SU1125570A1

SU1125570A1 - Piezoelectric geophone

Info

Publication number: SU1125570A1
Application number: SU833593164A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Трифонов; Юрий Сергеевич Исаев
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1984-11-23

Abstract

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК , содержащий герметичный корпус, полностью заполненный жидкостью, и упруго подвешенную в корпусе инертную массу с полостью, в которой с зазором размещен экран, соединенный с инертной массой при . помощи стер}кневого пьезоэлемента, консольно укрепленного на инертной массе, причем экран выполнен полым, отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных .возможностей путем обеспечени круговой диаграммы направленности, экран выполнен кольцеообразным и снабжен укрепленным внутри него на середине его высоты диском с отверсти ми , стержневой пьезоэлемент выполнен цилиндрическим и жестко скреплен своим свободным концом с диском, а инертна масса выполнена в виде двух одинаковых дисков обтекасл с емой формы, жестко св занных между собой стойками. N9 6Л сд о PIEZOELECTRIC SEISMIC RECEIVER, containing a hermetic body, completely filled with liquid, and an inert mass elastically suspended in the body, with a cavity in which a screen is placed with a gap, connected to an inert mass at. using sr} of the piezoelectric cantilever arm fixed on the inertial mass, the screen being made hollow, characterized in that, in order to expand the functional capabilities by providing a circular pattern, the screen is ring-shaped and provided with a hole fixed in it in the middle of its height , the rod piezoelectric element is cylindrical and rigidly fastened with its free end to the disk, and the inert mass is made in the form of two identical disks around the shaped form, rigidly connected with nnyh interconnected struts. N9 6L pr o

Description

I Изобретение относитс к измерительной :технике, в частностн к устройствам, преобразующим механические колебани в электрические, и может быть использовано в виброMBTpHHj сейсмологии и сейсморазведке , Известен пьезоэлектрический сейсмометр, содержащий сферическую инертную массу, три пари пьезоэле-. ментов, оси чувствительности которы расположер1ы по трем взаимио перпен дикул р1 ым направлени м i1 „ Недостатком сейсмометра вл етс наличие в нем статического воз-действи инертной массы на пьезо элемспты , что снижает чувствительность пьезоэлементов. Кроме того, сейсмометр имеет неравномерную характеристику направленности, эаг трудн ющую обработку регистрируемых материалов. Наиболее близким к изобретению вл етс Пьезоэлектрический сейсмоприемник , содержащий герметичный корпусS полностью заполненный жидкостью , и упруго подвешенную в корпусе инертну э массу с полостью, в которой с зазором размещен экран соеднненный- с инертной массой посредством стержневого пьезозлемент.а консольно укрепленного на инертной массе, причем экран выполнен полыг В известном сейсмоприемнике устране но статическое воздействие инертрюй массы на пьезозлемент 2 , Недостатком известного устройств вл етс отсутствие возможности обе печени круговой равномерной ..циагра мы направленности в силу того, что геометрн полости в инертной массе. конструкци экрана и пьезоэлемента допускают измерени колебаний лишь s одном горизонтальном направлении Цель изобретени - расширение функциональн 1Х возмолсностей путем обеспечени круговой диаграммы направленности. Указанна цель достигаетс тем, что в пьезоэлектрическом сейсмопри™ емнике, содержащем герметичный корпус , полностью заполненньш етедкость и упруго подвешенную в корпусе йнер ыую массу с полостью, в которой с .зазором размещен экран, соединенный с инертной массой при помощи стержн вого пьезоэлемента, консольно укреп ленного на инертной массе, причем экран выполнен полым, экран выполне 702 кольцеобразным и снабжен укрепленным внутри него на середине его высоты диском с отверсти ми, стержневой пьезоэлемент выполнен цилиндрическим и жестко скреплен своим свободным концом с диском, а инертна масса выполнена в виде двух одинаковых дисков обтекаемой форгл,, жестко св зан} ых между собой стойками. На чертеже, представлен сейсмоприемник , общий вид. С корпусом 1 сейсмоприемника, полностью заполненным жидкостью, посредством пружинного подвеса 2 св зана инертна масса 3, выполненна в виде двух одинаковых дисков обтекаемой формы, которые жестко скреплены между собой стойками Б центре нижнего основани верхнего диска инертной массы 3 консольно установлен цилиндрический пь.езоэхгемент 5, к которому жестко крепитс диском 6 кольцеообразный экран 7. Экран 7 имеет двойные полые стенки 8, обеспечивающие жесткость экрана и компенсирующие его вес в жидкости, исключа тем самым статическое воздействие веса экрана на пьезоэлемент 5, Под воздействием упругих колебаний в горизонтальной плоскости корпус 1 . вместе с заключенной в нем жидкостью смещаетс относительно инертной массы 3, котора благодар обтекаемой форме не испытьшает заметного воздействи со стороны жидкости. Усилие, оказываемое жидкостью на экран 7, пропорционально плош.ади проекции экрана на плоскость, параллельную его продольной оси. Под воздействием этого усили экран 7 смещаетс относительно инертной массы 3, вследствие чего пьезоэлемент 5 испытывает изгибН51о деформацию, пропорционально которой вырабатывает электрический сигнал. Цилиндрическа форма экрана и пьезоэлемента обеспечивает круговую диаграмму направленности сейсмоприемника в горизонтальной плоскости. При вертикальном смещении сейсмоприемника жидкость воздействует на основании дисков инертной массы 3 и перегородку экрана 7. Вследствие этс)го экран смещаетс вместе с инертной массой, не оказыва воздействи на пъезоэлемент. Небольшие отклонени ориентации корпуса сейсмоприемника от вертикально .й оси не вли ют на его работоспо3II The invention relates to a measuring: technique, in particular, to devices that convert mechanical vibrations into electrical ones, and can be used in vibromibe-seismology and seismic exploration. A piezoelectric seismometer containing a spherical inert mass, three piezoelements, is known. These axes of sensitivity are located in three mutually perpendicular directions i1. The disadvantage of the seismometer is the static effect of the inertial mass on the piezoelectric elements, which reduces the sensitivity of the piezoelectric elements. In addition, the seismometer has an uneven directional characteristic, which is difficult to process recorded materials. The closest to the invention is a piezoelectric seismic receiver containing a sealed enclosure S completely filled with liquid and an inert mass elastically suspended in the case, with a cavity in which the screen is connected to the inertial mass with an inertial mass by means of a piezoelement rod cannon-mounted on an inert mass with the screen is hollow. In the known seismic receiver, the static impact of the inert mass on the piezoelement 2 is eliminated. A disadvantage of the known devices is the lack of both the liver uniform circular ..tsiagra we focus due to the fact that the cavity under an inert geometrn weight. The design of the screen and the piezoelectric element allows measuring oscillations in only one horizontal direction. This goal is achieved by the fact that in a piezoelectric seismic detector containing a sealed body, a completely filled power and an elastic mass suspended in the body is a cavity with a cavity in which the screen is connected to the inertial mass with a rod of a piezoelectric element, cantilevered on an inert mass, the screen being made hollow, the screen making 702 ring-shaped and provided with a disk with holes fixed inside it at the middle of its height, a rod piezoelectric element made cylindrical and rigid It is fastened with its free end to the disk, and the inert mass is made in the form of two identical disks of the streamlined forgl that are rigidly connected to each other with the racks. In the drawing, a geophone, a general view. An inert mass 3 is connected with the body 1 of the seismic receiver, completely filled with liquid, by means of a spring suspension 2, made in the form of two identical disks of a streamlined shape, which are rigidly fastened together by the supports B to the center of the lower base of the upper disk of inert mass 3 a cylindrical piezoelectric ephemeral 5 the ring-shaped screen 7 is rigidly attached to the disk 6. The screen 7 has double hollow walls 8, which provide the rigidity of the screen and compensate its weight in the liquid, thus excluding static air The effect of the weight of the screen on the piezoelectric element 5, Under the influence of elastic oscillations in the horizontal plane, the housing 1. together with the fluid enclosed in it, it shifts relative to the inert mass 3, which, due to the streamlined form, does not experience a noticeable effect from the fluid. The force exerted by the liquid on screen 7 is proportional to the flatness of the projection of the screen on a plane parallel to its longitudinal axis. Under the influence of this force, the screen 7 is displaced relative to the inert mass 3, as a result of which the piezoelectric element 5 undergoes a bend H deformation, in proportion to which it produces an electrical signal. The cylindrical shape of the screen and the piezoelectric element provides a circular pattern of the seismic receiver in the horizontal plane. With a vertical displacement of the seismic receiver, the liquid acts on the basis of the inertial mass 3 disks and the screen partition 7. Due to this, the screen is displaced along with the inert mass without affecting the piezoelectric element. Small deviations in the orientation of the seismic receiver body from the vertical axis do not affect its operation.

собность, так как свободный пружи:нный подвес 2 инертной массы 3 обеспв чивает вертикальную ориентацию чувствительной системы сейсмоприемника.This is because the free spring: the suspension 2 of the inert mass 3 ensures the vertical orientation of the sensitive system of the seismic receiver.

Жидкость, полностью заполн юща корпус сейсмоприемника, помимо своего основного назначени - передачи смещени корпуса экрану, оказывает также эффективное демпфирование пружинного подвеса 2 ине;ртной массы 3. Кроме этого, плотность жидкости определ ет высокочастотную часть амплитудно-частотной характеристики сейсмоприемника - чем меньше плотность жидкости, тем более высоко255704 .The fluid that completely fills the seismic receiver, in addition to its primary purpose — transferring the displacement of the housing to the screen — also provides effective damping of the spring suspension 2 and the mass 3. In addition, the density of the fluid determines the high-frequency part of the seismic receiver — the lower the density of the fluid , the more highly255704.

частотные колебани способен воспринимать сейсмоприедаик. Предлагаемьй сейсмопуиемншс,frequency oscillations are able to perceive a seismic receiver. Prospective Seismic,

облада круговой диаграммой направт 5 лекности, обеспечивает регистрацию упругих колебаний в горизонтальной плоскости без искажений, независимо от направлени их прихода в точку регистрации в диапазоне частот от 10 нескольких килогерц.possessing a circular diagram of direction 5 of lexality, provides for the registration of elastic oscillations in the horizontal plane without distortion, regardless of the direction of their arrival at the registration point in the frequency range from 10 several kilohertz.

Преимущество предлагаемого сейсмоприемника заключаетс в наличии круговой диаграммы направленности, высокой чувствительности и ровной 15 частотной характеристики в широком диапазоне частот.The advantage of the proposed geophone is the presence of a circular pattern, high sensitivity and even 15 frequency response in a wide frequency range.

Claims

A PIEZOELECTRIC SEISMIC RECEIVER containing a sealed enclosure, completely filled with liquid, and an inert mass elastically suspended in the enclosure with a cavity in which a screen is connected with a gap connected to an inert mass at. using a rod piezoelectric element, cantilevered on an inert mass, the screen being hollow, characterized in that, in order to expand functionality by providing a circular radiation pattern, the screen is ring-shaped and provided with a disk with holes the piezoelectric element is made cylindrical and rigidly fastened with its free end to the 'disk, and the inert mass is made in the form of two identical streamlined disks rigidly connected between themselves racks.

SU „1125570>

is a piezo ¹ I