SU1267319A1 - Сейсмометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области сейсмологии,в частности.к сейсмопреобразовательным приборамдл  регистрации колебаний грунта и сооружений,выппанных землетр сени ми и другими видами колебаний. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерени . Цель достигаетс  за счет выполнени  преобразовател  в виде оптической схемы, содержащей источник света 10, объектив 11, полую ось ма тника сейсмометра, в которой размещен пол ризатор 9, анализатора 2 и фотоприемника 13. При этом анализатор может быть выполнен в виде дво копрепомл ющей пол ризационной призмы, а фотоприемник - в с s виде двух элементов, расположенных на пут х обыкновенного и необыкновен (Л ного лучей и включенных дифференци- . ально. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

Description

Y/7/////////////z /zm

Ш2

-q-

Ы

Изобретение относитс  к сейсмологии , в частности к- сейсмопреобразовательным приборам дл  регистрации колебаний грунта и сооружений, вызванных землетр сени ми и др. видами колебаний.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности регистрации колебаний.

На фиг.1 изображен сейсмопреобразователь , вид со стороны источника светаJ на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1 fповернут на 90°); на оптическа  схема устройства с пол ризационной призмой.

Сейсмопреобразователь содержит основание 1, на котором установлены посто нный подковообразный магнит 2, стойки 3 с подшипниками. В воздушном зазоре между полюсами магнита 2 расположен польш сердечник 4 из магнитом гкого материала (железа) , установленный на полых полуос х в подшипниках . Полуоси жестко св заны с рамкой ма тника 5, снабженной грузами 6. Стальные пластины 7 установлены с возможностью перемещени  на полуос х . На магнитном сердечнике 4 размещена медна  демпферна  рамка 8, а в полом сердечнике 4 - пол ризатор 9 На основании 1 установлены источник 10 освещени  (лампа накаливани  или светодиода например, с направленным излучением, объектив 11, анализатор 12, представл ющий собой например, поЛ роид или пол ризационную призму с двойным лучепреломлением , и светочувствительный элемент 13, например фаторезистор или фютотранзистор . Устройство защищено светонепроницаемым кожухом (не показан Б равновесном состо нии ма тника, например, дл  горизонтального расположени  сейсмопреобразовател  (фиг.1), пол ризатор 9 расположен по отношению к анализатору таким образом, что их оптические оси взаимоперпендикул рны .

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии колебаний почвы основание 1 сейсмометра неподвгсжно, рамка ма тника остаетс  в покое и свет от источника 10 объективом 11 направл етс  параллельным пучком через полуось, служащую входным окном (диафрагмой), на пол ризатор 9. Сформированньй узкий пучок света

67319I

после пол ризатора 9 в виде пол ризованного потока лучей через вторую полуось попадает на анализатор 12, так как оптические оси пол ризатора

5 и анализатора скрещены, свет не проходит через анализатор и не попадает на элемент 13. При колебани х почвы и следовательно, основани  1 сейсмометра рамка ма тника 5 приходит в

10 колебательное движение и сердечник 4 вместе с пол ризатором 9 совершает вращательное движение вокруг оси ма тника. Соотвественно поворачиваетс  и плоскость пол ризации световых

15 лучей, прошедших пол ризатор. Поскольку анализатор 12 жестко установлен на основании I, то в результате относительного поворота пол ризатора 9 световые лучи, пройд 

20 анализатор 12, попадают на светочувствительный элемент 13.

В случае установки в качестве анализатора пол ризационной призмы с двойным лучепреломлением из анали25 затора выход т пространственно разделенные лучи обыкновенной и необыкновенной составл ющих. Соотношение интенсивности света между обыкновенной и необыкновенной составл ю30 щими сильно зависит от направлени  плоскости пол ризации световой волны , прошедшей пол ризатор, т.е. от угла поворота оптической оси пол ризатора , и пропорционально квад35 рэту косинуса угла поворота. Светочувствительные элементы 13 каждой составл ющей включены по дифференциальной схеме, например, в цепь измерительного моста, что существен40 но повышает чувствительность сейсмопреобразовател .

Пол ризатор и анализатор в исходном состо нии могут быть установлены так, что их оптические оси располагаютс ,, например, под углом 45°. В этом случае иа светочувствительные элементы 13 в исходном состо нии попадают обе составл ющие одинаковой интенсивности, и сигнал на выхо50 де становитс  равным нулю. При отклонении рамки 5 в ту или иную сторону от положени  равновеси  сигнал также измен етс  по направлению к амплитуде, котора  измен етс  про55 порциоиально квадрату угла поворота рамки.

Claims (2)

1. При использовании в качестве источника света светодиода излучение 3 его может быть промодулировано пере менной составл ющей (т.е. питание светодиода осуществл етс  переменны током заданной частоты). Это позвол ет использовать усилители перемен ного тока, что снижает погрешности св занные с температурными и прочим воздействи ми, и повышает точность регистрации колебаний. Стальные пластины 7, взаимодейству  с магнитным полем магнита 2, стрем сь установитьс  вдоль силовых линий магнита, возвращают рамку ма  ника в исходное равновесное положение . Перемещением 7 вдоль полуосей ма тника регулируют силу воздействи  с магнитным потоком и, тем самым, - частоту собственных колебаний ма тника. Медна  короткозамкнута  рамка 8, в которой наводитс  при колебани х ма тника ЭДС самоиндукции, демпфирует его колебани . Изменение злект рического сигнала, снимаемого со светочувствительного элемента 13 измерительного моста сейсмопреобразовател , подаетс  через усилитель на регистрирующее устройство (не показаны). В качестве регистрирующего устройства может служить самопишущий автоматический потенциометр либо цифровой регистратор, подключенный через аналого-цифровой преобразователь . Регистрирующий прибор может быть проградуирован в единица бальности. Выполнение полыми полуосей враще ни  и сердечника, жестко св занных с рамкой ма тника, а элемента преоб разовани  механических колебаний в электрические - в виде источника света, объектива и пол ризатора (анализатора и светочувствительного приемника) - оптически св занными между собой позвол ет резко увеличить зависимость изменени  сигнала от угла поворота рамки ма тника, а также повысить величину этого сигнала , что существенно повьшает чувстт вительность и точность устройства. Установка в качестве анализатора дво копреломл ющей пол ризационной 194 призмы и соединение светочувствительных элементов по дифференциальной схеме позвол ет получить разность сигналов обыкновенной и необыкновенной составл ющих. Это дополнительно повышает чувствительность и точность сейсмопреобразовател . Одновременно предложенный сейсмопреобраэователь позвол ет значительно упростить схему усилени  сейсмометра путем использовани  стандартных усилителей с меньшим коэффициентом усилени , исключени  электромеханических (гальванометрических) усилителей, имеющих свои собственные колебательные системы и внос щих дополнительные погрешности при регистрации колебаний. Все это существенно снижает затраты на создание и эксплуатацию сейсмометрических приборов . Формула изобретени  1. Сейсмометр, содержащий основание , на котором посредством полуосей подвешен ма тник, выполненный в виде рамки с сердечником и грузами по обе стороны от сердечника, преобразователь и стальные пластины, закрепленные на полуос х и расположенные в поле посто нного магнита, закрепленного на основании, отличающийс  тем, что, с цепью повышени  чувствительности и точности измерени , полуоси и сердечник выполнены полыми, преобразователь выполнен в. виде оптически св занных источника света, объектива, анализатора и фотоприемника, расположенных на основании, и пол ризатора, расположенного в полом сердечнике.
2. 2. Сейсмометр по п.1, о т л и ающийс  тем, что анализаор выполнен в виде дво копреломл ющей пол ризационной призмы,а фотоприемник выполнен двух светочувствительных элементдв, расположенных на пут х обыкновенного и необыкновенного лучей и включенных дифференциально .

   i7

   фие.;

   fO //

   /

   4