SU1120262A1 - Пьезоэлектрический сейсмоприемник - Google Patents

Abstract

1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИП СЕЙСМОПРИЕМНИК , содержащий корпус с полостью , заполненной диэлектрической жидкостью, инертную массу, упруго подвешенную к корпусу, и пьезопреобразователь , размещенный в полости корпуса, причем диэлектрическа  жидкость контактирует с инертной массой и пьезопреобразователем, отличающийс  тем, что, с целью повыиени  чувствительности и надежности , инертна  масса вьтолнена в виде обтекаемого тела с осевым цилиндрическим отверстием и Помещена в полости корпуса, пьеэопреоСразователь выполнен в виде консольного пьезоэлемента, размещенного в осевом цилиндрическом отверстии инертной массы и скрепленного с ней одним концом, а другим концом жестко св занного с цилиндрическим поршнем, размещенным с зазором в осевом цилиндрическом отверстии инертной масi сы. 2. Сейсмоприемник по п. 1, от (О личающийс  тем, что цилинд рический порыеиь выполнен в виде кар С каса, полости которого герметизированы пластинг1ми, причем его удельный & вес равен удельног1у весу диэлектрической жидкости. ,

Description

ND ЬО

о: кэ

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам ,, преобразукгцим механ ческиез колебани  в электрические, и может быть использовано дл  измерени  параметров упругих волновых процессов,. например, в сейсморазведке и в сейсмологии ,

Известен пьезозлектрическкй датчик колебаний, состо щий из пьезоПреобразовател , инертной массы и упругой опоры, компенсирующей вес инертной массы l .

Недостаток этого датчика - наличие механического контакта поверхности колеблющегос  пьезопреобразовател  с поверхностью инертной массы. Свойства контакта измен ютс  во времени и завис т от параметров окружаюшей среды, что приводит к снижению точности и стабильности датчика.

Известен также пьезоэлектрический сейомоприамник, содержащий цилкндричеокий корпус, на торцах которого закреплены пьезоэлектрические преобразователи , выполненные в виде сборки ив металлической мембраны и пьезоэлектрических дисков, закрепленных на каждой стороне мембраны. В качестве инертной массь используетс  жидкость , заполн юща  корпус датчика 2.

Недостаток этого сейсмоприемника - его низка  чувствителькосгь., поскольку пьезоэлемент, св занный всем своим периметром с корпусом, обладает большой изгибной х;есткостыо тогда как пьезоэлектрические преобразователи наиболее чувствительны именно при изгйбных нагрузках.

Наиболее близким техническим решением к.изобретению  вл етс  пьезоэлектрический сейсмоприемник, содержащий корпус с полостью, заполненной диэлектрической жидкостью, инертную массу, упруго подвешенную к корпусу, и пьёзопреобразователь, размещенный в полости корпуса, причем диэлектрическа  жидкость контактирует с инертной массой и пьезопреобразовате- . лем з „

Известный датчик обладает низкой чувствительностью, поскольку пружинна  опора инертной-массы определ ет наличие у датчика резонанса з рабочем диапазоне частот.

Цель изобретени  - повьшюние чувствительности и надежности.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом сейсмоприемн ке , содержёццем корпус с полостью, заполненной диэлектрической жидкос тью , инертную массу, упруго подвешенную к корпусу, и пьезопреобразо атель , размещенный в полости корпуса, причег 1 диэлектрическа  жидкость контактирует с инертной массой и пьезопреобразователем , инертна  масса выполнена н виде обтекаемого тела с: осевым 1илиндрическим отверстием, и помещена в полости корггуса, пьезопреобразоЕ:атель выполнен в виде консольного пьезоэлемента, размещенного в осевом цилиндрическом отверстии инертной массы и скрепленного с ней одним концом, а другим концом жестко св занного с гш1;индрическим поршнем , размещенНЕЛ1Л с зазором в осевом цилиндрическом отверстии инертной массы.

Кроме того, цилиндрический поршень может быть выполнен в виде каркаса , полости которого герметизированы пластинами, причем его удельный вес равен удельному весу диэлектрической жидкости.

На Фиг„1 показан сейсмоприемник, разрез (вид сбоку); иа фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг,3 - конструкци  поршн .

Сейсмоприемник содержит корпус 1, которой пол;-;ость о заполнен диэлектрической жидкостью. С корпусом по средством пружинного подвеса 2 и изол тора 3 св зана инертна  масса выполненна  в виде цилиндра обтекаемой форг ы, состо щего из двух одинаковых колец, С срепленных между собой через изолирующую прокладку 5 посредством специального кле . Между этими 1 :ольцами с помощью электропровод щего кле  коноольно закрепл етс  пьезоэлектрический преобразователь а виде пьезоэлемента 6 пр моугольной йормь, с другим концом которого жестко св зан поршень состо щий из каркаса 7, выполненного из легкого диэлектрического материала. В каркас8 имеютс  огварсти  8 и паз обеспечивающий свободу колебанглй пьезоэлектрического преобразовател . С обеих сторон каркас обклеиваетс  алюминиевыми пластинами 10, герметизирУил .ИМ отверсти  в каркасе, которые выполн ют роль воздушных камер , компенсирующих вес поршн  и жидкости f .и тем сам1-.7м, исключающих статические нагрузки на пьезоэлектрический преобразователь, закрепл ющийс  в поршне ме;вду выступами герметизирующих пластин посредством кле . Дл  исключени  скольз щего контакта мзйоду поршнем и внутреинай поверхностью инертной массы диаметр поршн  должен быть меньше внутреннего диаметра инертной массы на величину , гарантирующую отсутствие контакта поршн  с инерционной массой гфи максимально возмох ных амплитудах регистрируемого волнового процесса , т.е. при максимальном изгибе пьезозлектрического преобразовател .

Устройство работает следующим образ ом.

Под воздействием волнового процесса происходит -смемениб корпуса 1 сейсмоприемника относительно инертной массы 4, при этом жнлкость, заполн юг а  корпус, смесчаетс  вместе с ним относительно инертной ««ассы 4 и оказывает воздействие на поп-пень 1 который под этим возлепствием также смещаетс  относительно инертной массы 4, изгиба  тем самым пьезоэлектрический элемент б, консольно укрепленный между двум  кольцами инертной массы 4. Электрический пьезоэлемент вырабатывает пропорциональный смещению корпуса 1 электрический сигнал, снимаемый с пьезоэлемента через обе половины инертной массы 4, имеющие электрический контакт с пьезоэлементом 6 через электропровод 11;ий клей. Кидкость, заполн юща  корпус сейс моприемника, помимо своего основного назначени  - передачи упругого воздействи  от корпуса через поршень на пьезоэлектрический преобразователь , оказывает демпфирующее вли ние «а пружинную подвеску инертной массы, благодар  чему достигаетс  улучшение часготной характеристики ceйc ;oпpиeмникa, кроме того, повышаетс  его надежность. Консольна  установка пьезоэлектрического преобразовател  обеспечивает его малую ийгибную жесткость, а нагрузка, воспринимаема  поршнем при упругом воздействии на него жидкости , передаетс  поршнем как точечна  на конец консоли пьезоэлемента; вследствие чего обеспечиваетс  высока  чувствительность системы. Диэлектрические свойства жидкости позвол ет использовать пьезопреобразователь без специальных герметизирующих покрытий, Пpeдлaгae ый сейсмоприемник обладает высокой чувствительностью в широком частотном диапазоне, равной частотной характеристике, имеет простую и надежную конструкцию и может быть использован в высокочастотной сейсморазведке и, в частности,в шахтной сейсморазведке, где необходимо регистрировать сейсмический сигнал в полосе частот 100-4000 Гц.,

2 /

/./О,

5 7 Ю

Claims (2)

1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК, содержащий корпус с полостью, заполненной диэлектрической жидкостью, инертную массу, упруго подвешенную к корпусу, и пьезопреобразователь, размещенный в полости корпуса, причем диэлектрическая жид кость контактирует с инертной массой и пьезопреобраэователем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, инертная масса выполнена в виде обтекаемого тела с осевым цилиндрическим отверстием и помещена в полости корпуса, пьеэопреобразователь выполнен в виде консольного пьезоэлемента, размещенного в осевом цилиндрическом отверстии инертной массы и скрепленного с ней одним концом, а другим концом жестко связанного с цилиндрическим поршнем, размещенным с зазором в осевом цилиндрическом отверстии инертной массы.

2. Сейсмоприемник по π. 1, отличающийся тем, что цилинд рический поршень выполнен в виде кар каса, полости которого герметизированы пластинами, причем его удельный вес равен удельному весу диэлектри- g ческой жидкости. ,