SU1343368A1 - Сейсмоприемник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  параметров колебаний почвы, механизмов и сооружений. Целью изобретени   вл етс  повышение осевой и снижение поперечной чувствительности . Цель достигаетс  применением двух биморфных пьезоэлементов 6, выполненных в виде равнонапр жен- ных балок, консольно закрепленных на инертной массе 2, подвешенной на магнитах 4 и 5. Концы пьезоэлементов соединены с корпусом 1 сейсмоприем- ника трехзвенной т гой 7,8, выполненной из гибких нитей. Это позвол ет увеличить продольную чувствительность сейсмоприемника при снижении его эффективной жесткости, а также снизить боковую чувствительность. 3 з.п.ф-лы, 5 ил. s (Л со со со Oi оо

Description

Изобретение относитс  к приборам и устройствам дл  измерени  параметров колебаний почвы, механизмов и сооружений.

Цель изобретени  - повьппение осевой и снижение поперечной чувствительности .

На фиг.1 показан сейсмоприемник, разрез, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1 на фиг.4 - трансформаци  сил, прилагаемых к биморфу на фиг.З - эпюры напр жени  в биморфах.

Внутри корпуса сейсмоприемника 1 размещена инерционна  масса 2, сцентрированна  в корпусе с помощью кольцевых пружин 3. Дл  компенсации силы т жести массы 2 в состав приемника введена магнитна  пружина 4, котора  благодар  наличию в ее составе катушки 5 индуктивности обеспечивает проверку работоспособности сейсмоприемника . Биморфные пьезоэлектрические элементы 6, выполненные в виде двух ориентированных параллельно направлению рабочего перемещени  массы 2 балок , своими основани ми жестко закреплены на массе 2 равноудаленно от ее оси. Свободные концы элементов 6 св  заны с корпусом общей гибкой т гой, выполненной трехзвенной, при этом звено 7, св занное с корпусом 1, проходит вдоль оси массы 2, а звень  8, идущие к элементам 6, имеют одина ковые длины, величина которых превышает половину рассто ни  между элементами . Биморфные элементы 6 выполнены в виде равнонапр женных балок переменной ширины, увеличивающейс  к основанию. Электрические сигналы с элементов 6 поступают во встроенный блок 9 электроники, где усиливаютс , фильтруютс  и подаютс  на магистральный соед}1нительный кабель 10

Сейсмоприемник работает следующим образом.

При воздействии на корпус 1 сейсмприемника колебательных ускорений звено 7 гибкой т ги, св зывающей массу 2 через элементы 6 с корпусом 1, испытывает воздействие инерционных сил массы, ориентированных вдоль оси сейсмоприемника по направлению рабо- чего перемещени  массы 2. При этом звень  8, св зывающие элементы 6 со звеном 7, наход тс  Ьод воздействием сил F( (фиг.З), величина которых может достигать значений, много больших F:

F, F -г

1,

где Ь - длина звена 8,

1 - половина рассто ни  между

основани ми биморфов, жестко закрепленных в массе 2. В то же врем  сила, изгибающа  би- морф и вызывающа  по вление на нем электрических зар дов Fuj. определ етс  следующим выражением:

г т. 1

F --.у-:, )

откуда следует, что величина Fuj2 в предлагаемом сейсмоприемнике, у которого биморфы размещены параллельно оси чувствительности и направлению рабочего перемещени  массы, может быть существенно увеличена по сравнению с традиционным поперечным размещением биморфа и приложенной к нему силы, где Fuj3 не может превысить величины F/2. Коэффициент трансформации силы f илг в рассматриваемом случае определ етс  разностью длин « 1 и li и может достигать значений 10-20. Во столько же раз возрастает Еизг по сравнению с традиционным значением F/2, а следовательно, увеличиваетс  и электрическое напр жение с элементов 6, т.е. повьш1аетс  осева  чувствительность (коэффициент преобразовани ) сейсмоприемника. I

Таким образом, в предлагаемом сейсмоприемнике механические колебани  корпуса в рабочем направлении пе редаютс  пьезоэлектрическим элементом 6 с трансформацией изгибающей силы , что приводит к существенному увеличению осевой чувствительности. При этом отсутствие жесткой св зи элементов 6 с корпусом 1 в поперечном направлении, что обеспечиваетс  длиной гибкой т ги 7, способствует значительному снижению поперечной чувствительности сейсмоприемника, так как возможные поперечные смещени  массы относительно корпуса передаютс  элементом 6 ослабленными более, чем в Лх/2Ь, раз, где дх - поперечное смещение массы относительно корпуса, L - длина т ги 7.

В сейсмоприемнике каждый элемент 6 выполнен в виде равнонапр женной

балки (фиг.З) переменной ширины, увеличивающейс  к основанию. Эпюра напр жени  в такой балке показывает, что у основани  отсутствует концентраци  напр жений и распределены они по длине балки равномерно, что способствует более эффективному преобразованию механических деформаций би- морфа в электрический сигнал. Кроме того, прогиб такой балки, имеющей равное сопротивление изгибу, на 50% больше прогиба призматической балки при воздействии одинаковой силы F. Это обсто тельство свидетельствует о возможности получени  больших значений выходного напр жени  с трапециевидного в плане биморфа при воздействии одной и той же изгибающей силы F. Однако дл  того, чтобы изгибающие напр жени  не привели к излому в уз- кой части элемента 6, наконечник его следует изготавливать в виде ме-, таллической накладки. При этом зона перекрыти  биморфа накладкой опреде- л етс  максимально допустимым значением изгибающего момента, который выдерживает каждый элемент 6.

Результаты экспериментальных проверок и испытаний показали, что пред- Q одинаковые длины, превьшгающие пололоженные сейсмоприемники путем соответствующей регулировки силы магнитной пружины могут преобразовыватьс  как в вертикальные, так и в горизонтальные приемники сейсмических колебаний . Малые габариты, высока  чувствительность , широкий частотный и динамический диапазоны, надежность делают возможным их широкое применение в скважинной и морской сейсмо IQ g 2о 25 3368

метрии, где из них можно собирать трехкомпонентные измерительные модули,

Claims (4)

1.Сейсмоприемник, содержащий корпус и инерционную массу, св занную с корпусом посредством магнитной пружины и биморфных пьезоэлектрических элементов, отличающийс  тем, что, с целью повьш1е- ни  осевой при одновременном снижении поперечной чувствительности, би- морфные пьезоэлектрические элементы выполнены в виду двух равноудаленных от оси инерционной массы балок, основани  которых жестко закреплены на инерционной массе, а свободные концы св заны с корпусом общей гибко т гой.

2,Сейсмоприемник по п.1, отличающийс  тем, что обща  гибка  т га выполнена трехзвенной, при этом звено, св занное с корпусом проходит вдоль оси инерционной массы , а звень , идущие к биморфным пьезоэлектрическим элементам, имеют

вину рассто ни  между основани ми этих элементов.

3.Сейсмоприемник по п.1, отличающийс  тем, что биморф- ные пьезоэлектрические.элементы ориентированы параллельно оси симметрии инерционной массы.

4.Сейсмоприемник по п.1, отличающийс  тем, что балки

выполнены равнонапр женными. б

/4-/1

Фиг. г

k

10

иг 3

/ / / /

V

Фиг. 5

Составитель М. Спасский Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор М. Шароши

Заказ 4820/47 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4