SU548816A1

SU548816A1 - Device for recording seismic vibrations

Info

Publication number: SU548816A1
Application number: SU1925603A
Authority: SU
Inventors: Александр Евгеньевич Блюм
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1977-02-28

Description

1one

Предлагаемое устройство предназначено дл измерени упругих колебаний земной коры и преобразовани их в электрический сигнал при проведении сейсмических наблюдений различными методами.The proposed device is intended to measure the elastic oscillations of the earth's crust and convert them into an electrical signal when conducting seismic observations by various methods.

Известны устройства подобного назначени , отличительной чертой которых вл етс наличие в них корпуса, жестко св зываемого с объектом измерений (иородой), и инерциальной массы, св занной с корпусом посредством пружины. Таким устройством вл етс , например , сейсмоприемник типа ИС-3.Such devices are known, the distinguishing feature of which is the presence in them of a body rigidly connected with the object of measurement (foreign matter) and of an inertial mass associated with the body by means of a spring. Such a device is, for example, an IC-3 type seismic receiver.

Сейсмоприемиик ПС-3 смонтирован в цилиндрическом корпусе, с которым жестко соединена магнитна система. Подвижна катушка , перемещающа с в магнитном поле, шарнирно-рычажным механизмом соединена корпусом и дл увеличени момента инерции ут желена грузом.Seismic PS-3 is mounted in a cylindrical housing, with which the magnetic system is rigidly connected. A moving coil moving in a magnetic field is connected by a body through a hinge-lever mechanism and, in order to increase the moment of inertia, it is relieved by a load.

Сейсмическое воздействие вызывает взаимное перемещение подвижной катущки и магнитной системы, что вызывает возникновение напр жени на концах катущки. Амплитуда этого напр жени пропорциональна скорости смещени катущки. Существенным недостатком таких устройств вл етс аналогова форма выходного сигнала.The seismic effect causes the moving coil and the magnetic system to move each other, causing a voltage at the ends of the coil. The magnitude of this voltage is proportional to the speed at which the roller is displaced. A significant disadvantage of such devices is the analog output waveform.

Известен вибродатчик, содержащий корпус и инерциальпую массу, причем на инерциальной массе размещено омическое сопротивление , витки которого контактируют с работающими на изгиб плоскими пружипами. Мерой измерени параметров сейсмических колебаний в этом устройстве вл етс изменение омического сопротивлени . Существенным недостатком подобного устройства вл етс необходимость измерительной схемы, иреобразующей изменеиие сопротивлени в электрический сигнал, и аналогова форма выходного сигнала.A vibration sensor is known that includes a housing and an inertial mass, and an ohmic resistance is placed on the inertial mass, the turns of which are in contact with bending flat springs. The measure of the seismic parameters in this device is the change in ohmic resistance. A significant disadvantage of such a device is the need for a measuring circuit, which generates a change in resistance into an electrical signal, and an analog output waveform.

Известен сейсмопрпемник, содержаи 1И1 1 емкостной преобразователь и отличающийс тем, что он выполнен в вцде двух металлических цилиндров, один из которых св зан сA seismic collector is known, having a 1I1 1 capacitive transducer and characterized in that it is made in all of two metal cylinders, one of which is associated with

колеблющейс инерциальной массой и расположен внутри другого цилиндра, жестко св занного с корпусом. Оба эти цилиидра образуют электрическую емкость, измепение которой вследствие вибраций иреобразуетс измерительной схемой в электрический сигнал. Недостатком этого устройства, как и других аналогов, вл етс необходимость специальной измерительной схемы, преобразующей изменение емкости в электрический сигнал , и необходимость источника питани .oscillating inertial mass and located inside another cylinder rigidly connected to the body. Both of these cylinders form an electrical capacitance, the measurement of which due to vibrations is converted by the measuring circuit into an electrical signal. A disadvantage of this device, as well as other analogs, is the need for a special measuring circuit that converts a change in capacitance into an electrical signal and the need for a power source.

Прототипом цредлагаемого устройства вл етс сейсмоириемник, содержащий корпус, инерциальную массу, преобразователь сейсмических колебаний в электрический сигналThe prototype of the proposed device is a seismic explorer, comprising a housing, an inertial mass, a converter of seismic vibrations into an electrical signal.

0 и отличающийс тем, что в качестве прсобраловател сейсмических колебаний в электрический сигнал в нем применен дифференциальный трансформатор.0 and characterized in that it uses a differential transformer as a seismic oscillation generator into an electrical signal.

В этом устройстве подвижные и неподвижные обмотки дифференциального трансформатора размещены на корпусе и инерциальной массе соответственно. Взаимное смещение корпуса и инерциальной массы мен ет коэффициент св зи между обмотками, а также коэффициент трансформации, что ведет к изменению амплитуды выходного сигнала. Недостатком этого устройства вл етс необходимость питающего неременного напр жени , что усложн ет устройство в целом, и аналогова форма выходного сигнала.In this device, the moving and stationary windings of the differential transformer are placed on the housing and inertial mass, respectively. The mutual displacement of the housing and the inertial mass changes the coupling coefficient between the windings, as well as the transformation ratio, which leads to a change in the amplitude of the output signal. A disadvantage of this device is the need for supplying unreasonable voltage, which complicates the device as a whole, and the analog form of the output signal.

Целью изобретени вл етс создание устройства дл регистрании сейсмических колебаний с цифровым выходным сигналом и упрощение конструкцин.The aim of the invention is to provide a device for recording seismic vibrations with a digital output signal and to simplify the design.

Поставленна цель достигаетс посредством размещени воспроизвод щей магннтной головки па станине (корнусе) сейемоприемника, а магнитоносител с предварительно занисанным на нем кодом - па инерциальной массе.The goal is achieved by placing the reproducing magnetic head on the base (Cornus) of the receiver, and the magnetic carrier with the code previously occupied on it - on the inertial mass.

Устройство дл регистрации сейсмических колебаний иоказаио на чертеже.A device for recording seismic vibrations and indications in the drawing.

В корпус 1 устройства впрессована магнитна головка 2, электрические выводы которой вл ютс выходом устройства. Подвижна система устройства содержит инерциальную массу 3, с нанесенным на нее магнитоносителем 4, на котором предварительно произведена магнитна запись кода (нанример, последовательность имнульсов определенной частоты и длительности). Корпус 1 носредством гибких нружин 5 и 6 соединен с инерциальной массой 3, а между магнитоносителем 4 и инерциальной массой 3 помещена эластична прослойка 1.A magnetic head 2 is pressed into the device case 1, the electrical leads of which are the output of the device. The mobile system of the device contains an inertial mass 3, with a magnetic carrier 4 deposited on it, on which a magnetic code entry was preliminarily made (nanometer, a sequence of pulses of a certain frequency and duration). Case 1 by means of flexible springs 5 and 6 is connected to inertial mass 3, and elastic layer 1 is placed between magnetic carrier 4 and inertial mass 3.

Работа устройства дл регистрации сейсмических колебаний заключаетс в следующем.The operation of the device for recording seismic vibrations is as follows.

Колебани земной коры передаютс корнусу 1 устройства и жестко св занной с ним магнитной головке 2. При этом инерциальна масса 3 с нанесенным на ней магнитоносителем 4, содержащим кодированную магнитную запись, подвешенна к корпусу на унругих пружинах 5 и 6, в силу инерции остаетс неподвижной . В результате между корпусом 1 с магнитной головкой 2 и инерциальной маесой 3 с магнитоносителем 4 возникают относительные перемещени , величина и скорость которых пропорциональны величине и скорости колебани земной коры. Магнитна головка 2 воспроизводит магнитную запись магнитоносител , причем число импульсов, прищедшее с выхода головки, пропорционально величине линейного перемещени инерциальной массы, а частота их следовани пропорциональна скорости ее перемещени . Эластичпа прокладка 7 прижимает магнитоноситель к магннтной головке 2.The earth crust oscillations are transmitted to the device’s cornea 1 and the magnetic head 2 rigidly associated with it. In this case, the inertial mass 3 with the magnetic carrier 4 applied to it, containing a coded magnetic recording, suspended from the housing on the outer springs 5 and 6, remains inert due to inertia. As a result, relative displacements occur between the housing 1 with the magnetic head 2 and the inertial mass 3 with the magnetic carrier 4, the magnitude and speed of which are proportional to the magnitude and speed of oscillations of the earth's crust. Magnetic head 2 reproduces the magnetic recording of the magnetic carrier, with the number of pulses pinned from the output of the head proportional to the magnitude of the linear movement of the inertial mass, and their frequency is proportional to the speed of its movement. The elastic strip 7 presses the magnetic carrier to the magnetic head 2.

Известно, что дл нормального воспронзведени магнитной записи, т. е. чтобы иметь максимальную э.д.с. воспроизведени , непрерывна запись должна быть произведена ла участке ленты длиной 12-37 мкм.It is known that for normal magnetic recording, i.e., to have a maximum emf. playback, continuous recording must be made on a tape segment of 12-37 microns in length.

Иными словами магпитна головка воспримет минимальное перемещение инерциальной массы, соответствующее длительности од}юго импульса, т. е. пор дка 20 мкм. Эта величина вл етс порогом чувствительности устройства по амплитуде смещени . Счита полное отклонение инерциальной массы в среднем равным 5 мм, найдем, что относительна иогрещность измерени амплитуды колебаний составит 4-10-, что близко к точност м стандартных аналого-цифровых преобразователей (2 + дл Ф 200). При этом устройство обладает достаточно высокой чувствительностью по скорости колебаиий земной коры, определ ющейс минимальной величиной нрот женности записи А/ на ленте. Приран1,ение частоты следовани импульсовIn other words, the magpit head will perceive a minimal displacement of the inertial mass corresponding to the duration of one south of the pulse, that is, on the order of 20 μm. This value is the threshold of sensitivity of the device in amplitude bias. Considering the total deviation of the inertial mass on average equal to 5 mm, we find that the relative measurement of the amplitude of oscillations is 4-10, which is close to the accuracy of standard analog-to-digital converters (2 + for F 200). At the same time, the device possesses a rather high sensitivity in terms of the velocity of the crustal oscillations, which is determined by the minimum value of the recording density A / on the tape. Priming the pulse frequency

А- ДA- D

где ЛУ-приращение скорости переменепн инерциальной массы.where LU is the increment of the velocity of a variable inertial mass.

Задавшись м/сек при , мкм получимHaving asked m / s at, micron we get

Д/.5.10 ГЦ.D / .5.10 HZ.

То есть приращение частоты выходного сигнала соответствует 50-10 гц при приращении скорости А I/ смещени инерциальной массы на 1 м/сек.That is, the frequency increment of the output signal corresponds to 50–10 Hz with the increment of the velocity I I / inertial mass displacement by 1 m / s.

Следствием высокой чувствительности иредлагаемого устройства к скорости перемещени инерциальной массы вл етс расширение рабочего частотного диапазона в п раз, где л- число имнульсов, размещенных на рабочей части магнитоносител (т. е. число имнульсов, проход щих мимо щели магнитной головки за половину периода колебаний инерциальной массы).The consequence of the high sensitivity of the proposed device to the speed of movement of the inertial mass is the expansion of the working frequency range by n times, where n is the number of impulses placed on the working part of the magnetic carrier (i.e. the number of impulses passing through the slit of the magnetic head in half masses).

Электрический сигнал в виде последовательности имнульсов, поступающий с выхода магнитной головки, усиливаетс и подаетс па регистратор.The electrical signal in the form of a sequence of pulses, coming from the output of the magnetic head, is amplified and supplied to the recorder.

Устройству свойственны все преимущества цифровых измерительных устройств, т. е. высока помехоустойчивость и точность передачи и обработки информации. Кроме того, предложенное устройство вл етс датчиком генераторного типа, т. е. оно не требует дополнительного источника питани , как у приведенных выше аналогов.All advantages of digital measuring devices are peculiar to the device, ie, high noise immunity and accuracy of information transmission and processing. In addition, the proposed device is a generator-type sensor, i.e., it does not require an additional power source, as in the above analogues.

Эффективность изобретени заключаетс в том, что при некоторых видах сейсморазведочных и исследовательских работ (например , исследование ближней зоны источника взрыва) его применение позволит обойтись без дорогосто щих и громоздких аналого-цифровых преобразователей.The effectiveness of the invention lies in the fact that in some types of seismic exploration and research (for example, the study of the near zone of the source of the explosion), its use will eliminate the need for expensive and cumbersome analog-to-digital converters.

При этом значительно новышаетс помехоустойчивость сейсмоканала, так как большинство помех типа наводок имеют аналоговую форму и легко отдел ютс при передаче сигнала в виде числа импульсов или переменной частоты.At the same time, the noise immunity of the seismic channel is significantly new, since most of the interference such as pickups have an analog shape and are easily separated when transmitting a signal in the form of a number of pulses or a variable frequency.

Claims

Invention Formula

A device for recording seismic vibrations, comprising a housing, an inertial mass and a transducer-parameters

Mutual movement of the body and inertial mass into an electrical signal, characterized in that, in order to nOvTy4eHnH the digital output signal and simplify the design, it contains a magnetic carrier with a code pre-recorded on it, placed on the inertial mass, and a magnetic head mounted on the device body.

You} (, y