, connected to the first and second disc chokes 14, 15 and separated by a longitudinal partition 11, the magnetoelectric transducer 24 is connected to the first and second disc chokes 14, 15 and installed with a gap parallel to the sensing element 3 , the first and second bases 12, 13 are placed inside the housing 1 at the ends of the tubular cylinder 10, the first and second temperature sensors 26, 27 are placed, respectively, on the first and second bases 12, 13 by means of gaskets 28 made of heat-insulating material, the first and second disc throttles 14, 15 are placed by means of support rings 16 on the first and second bases 12, 13 inside the tubular cylinder 10, the first disc throttle 14 is made with a round hole in the center and two inlet holes of arbitrary shape, separated by a longitudinal partition 11 and placed at opposite ends of the longitudinal partitions 11, second th disk throttle 15 is made with a round hole in the center and two inlets of arbitrary shape, separated by a longitudinal partition 11, placed at opposite ends of the longitudinal partition 11 and separated by a longitudinal partition 11 from the inlets of the first disk throttle 14, the bracket 19 is placed on the first base 12 and made with a round hole along the axis of the tubular cylinder 10, the adjusting screw 20 is installed in the hole of the bracket 19, the lock nut 21 is installed on the adjusting screw 20, the first and second bases 12, 13 are made with round holes in the center and inside the first and second bases 12, 13 , limited by the ends of the tubular cylinder 10, the thread 17 is placed in the holes in the centers of the first and second disk throttles 14, 15 and in the holes in the centers of the first and second bases 12, 13, one end is connected to the adjusting screw 20, and the other end is connected to the tension sleeve 18, placed in a round hole in the center of the second base 13, the sensitive element 3 is placed in a longitudinal slot in the center of the longitudinal partition 11, connected to the thread 17 and made in the form of a plate with the possibility of rotation around the longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder 10, dust filters 22 and covers 23 are placed on the ends of the housing 1 , the covers 23 are made with holes of arbitrary shape, the tubular cylinder 10 is made of a heat-insulating material, the sensitive element 3 is made of a magnetic material, and the capacitive sensors 2 are made of a non-magnetic material.

Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды, представленное на фиг. 1, работает следующим образом.The device for measuring infrasonic oscillations of the medium, shown in Fig. 1 works as follows.

В корпусе 1 установлен трубчатый цилиндр 10, выполненный из теплоизолирующего материала, снабженный продольной перегородкой 11, с продольной осью, совмещенной с осью трубчатого цилиндра 10, которая делит трубчатый цилиндр 10 на два отсека. Чувствительный элемент 3, размещенный в продольной прорези в центре продольной перегородки 11, связанный с нитью 17 и выполненный в виде пластинки с возможностью вращения вокруг продольной оси, совмещенной с осью трубчатого цилиндра 10, делит каждый отсек на две части, в одну из которых поступает воздух или жидкость из окружающей среды, а в другую поступает воздух или жидкость из изолированного замкнутого объема, например, из скважины. Воздух или жидкость поступают в отсеки через отверстия произвольной формы в крышках 23, затем через пылезащитные фильтры 22, через круглые отверстия в первом и втором основаниях 12, 13 и через отверстия произвольной формы в первом и втором дисковых дросселях 14, 15, закрепленных на первом и втором основаниях 12, 13 посредством двух опорных колец 16. Изменения давления окружающей среды приводят к смещению чувствительного элемента 3. Смещение чувствительного элемента 3 относительно нейтрального положения приводит к изменению емкости емкостных датчиков 2, связанных с первым и вторым дисковыми дросселями 14, 15 и разделенных продольной перегородкой 11. Емкостные датчики 2 соединены параллельно, установлены с зазором параллельно разным сторонам у противоположных концов чувствительного элемента 3, но могут быть размещены с одной стороны чувствительного элемента 3 и включены по мостовой схеме. Как показано на фиг. 3, на емкостные датчики 2 из блока электроники 4 подается от генератора 7 высокочастотное напряжение, изменения амплитуды которого на выходах емкостных датчиков 2 соответствуют изменениям давления окружающей среды и передаются последовательно на предварительный усилитель 25, первый усилитель 5, демодулятор 6, первый фильтр 9, второй усилитель 8 и магнитоэлектрический преобразователь 24. С выхода демодулятора 6 сигнал поступает к пользователям для дальнейшей обработки. Для обеспечения свободного поворота чувствительного элемента 3 к нему прикреплена нить 17, которая закреплена одним концом в натяжной втулке 18, установленной на втором основании 13, а другим концом закреплена в регулировочном винте 20, установленном в отверстии кронштейна 19. Возврат чувствительного элемента 3 в нейтральное положение осуществляется с помощью усилия закручивания нити 17 и с помощью магнитоэлектрического преобразователя 24, связанного с первым и вторым дисковыми дросселями 14, 15, и реализующего отрицательную обратную связь. С помощью отверстий произвольной формы в первом и втором дисковых дросселях 14, 15, первом и втором основаниях 12, 13 и крышках 23 ограничивается доступ среды к чувствительному элементу 3 и амплитуда его перемещений для формирования требуемой амплитудно – частотной характеристики. При настройке устройства, с помощью натяжной втулки 18 и регулировочного винта 20, вращением нити 17 вокруг оси устанавливают требуемое положение и усилие возврата чувствительного элемента 3 в нейтральное положение и устанавливают требуемое натяжение нити 17 с помощью контргайки 21. Для снижения уровня тепловых шумов на первом и втором основаниях 12, 13 установлены, соответственно, первый и второй датчики 26, 27 температуры через теплоизолирующие прокладки 28. Сигналы первого и второго датчиков 26, 27 температуры поступают, соответственно, на входы третьего и четвертого усилителей 29, 30, выходные сигналы которых поступают на входы первого блока 31 вычитания. На выходе первого блока 31 вычитания формируется сигнал, пропорциональный разности абсолютных температур среды с двух сторон чувствительного элемента 3 с заданными весовыми коэффициентами, который через второй фильтр 32, выделяющий требуемую область частот, поступает на второй блок 33 вычитания, на другой вход которого поступает выходной сигнал демодулятора 6. Таким образом, из выходного сигнала демодулятора 6 вычитается с заданным весовым коэффициентом сигнал, пропорциональный разности абсолютных температур среды по обе стороны чувствительного элемента 3 и результирующий сигнал поступает к пользователям для дальнейшей обработки. Нить 17 может быть выполнена из пластмассы или металла в виде тонкой струны. Для снижения уровня тепловых шумов устройство также может быть размещено, например, в скважине, где атмосферное давление сравнивается с давлением воздуха в скважине, более стабильным за счет малых и медленных изменений температуры. Для этого могут быть использованы существующие скважины для геофизических исследований. На фиг.2 представлена схема возможного варианта установки устройства для измерения инфразвуковых колебаний среды в скважине с сейсмометром.The housing 1 has a tubular cylinder 10 made of a heat-insulating material, equipped with a longitudinal partition 11, with a longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder 10, which divides the tubular cylinder 10 into two compartments. The sensitive element 3, placed in a longitudinal slot in the center of the longitudinal partition 11, connected with the thread 17 and made in the form of a plate with the possibility of rotation around the longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder 10, divides each compartment into two parts, one of which receives air or liquid from the environment, and the other receives air or liquid from an isolated closed volume, for example, from a well. Air or liquid enters the compartments through holes of arbitrary shape in covers 23, then through dust filters 22, through round holes in the first and second bases 12, 13 and through holes of arbitrary shape in the first and second disk chokes 14, 15, fixed on the first and second bases 12, 13 by means of two support rings 16. Changes in ambient pressure lead to displacement of the sensing element 3. Displacement of the sensing element 3 relative to the neutral position leads to a change in the capacitance of the capacitive sensors 2 associated with the first and second disk chokes 14, 15 and separated by a longitudinal by a partition 11. Capacitive sensors 2 are connected in parallel, installed with a gap parallel to different sides at opposite ends of the sensing element 3, but can be placed on one side of the sensing element 3 and connected in a bridge circuit. As shown in FIG. 3, the capacitive sensors 2 from the electronics unit 4 are supplied from the generator 7 with a high-frequency voltage, the amplitude changes of which at the outputs of the capacitive sensors 2 correspond to changes in the ambient pressure and are transmitted sequentially to the preamplifier 25, the first amplifier 5, the demodulator 6, the first filter 9, the second amplifier 8 and magnetoelectric converter 24. From the output of demodulator 6, the signal is sent to users for further processing. To ensure free rotation of the sensitive element 3, a thread 17 is attached to it, which is fixed at one end in the tension sleeve 18 installed on the second base 13, and at the other end is fixed in the adjusting screw 20 installed in the hole of the bracket 19. Return of the sensitive element 3 to the neutral position is carried out with the help of the twisting force of the thread 17 and with the help of a magnetoelectric converter 24 associated with the first and second disc chokes 14, 15 and implementing negative feedback. Using holes of arbitrary shape in the first and second disc chokes 14, 15, the first and second bases 12, 13 and covers 23, the access of the medium to the sensitive element 3 and the amplitude of its movements are limited to form the required amplitude-frequency response. When setting up the device, with the help of a tension sleeve 18 and an adjusting screw 20, by rotating the thread 17 around the axis, the required position and the force of returning the sensitive element 3 to the neutral position are set and the required tension of the thread 17 is set using the locknut 21. To reduce the level of thermal noise on the first and on the second bases 12, 13, respectively, the first and second temperature sensors 26, 27 are installed through heat-insulating gaskets 28. The signals of the first and second temperature sensors 26, 27 are received, respectively, at the inputs of the third and fourth amplifiers 29, 30, the output signals of which are fed to inputs of the first block 31 subtraction. At the output of the first subtraction block 31, a signal is generated that is proportional to the difference in the absolute temperatures of the medium on both sides of the sensing element 3 with given weight coefficients, which, through the second filter 32, which selects the required frequency range, is fed to the second subtraction block 33, the other input of which receives the output signal demodulator 6. Thus, from the output signal of the demodulator 6 is subtracted with a given weighting factor a signal proportional to the difference in the absolute temperatures of the environment on both sides of the sensing element 3 and the resulting signal is sent to users for further processing. Thread 17 can be made of plastic or metal in the form of a thin string. To reduce the level of thermal noise, the device can also be placed, for example, in a well, where the atmospheric pressure compares with the air pressure in the well, more stable due to small and slow temperature changes. For this, existing wells for geophysical research can be used. Figure 2 shows a diagram of a possible installation of a device for measuring infrasonic oscillations of the environment in a well with a seismometer.

Таким образом, достигается заявленный результат и предлагаемое устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды обеспечивает повышение точности измерения инфразвуковых колебаний среды.Thus, the claimed result is achieved and the proposed device for measuring infrasonic vibrations of the medium provides an increase in the accuracy of measuring infrasonic vibrations of the medium.

Источники информацииSources of information

1. Infrasound Sensor – Model 50, Manual, описание, Chaparral Physics, div of Geophysical Institute, 2006, http://www.geoinstr.com/ds-model25.pdf1. Infrasound Sensor – Model 50, Manual, description, Chaparral Physics, div of Geophysical Institute, 2006, http://www.geoinstr.com/ds-model25.pdf

2. Infrasound Sensor – Model 25, Manual, описание, Chaparral Physics, div of Geophysical Institute, 4 December 2006, http://www.geoinstr.com/ds-model50.pdf2. Infrasound Sensor – Model 25, Manual, description, Chaparral Physics, div of Geophysical Institute, 4 December 2006, http://www.geoinstr.com/ds-model50.pdf

3. Микробарометр МВ 2000, Техническое описание, Microbarometre MB 2000, Technical manual, Departement Analyse et Surveillance de L’Environnement (DASE), 1998, http://www-dase.cea.fr/public/dossiers_thematiques/microbarometres/description.html3. Microbarometer MB 2000, Technical description, Microbarometre MB 2000, Technical manual, Departement Analyze et Surveillance de L'Environnement (DASE), 1998, http://www-dase.cea.fr/public/dossiers_thematiques/microbarometres/description. html

4. Дифференциальный микробарометр ISGM-03M, описание, Научно-технический центр "Геофизические измерения", 2013, http://ntcgi.ru/products/differential-mikrobarometr-isgm-03m.4. Differential microbarometer ISGM-03M, description, Scientific and Technical Center "Geophysical Measurements", 2013, http://ntcgi.ru/products/differential-mikrobarometr-isgm-03m.

Claims

A device for measuring infrasonic oscillations of a medium, comprising a housing, capacitive sensors for the movement of a sensitive element associated with the environment and the environment inside the housing, an electronics unit that includes a first amplifier and a demodulator connected in series, connected to a generator connected to the capacitive sensors, as well as a second amplifier and the first filter, characterized in that it additionally contains a tubular cylinder inside the body, a longitudinal partition, the first and second bases, the first and second disc chokes, two support rings, a thread, a tension sleeve, a bracket, an adjusting screw, a lock nut, two dust filters, two covers , a magnetoelectric converter, a preamplifier, the first and second temperature sensors and two gaskets, and the electronics unit includes a third amplifier, a fourth amplifier connected in series, the first subtraction unit, the second filter and the second subtraction unit, the first and second temperature sensors are connected, with responsibly, to the third and fourth amplifiers, the second input of the first subtractor is connected to the output of the third amplifier, the second input of the second subtractor is connected to the demodulator output, the input of the first amplifier is connected through the preamplifier to the capacitive sensors, the first filter is connected to the demodulator output by the input, and by the output connected to the input of the second amplifier, the output of the second amplifier is connected to the magnetoelectric converter, the output of the second subtractor is connected to the output of the device, the preamplifier is located on the first disc choke, the electronics unit is located on the first base, the longitudinal partition is connected to the first and second disc chokes, installed along diameter of a tubular cylinder with a longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder, capacitive sensors are connected in parallel, installed with a gap parallel to different sides at opposite ends of the sensing element, connected to the first and second disk chokes and section encased by a longitudinal partition, the magnetoelectric transducer is connected to the first and second disk chokes and is installed with a gap parallel to the sensitive element, the first and second bases are placed inside the housing at the ends of the tubular cylinder, the first and second temperature sensors are placed, respectively, on the first and second bases by means of gaskets, made of heat-insulating material, the first and second disc chokes are placed by means of support rings on the first and second bases inside the tubular cylinder, the first disc choke is made with a round hole in the center and two inlets separated by a longitudinal partition and located at opposite ends of the longitudinal partition, the second disc the throttle is made with a round hole in the center and two inlets separated by a longitudinal partition, placed at opposite ends of the longitudinal partition and separated by a longitudinal partition from the inlets of the first di shackle choke, the bracket is placed on the first base and is made with a round hole along the axis of the tubular cylinder, the adjusting screw is installed in the bracket hole, the lock nut is installed on the adjusting screw, the first and second bases are made with round holes in the center and inside the part of the first and second bases, limited ends of the tubular cylinder, the thread is placed in the holes in the centers of the first and second disc chokes and in the holes in the centers of the first and second bases, one end is connected to the adjusting screw, and the other end is connected to the tension sleeve placed in a round hole in the center of the second base, sensitive the element is placed in a longitudinal slot in the center of the longitudinal partition, is connected to a thread and is made in the form of a plate with the possibility of rotation around the longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder, dust filters and covers are placed on the ends of the housing, the covers are made with holes, the tubular cylinder is made of thermal olating material, the sensitive element is made of magnetic material, and capacitive sensors are made of non-magnetic material.