RU2779792C1 - Device for measuring infrasound vibrations of the medium - Google Patents

Device for measuring infrasound vibrations of the medium Download PDF

Info

Publication number
RU2779792C1
RU2779792C1 RU2021139162A RU2021139162A RU2779792C1 RU 2779792 C1 RU2779792 C1 RU 2779792C1 RU 2021139162 A RU2021139162 A RU 2021139162A RU 2021139162 A RU2021139162 A RU 2021139162A RU 2779792 C1 RU2779792 C1 RU 2779792C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
longitudinal
holes
tubular cylinder
separated
hole
Prior art date
Application number
RU2021139162A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Михайлович Уткин
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 RU2779792C1 publication Critical patent/RU2779792C1/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, demodulator, generator connected to capacitive sensors, as well as a second amplifier and filter. The device additionally contains a tubular cylinder inside the housing, two mutually perpendicular longitudinal partitions, 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, a spiral spring and a spring lock. 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.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.

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] 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, подключенном к емкостным датчикам, а также второй усилитель и фильтр, дополнительно содержит внутри корпуса трубчатый цилиндр, первую и вторую взаимно перпендикулярные продольные перегородки, 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, спиральную пружину и фиксатор пружины, причем вход первого усилителя подключен 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 ко входу фильтра, блок электроники размещен на первом основании, первая и вторая продольные перегородки связаны с первым и вторым дисковыми дросселями, установлены по диаметрам трубчатого цилиндра, с общей 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 первой и второй продольными перегородками, 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 отверстием в центре, двумя первыми отверстиями, разделенными первой продольной перегородкой и размещенными у противоположных концов первой продольной перегородки, а также с двумя вторыми отверстиями, разделенными второй продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов второй продольной перегородки и отделенными от первых отверстий чувствительным элементом и первой продольной перегородкой, второй дисковый дроссель выполнен с отверстием в центре и двумя третьими отверстиями, разделенными первой продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов первой продольной перегородки и отделенными от первых отверстий первой продольной перегородкой, а также с двумя четвертыми отверстиями, разделенными второй продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов второй продольной перегородки, отделенными от третьих отверстий чувствительным элементом и первой продольной перегородкой и отделенными второй продольной перегородкой от вторых отверстий, кронштейн размещен на первом основании и снабжен отверстием вдоль оси трубчатого цилиндра, регулировочный винт установлен в отверстии кронштейна, контргайка установлена на регулировочном винте, первое и второе основания снабжены отверстиями в центре и внутри части первого и второго оснований, ограниченной торцами трубчатого цилиндра, нить одним концом размещена в отверстии в центре первого основания, в отверстии в центре первого дискового дросселя и связана с регулировочным винтом, а другим концом размещена в отверстии в центре второго дискового дросселя и связана с натяжной втулкой, размещенной в отверстии в центре второго основания, спиральная пружина размещена параллельно первому и второму основаниям, центральным концом связана с нитью, а другим концом связана с фиксатором пружины, размещенном в отверстии первого основания, чувствительный элемент размещен в продольной прорези в центрах первой и второй продольных перегородок, связан с нитью и выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных пластинок 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 filter, additionally contains a tubular cylinder inside the body, the first and second mutually perpendicular longitudinal partitions, the first and second bases, the first and second disk throttles, 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 coil spring and a spring retainer, with the input of the first amplifier connected 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, demo output the dulator is connected to the output of the device and to the input of the filter, the electronics unit is located on the first base, the first and second longitudinal partitions are connected to the first and second disc chokes, installed along the diameters of the tubular cylinder, with a common 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 the first and second longitudinal partitions, 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 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 hole in the center, the first two holes separated by first longitudinal baffle and located at opposite ends of the first longitudinal baffle, as well as with two second holes separated by a second longitudinal baffle, located at opposite ends of the second longitudinal baffle and separated from the first holes by a sensing element and the first longitudinal baffle, the second disc throttle is made with a hole in center and two third holes separated by the first longitudinal partition, placed at opposite ends of the first longitudinal partition and separated from the first holes by the first longitudinal partition, as well as with two fourth holes, separated by the second longitudinal partition, located at opposite ends of the second longitudinal partition, separated from the third holes with a sensitive element and the first longitudinal partition and separated by a second longitudinal partition from the second holes, the bracket is placed on the first base and provided with a 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 provided with holes in the center and inside the part of the first and second bases bounded by the ends of the tubular cylinder, the thread at one end is placed in the hole in the center of the first base, in the hole in the center of the first disk throttle and is connected to the adjusting screw, and the other end is placed in the hole in the center of the second disk throttle and is connected to the tension sleeve located in the hole in the center of the second base, the spiral spring is placed parallel to the first and second bases, the central end is connected to the thread, and the other end is connected to the spring retainer located in the hole of the first base, the sensitive element is placed in the longitudinal slot at the centers of the first and second longitudinal partitions, connected to the thread and made in the form of two mutually perpendicular plates with the possibility of rotation around the longitudinal axis, aligned with the axis 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 the capacitive sensors are made of 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 показаны первая и вторая продольные перегородки 11, 12In FIG. 1 shows a schematic drawing of a device for measuring infrasonic oscillations of a medium, on one projection of which the first and second longitudinal partitions 11, 12 are conditionally not shown.

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 - фильтр, 10 - трубчатый цилиндр, 11 - первая продольная перегородка, 12 - вторая продольная перегородка, 13 - первое основание, 14 - второе основание, 15 - первый дисковый дроссель, 16 – второй дисковый дроссель, 17 - опорные кольца, 18 - нить, 19 - натяжная втулка, 20 - кронштейн, 21 – регулировочный винт, 22 – контргайка, 23 – пылезащитные фильтры, 24 – крышки, 25 – магнитоэлектрический преобразователь, 26 – спиральная пружина, 27 – фиксатор пружины.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 - first longitudinal baffle, 12 - second longitudinal baffle, 13 - first base, 14 - second base, 15 - first disc choke, 16 - second disc choke, 17 - support rings, 18 - thread, 19 - tension sleeve, 20 - bracket, 21 - adjusting screw, 22 - lock nut, 23 - dust filters, 24 - covers, 25 - magnetoelectric transducer, 26 - spiral spring, 27 - spring retainer.

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, первую и вторую взаимно перпендикулярные продольные перегородки 11, 12, первое основание 13, второе основание 14, первый дисковый дроссель 15, второй дисковый дроссель 16, два опорных кольца 17, нить 18, натяжную втулку 19, кронштейн 20, регулировочный винт 21, контргайку 22, два пылезащитных фильтра 23, две крышки 24, магнитоэлектрический преобразователь 25, спиральную пружину 26 и фиксатор 27 пружины, причем вход первого усилителя 5 подключен к емкостным датчикам 2, выход второго усилителя 8 подключен к магнитоэлектрическому преобразователю 25, а вход второго усилителя 8 подключен к выходу фильтра 9, выход демодулятора 6 подключен к выходу устройства и ко входу фильтра 9, блок 4 электроники размещен на первом основании 13, первая и вторая продольные перегородки 11, 12 связаны с первым и вторым дисковыми дросселями 15, 16, установлены по диаметрам трубчатого цилиндра 10 с общей 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 15, 16 и разделены первой и второй продольными перегородками 11, 12, магнитоэлектрический преобразователь 25 связан с первым и вторым дисковыми дросселями 15, 16 и установлен с зазором параллельно чувствительному элементу 3, первое и второе основания 13, 14 снабжены отверстиями и размещены внутри корпуса 1 на торцах трубчатого цилиндра 10, первый и второй дисковые дроссели 15, 16 размещены посредством опорных колец 17 на первом и втором основаниях 13, 14 внутри трубчатого цилиндра 10, первый дисковый дроссель 15 выполнен с отверстием в центре, двумя первыми отверстиями, разделенными первой продольной перегородкой 11 и размещенными у противоположных концов первой продольной перегородки 11, а также с двумя вторыми отверстиями, разделенными второй продольной перегородкой 12, размещенными у противоположных концов второй продольной перегородки 12 и отделенными от первых отверстий чувствительным элементом 3 и первой продольной перегородкой 11, второй дисковый дроссель 16 выполнен с отверстием в центре и двумя третьими отверстиями, разделенными первой продольной перегородкой 11, размещенными у противоположных концов первой продольной перегородки 11 и отделенными от первых отверстий первой продольной перегородкой 11, а также с двумя четвертыми отверстиями, разделенными второй продольной перегородкой 12, размещенными у противоположных концов второй продольной перегородки 12, отделенными от третьих отверстий чувствительным элементом 3 и первой продольной перегородкой 11 и отделенными второй продольной перегородкой 12 от вторых отверстий, кронштейн 20 размещен на первом основании 13 и снабжен отверстием вдоль оси трубчатого цилиндра 10, регулировочный винт 21 установлен в отверстии кронштейна 20, контргайка 22 установлена на регулировочном винте 21, первое и второе основания 13, 14 снабжены отверстиями в центре и внутри части первого и второго оснований 13, 14, ограниченной торцами трубчатого цилиндра 10, нить 18 одним концом размещена в отверстии в центре первого основания 13, в отверстии в центре первого дискового дросселя 15 и связана с регулировочным винтом 21, а другим концом размещена в отверстии в центре второго дискового дросселя 16 и связана с натяжной втулкой 19, размещенной в отверстии в центре второго основания 14, спиральная пружина 26 размещена параллельно первому и второму основаниям 13, 14, центральным концом связана с нитью 18, а другим концом связана с фиксатором пружины 27, размещенном в отверстии первого основания 13, чувствительный элемент 3 размещен в продольной прорези в центрах продольных перегородок 11, 12, связан с нитью 18 и выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных пластинок с возможностью вращения вокруг продольной оси, совмещенной с осью трубчатого цилиндра 10, пылезащитные фильтры 23 и крышки 24 размещены на торцах корпуса 1, крышки 24 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 housing 1 a tubular cylinder 10, the first and second mutually perpendicular longitudinal partitions 11, 12, the first base 13, the second base 14, the first disc choke 15, the second disc choke 16, two support rings 17 , thread 18, tension sleeve 19, bracket 20, adjusting screw 21, locknut 22, two dust filters 23, two covers 24, magnetoelectric transducer 25, coil spring 26 and spring retainer 27, with the input of the first amplifier 5 connected to capacitive sensors 2, the output of the second amplifier 8 is connected to the magnetoelectric converter 25, and the input of the second amplifier 8 is connected to the output f filter 9, the output of the demodulator 6 is connected to the output of the device and to the input of the filter 9, the electronics unit 4 is located on the first base 13, the first and second longitudinal partitions 11, 12 are connected to the first and second disk chokes 15, 16, installed according to the diameters of the tubular cylinder 10 with a common 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 disc chokes 15, 16 and separated by the first and second longitudinal partitions 11, 12, the magnetoelectric transducer 25 is connected to the first and second disk chokes 15, 16 and is installed with a gap parallel to the sensitive element 3, the first and second bases 13, 14 are provided with holes and placed inside the housing 1 at the ends of the tubular cylinder 10, the first and second disk chokes 15 , 16 are placed by means of support rings 17 on the first and second bases 13, 14 inside the tubular cylinder 10, the first disc throttle 15 is made with a hole in the center, two first holes separated by the first longitudinal baffle 11 and placed at opposite ends of the first longitudinal baffle 11, and also with two second holes separated by the second longitudinal baffle 12, located at opposite ends of the second longitudinal partition 12 and separated from the first holes by the sensing element 3 and the first longitudinal partition 11, the second disk throttle 16 is made with a hole in the center and two third holes separated by the first longitudinal partition 11, placed at opposite ends of the first longitudinal partition 11 and separated from the first holes by the first longitudinal partition 11, as well as with two fourth holes separated by the second longitudinal partition 12, located at opposite ends of the second longitudinal partition 12, separated from the third holes by the sensing element 3 and the first th longitudinal partition 11 and separated by the second longitudinal partition 12 from the second holes, the bracket 20 is placed on the first base 13 and provided with a hole along the axis of the tubular cylinder 10, the adjusting screw 21 is installed in the hole of the bracket 20, the lock nut 22 is installed on the adjusting screw 21, the first and second the bases 13, 14 are provided with holes in the center and inside the part of the first and second bases 13, 14, limited by the ends of the tubular cylinder 10, the thread 18 at one end is placed in the hole in the center of the first base 13, in the hole in the center of the first disc throttle 15 and is connected to the adjusting screw 21, and the other end is placed in the hole in the center of the second disc throttle 16 and is connected with the tension sleeve 19, placed in the hole in the center of the second base 14, the coil spring 26 is placed parallel to the first and second bases 13, 14, the central end is connected to the thread 18 , and the other end is connected to the spring retainer 27, located in the hole of the first about the base 13, the sensitive element 3 is placed in a longitudinal slot in the centers of the longitudinal partitions 11, 12, is connected with the thread 18 and is made in the form of two mutually perpendicular plates with the possibility of rotation around the longitudinal axis, aligned with the axis of the tubular cylinder 10, dust filters 23 and covers 24 are placed on the ends of the housing 1, the covers 24 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 первой и второй продольными перегородками 11,12 с продольными осями, совмещенными с осью трубчатого цилиндра 10, которые делят трубчатый цилиндр 10 на четыре отсека. Чувствительный элемент 3, размещенный в продольной прорези в центре взаимно перпендикулярных первой и второй продольных перегородок 11,12, связанный с нитью 18 и выполненный в виде двух взаимно перпендикулярных пластинок 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 поступает в отсеки через отверстия произвольной формы в крышках 24, затем через пылезащитные фильтры 23, через круглые отверстия в первом и втором основаниях 13, 14 и через отверстия произвольной формы в первом и втором дисковых дросселях 15, 16, закрепленных на первом и втором основаниях 13, 14 посредством двух опорных колец 17. 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 15, 16 и разделенных первой и второй продольными перегородками 11, 12. 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 первый усилитель 5, демодулятор 6, фильтр 9, второй усилитель 8 и магнитоэлектрический преобразователь 25. С выхода демодулятора 6 сигнал поступает к пользователям для дальнейшей обработки. Для обеспечения свободного поворота чувствительного элемента 3 к нему прикреплена нить 18, которая закреплена одним концом в натяжной втулке 19, установленной на втором основании 14, а другим концом закреплена в регулировочном винте 21, установленном в отверстии кронштейна 20. Возврат чувствительного элемента 3 в нейтральное положение осуществляется с помощью усилия закручивания нити 18, связанной со спиральной пружиной 26, закрепленной в отверстии первого основания 13 фиксатором 27 пружины, а также осуществляется с помощью магнитоэлектрического преобразователя 25, связанного с первым и вторым дисковыми дросселями 15, 16 и реализующего отрицательную обратную связь. С помощью отверстий произвольной формы в первом и втором дисковых дросселях 15, 16, первом и втором основаниях 13, 14 и крышках 24 ограничивается доступ среды к чувствительному элементу 3, и амплитуда его перемещений для формирования требуемой амплитудно–частотной характеристики. При настройке устройства, с помощью натяжной втулки 19, регулировочного винта 21 и спиральной пружины 26, вращением нити 18 вокруг оси устанавливают требуемое положение и усилие возврата чувствительного элемента 3 в нейтральное положение и устанавливают требуемое натяжение нити 18 с помощью контргайки 22. Нить 18 может быть выполнена из пластмассы или металла в виде тонкой струны. Для снижения уровня тепловых шумов устройство 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 first and second longitudinal partitions 11,12 with longitudinal axes aligned with the axis of the tubular cylinder 10, which divide the tubular cylinder 10 into four compartments. The sensitive element 3, placed in the longitudinal slot in the center of the mutually perpendicular first and second longitudinal partitions 11,12, connected with the thread 18 and made in the form of two mutually perpendicular plates 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 24, then through dust filters 23, through round holes in the first and second bases 13, 14 and through holes of arbitrary shape in the first and second disk chokes 15, 16, fixed on the first and the second bases 13, 14 by means of two support rings 17. Changes in ambient pressure lead to a displacement of the sensing element 3. 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 15, 16 and separated by the first and the second by longitudinal partitions 11, 12. 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 first amplifier 5, the demodulator 6, the filter 9, the second amplifier 8 and the magnetoelectric converter 25. 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 18 is attached to it, which is fixed at one end in the tension sleeve 19 installed on the second base 14, and at the other end is fixed in the adjusting screw 21 installed in the hole of the bracket 20. Return of the sensitive element 3 to the neutral position is carried out using the force of twisting the thread 18 associated with the spiral spring 26, fixed in the hole of the first base 13 by the retainer 27 of the spring, and is also carried out using the magnetoelectric transducer 25 associated with the first and second disk chokes 15, 16 and realizing negative feedback. Using holes of arbitrary shape in the first and second disc chokes 15, 16, the first and second bases 13, 14 and covers 24, 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 a tension sleeve 19, an adjusting screw 21 and a spiral spring 26, by rotating the thread 18 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 18 is set using the locknut 22. The thread 18 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, where the atmospheric pressure is equal to 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. 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.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, первую и вторую взаимно перпендикулярные продольные перегородки, 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, спиральную пружину и фиксатор пружины, причем вход первого усилителя подключен 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, блок электроники размещен на первом основании, первая и вторая продольные перегородки связаны с первым и вторым дисковыми дросселями, установлены по диаметрам трубчатого цилиндра, с общей 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 первой и второй продольными перегородками, 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 отверстием в центре, двумя первыми отверстиями, разделенными первой продольной перегородкой и размещенными у противоположных концов первой продольной перегородки, а также с двумя вторыми отверстиями, разделенными второй продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов второй продольной перегородки и отделенными от первых отверстий чувствительным элементом и первой продольной перегородкой, второй дисковый дроссель выполнен с отверстием в центре и двумя третьими отверстиями, разделенными первой продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов первой продольной перегородки и отделенными от первых отверстий первой продольной перегородкой, а также с двумя четвертыми отверстиями, разделенными второй продольной перегородкой, размещенными у противоположных концов второй продольной перегородки, отделенными от третьих отверстий чувствительным элементом и первой продольной перегородкой и отделенными второй продольной перегородкой от вторых отверстий, кронштейн размещен на первом основании и снабжен отверстием вдоль оси трубчатого цилиндра, регулировочный винт установлен в отверстии кронштейна, контргайка установлена на регулировочном винте, первое и второе основания снабжены отверстиями в центре и внутри части первого и второго оснований, ограниченной торцами трубчатого цилиндра, нить одним концом размещена в отверстии в центре первого основания, в отверстии в центре первого дискового дросселя и связана с регулировочным винтом, а другим концом размещена в отверстии в центре второго дискового дросселя и связана с натяжной втулкой, размещенной в отверстии в центре второго основания, спиральная пружина размещена параллельно первому и второму основаниям, центральным концом связана с нитью, а другим концом связана с фиксатором пружины, размещенным в отверстии первого основания, чувствительный элемент размещен в продольной прорези в центрах первой и второй продольных перегородок, связан с нитью и выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных пластинок 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 housing, the first and second mutually perpendicular longitudinal baffles, 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 dustproof filter, two covers, a magnetoelectric converter, a coil spring and a spring retainer, wherein the input of the first amplifier is connected to capacitive sensors, the output of the second amplifier is connected to a magnetoelectric converter, and the input of the second amplifier is connected to the filter output, the demodulator output is connected to the device outlet and the filter inlet, the electronics unit is placed on the first base, the first and second longitudinal partitions are connected to the first and second disk throttles, mounted along the diameters of the tubular cylinder, with a common 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 disc chokes and separated by the first and second longitudinal partitions, 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 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 hole in the center, the first two holes separated by the first longitudinal with a bead and located at opposite ends of the first longitudinal partition, as well as with two second holes separated by a second longitudinal partition, located at opposite ends of the second longitudinal partition and separated from the first holes by a sensitive element and the first longitudinal partition, the second disc throttle is made with a hole in the center and two third holes, separated by the first longitudinal partition, located at opposite ends of the first longitudinal partition and separated from the first holes by the first longitudinal partition, as well as with two fourth holes, separated by the second longitudinal partition, located at opposite ends of the second longitudinal partition, separated from the third holes by a sensitive element and the first longitudinal partition and separated by the second longitudinal partition from the second holes, the bracket is placed on the first base and provided with a hole along the axis of the tubular cylinder, adjusting the screw is installed in the hole of the bracket, the locknut is installed on the adjusting screw, the first and second bases are provided with holes in the center and inside the part of the first and second bases bounded by the ends of the tubular cylinder, the thread at one end is placed in the hole in the center of the first base, in the hole in the center of the first disk throttle and is connected to the adjusting screw, and the other end is placed in the hole in the center of the second disk throttle and is connected to the tension sleeve, placed in the hole in the center of the second base, the spiral spring is placed parallel to the first and second bases, the central end is connected to the thread, and the other the end is connected to the spring retainer placed in the hole of the first base, the sensitive element is placed in the longitudinal slot at the centers of the first and second longitudinal partitions, connected to the thread and made in the form of two mutually perpendicular plates with the possibility of rotation around the longitudinal axis, aligned with the axis of the tubular cylinder,dust filters and covers are placed at the ends of the housing, the covers are made with holes, the tubular 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.
RU2021139162A 2021-12-28 Device for measuring infrasound vibrations of the medium RU2779792C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2779792C1 true RU2779792C1 (en) 2022-09-13

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
CN103149583B (en) * 2013-02-05 2017-07-28 中国地震局工程力学研究所 A kind of rotation acceleration meter for earthquake
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
RU2717168C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-18 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Seismic sensor
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
CN103149583B (en) * 2013-02-05 2017-07-28 中国地震局工程力学研究所 A kind of rotation acceleration meter for earthquake
RU2717168C1 (en) * 2019-06-13 2020-03-18 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Seismic sensor
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
US5392258A (en) Underwater acoustic intensity probe
US2272984A (en) Seismograph
US7559149B2 (en) Gravity gradiometer
US7562461B2 (en) Gravity gradiometer
Saulson Vibration isolation for broadband gravitational wave antennas
US4809545A (en) Gravimetry logging
US3295360A (en) Dynamic sensor
MX2007001105A (en) Vibration sensor.
US4791617A (en) Motion sensing device
US20100116059A1 (en) Vibration sensor having a single virtual center of mass
JPH0283418A (en) Multicomponent converter and method of detecting ground motion
Štefe et al. Development of a dynamic pressure generator based on a loudspeaker with improved frequency characteristics
RU2779792C1 (en) Device for measuring infrasound vibrations of the medium
Nief et al. New generations of infrasound sensors: technological developments and calibration
Ponceau et al. Low-noise broadband microbarometers
RU2779719C1 (en) Device for measuring infrasound vibrations of the medium
RU2774291C1 (en) Device for measuring infrasonic oscillations of the medium
US20220090957A1 (en) Infrasound detector
Brown et al. High-sensitivity, fiber-optic, flexural disk hydrophone with reduced acceleration response
US3158831A (en) Underwater acoustic intensity meter
RU2782186C1 (en) Device for measuring infrasound vibrations of the medium
Nur’aidha et al. Implementation of MEMS accelerometer for velocity-based seismic sensor
RU2128850C1 (en) Three-component detector of acoustic vibrations
CA2588796A1 (en) High efficiency portable seismograph for measuring seismic tremor
US2789192A (en) Vibrometers