RU2779719C1 - Device for measuring infrasound vibrations of the medium - Google Patents

Device for measuring infrasound vibrations of the medium Download PDF

Info

Publication number
RU2779719C1
RU2779719C1 RU2021139158A RU2021139158A RU2779719C1 RU 2779719 C1 RU2779719 C1 RU 2779719C1 RU 2021139158 A RU2021139158 A RU 2021139158A RU 2021139158 A RU2021139158 A RU 2021139158A RU 2779719 C1 RU2779719 C1 RU 2779719C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tubular cylinder
amplifier
disc
longitudinal partition
capacitive sensors
Prior art date
Application number
RU2021139158A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Иванович Брехов
Анатолий Константинович Барышников
Ольга Владимировна Барышникова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
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")
Application granted granted Critical
Publication of RU2779719C1 publication Critical patent/RU2779719C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technology.
SUBSTANCE: invention relates to measuring technology, in particular to the field of measurement of infrasound vibrations of a gaseous or liquid medium. A device for measuring infrasound vibrations of the medium is claimed, containing a housing, capacitive sensors for the movement of a sensitive element associated with the nearby environment and the environment inside the housing, an electronics unit including the first amplifier and demodulator connected to a generator connected to capacitive sensors, as well as a second amplifier and filter. Additionally, the device contains a tubular cylinder inside the housing, a longitudinal partition, the first and second bases, the first and second disc throttles, two support rings, a thread, a tension sleeve, a bracket, an adjustment screw, a lock nut, two dust filters, two covers, a magnetoelectric converter and a pre-amplifier. The tubular cylinder is made of heat-insulating material, the sensing element is made of magnetic material, and the capacitive sensors are made of non-magnetic material.
EFFECT: increase in the accuracy of measurement of infrasound vibrations 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. Недостатком устройства является малая точность измерений инфразвуковых колебаний среды.A device [1], [2] is known for measuring infrasonic vibrations of a medium, comprising 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 operating in the field, the capillary becomes clogged with fine dust particles penetrating the filter over time, which leads to a decrease in the dynamic range and distortion of the received signals. 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] for measuring infrasonic oscillations of a medium is known, containing a housing, a sensitive element associated with 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 the capacitive sensor with a large displacement sensor, which is an inductive sensor attached to the core of the bellows. 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. Недостатком устройства является малая точность измерений инфразвуковых колебаний среды.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, series-connected capacitive transducer displacement 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 operating in the field, the capillary becomes clogged with fine dust particles penetrating the filter over time, which leads to a decrease in the dynamic range and distortion of the received signals. The disadvantage of the device is the low accuracy of measurements of infrasonic oscillations of the medium.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявленным изобретением, является повышение точности измерения инфразвуковых колебаний среды.The technical result provided by the claimed invention is to increase the accuracy of measuring infrasonic oscillations 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 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 и предварительный усилитель, причем вход первого усилителя подключен через предварительный усилитель к емкостным датчикам, выход второго усилителя подключен к магнитоэлектрическому преобразователю, а вход второго усилителя подключен к выходу фильтра, выход демодулятора подключен к выходу устройства и к входу фильтра, 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 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 круглым 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 environment, 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 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 and a preamplifier, wherein the input of the first amplifier is connected through the preamplifier to capacitive sensors, the output of the second amplifier is connected to the magnetoelectric converter, and the input of the second amplifier is connected to the filter output, the demodulator output is connected to the device output and the filter inlet, 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, it is installed along the diameter of the tubular cylinder with the longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder, the 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 disk chokes and installed with a gap parallel to the sensing element, the first and second bases are placed inside the housing at the ends of the tubular cylinder, the first and second disc throttles are placed by means of support rings on the first and second bases inside the tubular cylinder, the first disc throttle is made with a round hole in the center and two inlets, divided by a longitudinal partition and placed at opposite ends of the longitudinal partition, the second disc choke 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 inlets of the first disk choke, the bracket is placed on the first the base and is made with a round hole along the axis of the tubular cylinder, the adjusting screw is installed in the hole of the bracket, 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 by the ends of the tubular cylinder, the thread is placed in 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 horny 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 the cylinder is made of a heat-insulating material, the sensitive 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.Such 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 vibrations 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.In FIG. 3 shows a diagram of a possible variant of the connections of the sensitive element 3, capacitive sensors 2, magnetoelectric transducer 24 and electronics unit 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 - 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.1 - body; 2 - capacitive sensors, 3 - sensitive element; 4 - electronics unit, 5 - first amplifier, 6 - demodulator, 7 - generator, 8 - second amplifier, 9 - 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 - lock nut, 22 - dust filters, 23 - covers, 24 - magnetoelectric converter, 25 - preamplifier.

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, подключенном к емкостным датчикам 2, а также второй усилитель 8 и 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, причем вход первого усилителя 5 подключен через предварительный усилитель 25 к емкостным датчикам 2, выход второго усилителя 8 подключен к магнитоэлектрическому преобразователю 24, а вход второго усилителя 8 подключен к выходу фильтра 9, выход демодулятора 6 подключен к выходу устройства и к входу фильтра 9, предварительный усилитель 25 размещен на первом дисковом дросселе 14, блок 4 электроники 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 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 and a demodulator 6 connected in series, connected to a generator 7 connected to the capacitive sensors 2, and also the second amplifier 8 and the filter 9, additionally contains inside the body 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 transducer 24 and preamplifier 25, the input of the first amplifier 5 is connected through the preamplifier 25 to capacitive sensors 2, the output of the second amplifier 8 is connected to the magnetoelectric converter 24, and the input of the second amplifier 8 is connected to the output of the filter 9, the output of the demomodule the torus 6 is connected to the output of the device and to the input of the filter 9, the preamplifier 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 a longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder 10, capacitive sensors 2 are connected in parallel, installed with a gap parallel to different sides at opposite ends of the sensing element 3, connected to the first and second disk chokes 14, 15 and separated by a longitudinal partition 11, magnetoelectric transducer 24 connected with the first and second disc chokes 14, 15 and installed with a gap parallel to the sensitive 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 disc chokes 14, 15 are placed by means of support rings 16 on first and second bases 12, 13 inside the tubular cylinder core 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 partition 11, the second disc throttle 15 is made with a round hole in the center and two inlet holes 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 disc throttle 14, the bracket 19 is placed on the first base 12 and is 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 mounted on the adjusting screw 20, the first and second bases 12, 13 are made with round holes in the center and inside the part of the first and second bases 12, 13 bounded 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 chokes 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 sensing element 3 is placed in longitudinal slot in the center of the longitudinal partition 11, is connected with the thread 17 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 10, dust filters 22 and covers 23 are placed on the ends of the housing 1, 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, установленного с зазором относительно емкостных датчиков 2. 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. 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. Как показано на фиг. 3, на емкостные датчики 2 из блока 4 электроники 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, фильтр 9, второй усилитель 8 и магнитоэлектрический преобразователь 24, установленный с зазором относительно чувствительного элемента 3. 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 в отверстии в центре второго основания 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. Нить 17 может быть выполнена из пластмассы или металла в виде тонкой струны. Для снижения уровня тепловых шумов устройство может быть размещено, например, в скважине, и 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 the second bases 12, 13 by means of two support rings 16. Changes in ambient pressure lead to displacement of the sensing element 3, which is installed with a gap relative to the capacitive sensors 2. The 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 included in a bridge circuit. The 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 partition 11. 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 filter 9, the second amplifier 8 and a magnetoelectric transducer 24 installed with a gap relative to the sensitive element 3. From the output of the 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 in the hole in the center of 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 frequency response. When setting up the device, with the help of the tension sleeve 18 and the 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. The 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 be placed, for example, in a well, and the atmospheric pressure is compared with the air pressure in the well, more stable due to small and slow temperature changes. For this, existing wells for geophysical surveys can be used. In FIG. 2 shows a diagram of a possible installation of a device for measuring infrasonic oscillations of the medium 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.php4. Differential microbarometer ISGM-03M, description, Scientific and Technical Center "Geophysical Measurements", 2013, http://ntcgi.ru/products/differential-mikrobarometr-isgm-03m.php

Claims (1)

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 фильтр, отличающееся тем, что 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 и предварительный усилитель, причем вход первого усилителя подключен через предварительный усилитель к емкостным датчикам, выход второго усилителя подключен к магнитоэлектрическому преобразователю, а вход второго усилителя подключен к выходу фильтра, выход демодулятора подключен к выходу устройства и к входу фильтра, 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 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.A device for measuring infrasonic oscillations of a medium, comprising a housing, capacitive sensors for moving 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 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 and a preamplifier, wherein the input of the first amplifier is connected through the preamplifier to capacitive sensors, the output of the second amplifier is connected to the magnetoelectric converter, and the input of the second amplifier is connected to the filter output, the demodulator output is connected to the output of the device and to the filter inlet, the pre-amplifier 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, it is installed along the diameter of the tubular cylinder with the longitudinal axis aligned with the axis of the tubular cylinder, the 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 disc chokes and separated by a longitudinal partition, the magnetoelectric transducer is connected to the first and second disc chokes and installed with a gap parallel to the sensing element, the first and second bases are placed inside the housing at the ends of the tubular cylinder, 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, placed at opposite ends of the longitudinal partition and separated by a longitudinal partition from the inlets of the first disc throttle, the bracket is placed on the first base and made with a round hole along the axis of the tubular cylinder, the adjusting screw is installed in the hole of the bracket, the locknut 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 by the ends of the tubular cylinder, the thread is placed in the holes in 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, feeling the veil element is placed in a longitudinal slot in the center of the longitudinal partition, is connected with a thread and is made in the form of a plate with the possibility of rotation around a 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 heat-insulating material, the sensitive element is made of magnetic material, and capacitive sensors are made of non-magnetic material.
RU2021139158A 2021-12-28 Device for measuring infrasound vibrations of the medium RU2779719C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2779719C1 true RU2779719C1 (en) 2022-09-12

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU114172U1 (en) * 2011-12-28 2012-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") DEVICE FOR MEASURING INFRASONIC OSCILLATIONS OF THE MEDIA
RU2485455C1 (en) * 2012-01-23 2013-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Device to measure infrasonic medium oscillations
CN105387925A (en) * 2014-08-20 2016-03-09 韩国地质资源研究院 Apparatus for detecting infrasound
CN110579269A (en) * 2019-08-14 2019-12-17 中国地震局地壳应力研究所 infrasonic wave sensor for rarefied atmosphere space and sound detection load cabin
RU195153U1 (en) * 2019-06-13 2020-01-16 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Device for measuring infrasonic vibrations of the environment
RU2717263C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-19 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Device for measuring infrasonic vibrations of medium
RU2738765C1 (en) * 2020-03-12 2020-12-16 Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») Device for measuring infrasonic vibrations of medium

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU114172U1 (en) * 2011-12-28 2012-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") DEVICE FOR MEASURING INFRASONIC OSCILLATIONS OF THE MEDIA
RU2485455C1 (en) * 2012-01-23 2013-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Device to measure infrasonic medium oscillations
CN105387925A (en) * 2014-08-20 2016-03-09 韩国地质资源研究院 Apparatus for detecting infrasound
RU195153U1 (en) * 2019-06-13 2020-01-16 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Device for measuring infrasonic vibrations of the environment
RU2717263C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-19 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Device for measuring infrasonic vibrations of medium
CN110579269A (en) * 2019-08-14 2019-12-17 中国地震局地壳应力研究所 infrasonic wave sensor for rarefied atmosphere space and sound detection load cabin
RU2738765C1 (en) * 2020-03-12 2020-12-16 Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») Device for measuring infrasonic vibrations of medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3273397A (en) Measurement of static force field gradients
US7559149B2 (en) Gravity gradiometer
US2272984A (en) Seismograph
US7714584B2 (en) Gravity gradiometer
US7562461B2 (en) Gravity gradiometer
US5392258A (en) Underwater acoustic intensity probe
US4314202A (en) Flexural vibration sensor with magnetic field generating and sensing
Saulson Vibration isolation for broadband gravitational wave antennas
CN1987373A (en) Vibration sensor based on magnetic suspension principle
US4809545A (en) Gravimetry logging
US3295360A (en) Dynamic sensor
US2776560A (en) Means for measuring and for generating motion
US4791617A (en) Motion sensing device
Štefe et al. Development of a dynamic pressure generator based on a loudspeaker with improved frequency characteristics
Nief et al. New generations of infrasound sensors: technological developments and calibration
US20100116059A1 (en) Vibration sensor having a single virtual center of mass
RU2779719C1 (en) Device for measuring infrasound vibrations of the medium
Araya et al. Highly sensitive wideband seismometer using a laser interferometer
US2923367A (en) Method and apparatus for seismic surveying
Ponceau et al. Low-noise broadband microbarometers
RU2779792C1 (en) Device for measuring infrasound vibrations of the medium
RU2774291C1 (en) Device for measuring infrasonic oscillations of the medium
Barzilai et al. Improving the performance of a geophone through capacitive position sensing and feedback
US3158831A (en) Underwater acoustic intensity meter
Brown et al. High-sensitivity, fiber-optic, flexural disk hydrophone with reduced acceleration response