SU1427314A1 - Вертикальный пьезоэлектрический сейсмоприемник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборам и устройствам дл  измерени  параметров колебаний почвы, механизмов и сооружений. Цель - обеспечение абсолютной калибровки в рабочих услови х . Цель достигаетс  размещением на инертной массе 3 свободно лежащего  кор  8 тарельчатой формы, в .процессе калибровки прит гиваемого к электромагниту 7, уменьша  тем самым инертную массу и, самое главное, уменьша  силу статической нагрузки на пьезоэлемент 9 на точно известную величину. Это обеспечивает импульсную калибровку с точно известным входным сигналом, при этом калибровка может проводитьс  в рабочих услови х , в том числе в скважинах. 1 ф-лы, 1 ил. з.п. § (Л Ц со

Description

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

Целью изобретени   вл етс  обеспечение абсолютной калибровки в рабочих услови х.

На чертеже показан сейсмоприемник осевое сечение.

Внутри прочного внешнего корпуса 1 сейсмоприемника в каркасе 2, обеспечивающем минимальный тепловой контакт внутренних элементов сейсмоприемника с корпусом 1, размещена инерционна  масса 3, сцентрир ованна  относительно продольной оси корпуса 1 с помощью кольцевых пружин 4. Магнитна  система 5 и катушка 6 индуктивности обеспечивают возможность введени  в структуру сейсмоприемника отрицательной обратной св зи, предназначенной дл  корректировки передаточной амплитудно-частотной характеристики измерительного тракта. На верхней части каркаса 2 закреплен электромагнит 7, обращенный в сторону инер11 {онной массы 3. Между электромагнитом 7 и массой 3 размещен

 корь 8, не.св занный механически жестко с элементами сейсмоприемника и обладающий возможностью свободного перемещени  по вертикали от электромагнита 7 до массы 3. Якорь 8 вы-. полнен в виде таре гьчатой формы диска, охватывающего сердечник 7 со стороны инерционной массы 3. В цел х уменьшени  наведенных электрических шумов и обеспечени  согласовани  большого выходного сопротивлени  пьезоэлемента 9, размещенного между каркасом 2 и массой 3 дл  преобразовани  их взаимных перемещений в электрический сигнал, с линией 10 св зи внутри корпуса 1 размещен электронный усилитель 11. Кабель линии 10 св зи крепитс  к корпусу 1 с помощью соединительной муфты 12, обеспечивающей герметизацию и электрическое соединение линии 10 и. усилител  11.

Сейсмоприемник работает следующим образом.

Перед окончательной оборкой сейс- моприенника на аналитических весах определ ют массу  кор  8 (т) и массу .инерционной массы 3 с вход щими в нее элементами магнитной системы 5 (М). Результаты измерений занос т в

0

5

0

5

0

5

1 40

5

0

паспорт на данный сейсмоприемник, после чего его сборку завершают. Затем собранный сейсмоприемник подключают через кабель линии 10 св зи к внешним источникам питани  и измерительно-регистрирующей аппаратуре. При этом через катушку электромагнита 7 начинает течь ток и образующе- ес  магнитное поле, взаимодейству  с  корем 8, вызывает его отрыв от массы 3 и перемещение по вертикали до полюсов электромагнита 7, выполненных в каркасе 2. В этом положении  корь 8 закорачивает электромагнит 7, сейсмоприемник готов к работе.

Колебательные перемещени  сейсмоприемника по вертикали привод т°к по влению переменных ускорений, а следовательно, и возникновению инерционных сил,. воздействуюш;их со стороны массы 3 на пьезоэлементы 9. Деформиру сь , пьезоэлементы 9 вьфабаты™ вают электрические сигналы, которые преобразуютс  в усилителе 11 и пос тупают на выход сейсмоприемника, св занный с измерительно-регистрирующей аппаратурой линией 10 св зи. Таким образом, на выходе сейсмоприемника наблюдаютс  электрические сигналы , пропор1щональные величинам переменных ускорений, вoздeйcтвyюш ix на них. Дл  определени  коэффициента пропорциональности, или коэффициента преобразовани  сейсмоприемника, следует осуществить р д последовательных отключений и включений питани  катушки электромагнита 7. При этом напр жение на выходе сейсмоприемника мен етс , поскольку при отключении тока ,„, проход щего через электромагнит 7,  корь 8 под действием силы 1лжести отрываетс  от каркаса

2,жестко св занного с корпусом 1, и опускаетс  на инерционную массу

3,что соответствует воздействию си- ль1 F mg на массу 3, а следовательно , и пьезоэлемент 9. Зна  паспортное значение га, а следовательно и

F rag, измерив величину при перемещени х  кор  8, величину коэффициента преобразовани  сейсмоприем™ ника по ускорению наход т из вьфаже- ни :

5

KO

Uabiv (М + га)

где а

ra-g m.g

(О

- эквивалентное усМ + m

корение, т.е. такое уско314273

рение, при воздействии которого на систему массой М + m сила воздействи  на пьезоэлемент равна m g. Из выражени  (1) и пpивeдe нoгo вьше описани  процесса работы сейсмо- приемника следует, что значение коэффициента преобразовани  К предлагаемого вертикального пьезоэлектрического сейсмоприемника может быть получено в абсолютных величинах (В/м.с. ) с практически любой необходимой точностью и без гГривлече- ни  специальных градуировочных стендов .

Описанный процесс градуировки может осуществл тьс  сразу  осле изготовлени  сейсмоприемника и затем при его эксплуатации с любой необходимой периодичностью. При этом следует учитывать, что величина массы  кор  8 должна выбиратьс  из услови  чтобы а,а а,где - максимальное значение (верхний предел) измер емого сейсмоприемником ускорени , .поскольку в противном случае величины a, и i U д, будут лежать не в области линейного преобразовани сейсмоприемника. Отсюда следует, что

14 ,4

В предлагаемом сейсмопреобразова- теле в цел х уменьшени  вли ни  магнитного пол  электромагнита 7 на работу сейсмопреобразовател ., особенно в релиме градуировки,  корь 8 целесообразно выполн ть по форме охватывающим сердечник электромагнита 7 со стороны инерционной массы 3, котора , в свою очередь, должна быть вьтолнена из немагнитного материала.

Сейсмоприемник обеспечивает возможность получени  основных метрологических характеристик, в том числе абсолютных значений коэффициента преобразовани  измер емой величины, без.специальных градуировочных стендов . Возможно также проведение градуировки в рабочих услови х, что становитс  особенно важным, когда Сейсмоприемник размещен в труднодоступных местах, например в скважине.

Высокие метрологические характеристики предлагаемого вертикального пьезоэлектрического сейсмоприемника делают возможным его широкое применение в сейсмометрии, в частности, в качестве образцового.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   m g

   М + m

   а

   макс J

   но поскольку обычно М т, (2) можно 35 переписать в виде

   га М-а,

   ./8

   В предлагаемом сейсмоприемнике может быть реализован дл  градуировки метод ступеньки, позвол ющий при подаче ступенчатого возмущени , обеспечиваемом услови ми нагружени  массы 3  корем 8, и дополнительном наблюде- НИИ за откликом сейсмоприемника, что можно получить путем существенного увеличени  скважности переключени  Ij, пол чить данные не только о коэффициенте преобразовани  Кд, но и определить р д дополнительных характеристик , например частотный диапазон и линейность преобразовани .

   ВНИИПИ Заказ 4849/42 Тираж 522

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   35

   40

   ы - . 50 .

   .1. Вертикальный пьезоэлектрический Сейсмоприемник,содержащий корпус с закрепленным на нем электромагнитом , инерционную массу, соединенную с пьезоэлементом, и  корь, размещенный на инерционной массе и взаимодействующий с электромагнитом, о т- личающийс  тем, что, с целью абсолютной калибровки в рабочих услови х измерени  ускорени  меньше ,. ,  корь массой m установлен с возможностью свободного перемещени  по вертикали от инерционной массы М до электромагнита, при зуом масса  кор  m меньше величины М, MOKc/S Д S ускорение свободного падени .
2. 2. Сейсмоприемник по п. 1, отличающийс  тем, что  корь выполнен в виде диска тарельчатой формы, охватывающего сердечник электромагнита .

   Подписное