SU651283A1 - Seismometer - Google Patents

Seismometer

Info

Publication number
SU651283A1
SU651283A1 SU772454011A SU2454011A SU651283A1 SU 651283 A1 SU651283 A1 SU 651283A1 SU 772454011 A SU772454011 A SU 772454011A SU 2454011 A SU2454011 A SU 2454011A SU 651283 A1 SU651283 A1 SU 651283A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
seismometer
sensitivity
mass
resistor
measuring bridge
Prior art date
Application number
SU772454011A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Рыков
Original Assignee
Ордена Ленина Институт Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта Ан Ссср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Ленина Институт Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта Ан Ссср filed Critical Ордена Ленина Институт Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта Ан Ссср
Priority to SU772454011A priority Critical patent/SU651283A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU651283A1 publication Critical patent/SU651283A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

Изобретение относитс  к области геофизического приборостроени  и, в частности, к сейсмометрам.The invention relates to the field of geophysical instrumentation and, in particular, to seismometers.

Известен сейсмометр, содержащий инертною массу, подвешенную на основании сейсмометра, магнитоэлектрический преобразователь, параметрический преобразователь колебаний, действующих на инертную массу, и измерительную электронную схему ij .A seismometer containing an inert mass suspended on the basis of a seismometer, a magnetoelectric transducer, a parametric transducer of vibrations acting on an inertial mass, and a measuring electronic circuit ij are known.

Главный недостаток его в том, что расширение частотного диапазона в сторону больших периодов сейсмических волн достигаетс  за счет увеличени  инертной массы, размеров сейсмометра, применени  в цепи обратной св зи двой.ного дифференцировани . Последний способ при одн(жременном расигарении частот ного диапазона в сторону больших периодов в М раз приводит к потере чувствительности сейсмометра в N раз 2..Its main disadvantage is that the expansion of the frequency range towards longer periods of seismic waves is achieved by increasing the inertial mass, the size of the seismometer, and the use of double differentiation in the feedback circuit. The latter method with a single (zhramennom razigareniya frequency range in the direction of large periods of M times leads to a loss of sensitivity of the seismometer N times 2 ..

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому сейсмометру  вл етс  сейсмомето сейсмостанцииThe closest technical solution to the proposed seismometer is a seismometer seismic station

Дс-БП, содержащий инертную массу, подвешенную на основании сейсмометра, магнитрэлектр1Р1еский преобразователь, парацетрический индуктивный преобразователь колебаний, действующих на инертную массу, и измерительную мостовую схему с ключевым детектором 3j . Он имеет следующие недостатки. Дл  продлений частотной характеристики до периода сейсмических волн ЮО с сейсмометр настраиваетс  на механический период 15-25 с, что возможно при размерах не менее 7 О«25О мм и большой массе ма тника (масса более 2,5 кг, вес прибора 22 кг). При воздействии обратной св зи по ускорению сейсмометр увеличивает свой период до iOO с. При этом его чувствительность снижаетс  в 25 раз до величины 1,2 Ю В/м, что соответствует чувствиргельности по ускорению 5g . Измерительна  мостова  схема при данной чувствительности имеет усиление 1 5ОО. Дальней-DS-BP, containing an inert mass suspended on the basis of a seismometer, a magnetically electroplating transducer, a paracetric inductive transducer of vibrations acting on an inertial mass, and a measuring bridge circuit with a key detector 3j. It has the following disadvantages. To extend the frequency response up to the period of seismic waves, the SO is adjusted for a mechanical period of 15-25 s, which is possible with dimensions of at least 7 «25O mm and a large master mass (weight over 2.5 kg, instrument weight 22 kg). When acted upon by feedback on acceleration, the seismometer extends its period to iOO c. At the same time, its sensitivity decreases by a factor of 25 to a value of 1.2 U V / m, which corresponds to a sensitivity of acceleration of 5g. The measuring bridge with a given sensitivity has a gain of 1 5OO. Further-

шее повышение чувствительности за счет усилени  невозможно из-за шумов индуктивного преобразовател .neck sensitivity increase due to amplification is impossible due to the noise of the inductive converter.

Цель предлагаемого изобретени  - повышение чувствительности сейсмометра Лри одновременном расширении частот ного диапазона.The purpose of the present invention is to increase the sensitivity of an Lree seismometer while simultaneously expanding the frequency range.

Она достигаетс  за счет того, что в сейсмометр введены два соосно расположенных контакта, один из которых укреплен на основании сейсмометра, а второй жестко св зан с инертной массой, . чпричем указанные контакты включены в активное плечо измерительной схемы, выход ключевого детектора которой через резистор и конденсатор , включенный параллельно резисто ру , св зан с обмоткой магнитоэлектрического преобразовател ,It is achieved due to the fact that two coaxially arranged contacts are inserted into the seismometer, one of which is fixed on the basis of the seismometer, and the second is rigidly connected with an inert mass,. with these contacts are included in the active arm of the measuring circuit, the output of the key detector of which through a resistor and a capacitor connected in parallel with the resistor is connected to the winding of the magnetoelectric transducer,

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Инертна  масса 1 жестко св зана с контактом 6 через рычаг 2. Рычаг 2 имеет ось врашегга  3, Инертна  масса соединена с каркасом обмотки магнитоэлектрического преобразовател  4, конц которой выведены через резистор 1R и конденсатор С к выходу ключевого детектора измерительной схемы 5. Контакт 7 соосно расположен относительно контакта .6 и укреплен наосновании сейсмометра 8. Контакты 6 и 7 включешл в активное плечо измерительной мостовой схемы 5, Масса сейсмометра вывешена в горизонтальное равновесное состо ние пружиной 9.Inert mass 1 is rigidly connected to contact 6 via lever 2. Lever 2 has a Vrashegg 3 axis. Inert mass is connected to the winding frame of a magnetoelectric converter 4, the end of which is connected via a 1R resistor and capacitor C to the output of the key detector of the measuring circuit 5. is located relative to the contact .6 and is fixed on the base of the seismometer 8. Contacts 6 and 7 are included in the active shoulder of the measuring bridge circuit 5, the mass of the seismometer is hung out to the horizontal equilibrium state by the spring 9.

Сейсмометр, изображенный на чертеже , представл ет собой вертикальный прибор, реагирующий на колебани  в вер-. тикальной плоскости. Горизонтальный сейсмометр осуществл етс  проще, чем вертикальный. Пружина дл  вывешивани  массы отсутствует. Масса свободно висит на оси вращени . Все остальные элементы горизонтального сейсм1 мётра те же самые, что и у верт кального .The seismometer shown in the drawing is a vertical instrument that responds to oscillations in ver. ticking plane. A horizontal seismometer is simpler than a vertical one. There is no spring for weight. The mass hangs freely on the axis of rotation. All other elements of a horizontal seismic meter are the same as those of a vertical one.

Предлагаемый сейсмометр работает следующим образом.The proposed seismometer works as follows.

При воздействии внешних колебаний на инертную массу она перемещаетс  относительно основани . В результате перемещени  массы происходит либо замыкание контактов пары 6-7, либо их размыкание. В зависимости от этого на выходе мостовой схемы 5 с ключевым детектором по вл етс  максимальное выходное напр жение положительной или отрицательной пол рности. Напр жение вызывает через резистор R ток в обмотке магнитоэлектрическог о пре- образоватёл . Направление этого тока таково, что в случае размыкани  контактов масса под действием тока движетс  в направлении сближени  контактов 6 и 7 и, наоборот; при замыкании контактов движетс  в сторону их размыкани . Колебательный процесс вблизи контакта непрерывно продолжаетс . Получивша с  обратна  св зь аналогична обратной св зи по смешению. Под ее воздействием частота колебаний массы повьш1аетс  до 5-2О Гц. Дл  гашени  указанных колебаний введен конденсатор С, который образует с активным сопротивлением обмотки магнитоэлектрического преобразовател  дифференцирующую  чейку. Образуетс  отрицательна  обратна  св зь по скорости движени  массы, котора  гасит колеба1ш . В бр- лее высокочастотной области  чейка перестает дифференшфовать и на частоте возникают вибрации с микроскопической амплитудой. Практически масса сейсмометра оказываетс  неподвижной . На выходе измерительной мостовой схемы 5 устанавливаетс  некоторое эффективное напр жение, значение которого находитс  в промежутке между максимальными, положительными и отрицательными напр жени ми. Это  вл етс  следствием того, что эффективное сопротивление контакта мелсду 6 и 7, образующеес  при микровибрации, уравновешивйет до некоторой степени активный мост измерительной схемы. Измерительный мост в отсутствии внешних колебаний может быть точно уравновешен в вертикальном сейсмометре с помощью подстроечного грузика или с помощью изменени  нат жени  пруж11ны 9. Дл  горизонтального сейсмометра уравновешивание достигаетс  регулировкой наклона прибора. При уравновешенном измерительном мосте напр жение выхода ключевого детектора равно нулю. При внешних колебани х или изменении силы т жести равновесие нарушаетс  и по вл етс  на выходе сейсмометра сигнал, пропорциональный внешнему воздействию.When exposed to external vibration, the inertial mass moves relative to the base. As a result of the mass transfer, either the closure of the contacts of the pair 6–7 or their opening occurs. Depending on this, at the output of the bridge circuit 5 with the key detector, the maximum output voltage of positive or negative polarity appears. The voltage through the resistor R causes the current in the coil of the magnetoelectric transducer. The direction of this current is such that in the case of opening the contacts, the mass under the action of the current moves in the direction of the contact of the contacts 6 and 7 and vice versa; when closing the contacts moves in the direction of their opening. The oscillatory process near the contact continues continuously. Feedback received is analogous to mixing feedback. Under its influence, the frequency of mass oscillations rises to 5-2 O Hz. In order to quench the indicated oscillations, a capacitor C is introduced, which forms a differentiating cell with the active resistance of the winding of the magnetoelectric converter. Negative feedback is formed on the speed of movement of the mass, which dampens the oscillation. In the higher frequency region, the cell ceases to differentiate and vibrations with a microscopic amplitude occur at the frequency. Practically, the mass of the seismometer is motionless. At the output of the measuring bridge circuit 5, some effective voltage is established, the value of which is between the maximum, positive and negative voltages. This is due to the fact that the effective contact resistance of the Melsdu 6 and 7, which is formed during microvibration, balances to some extent the active bridge of the measuring circuit. The measuring bridge, in the absence of external oscillations, can be precisely balanced in a vertical seismometer using a trimmer weight or by changing the tension of the spring 9. For a horizontal seismometer, equilibration is achieved by adjusting the tilt of the instrument. With a balanced measuring bridge, the output voltage of the key detector is zero. With external oscillations or changes in gravity, the equilibrium is disturbed and a signal appears at the output of the seismometer, which is proportional to the external effect.

Claims (3)

Обратна  отрицательна  св зь через резистор Т обеспечивает автоматическую установку выходного напр жени  в динамический диапазон сейсмометра, стабилизацию чувствительности и положени  массы сейсмометра, линейность выход ного сигнала внешнему воздействшо, возможность простой регулировки с по мощью резистора чувствительности сей смометра. Чувствительность сейсмометра опре дел етс  соотношением . где S - чувствительность в вольта на единицу ускорени } U - рассто ние центра т жест от оси вращени  g - рассто ние точки контак та пары 6-7 от оси вращени  Дд - масса ма тюша Qf - коэффициент преобразовани  контактного преобразовател  на единицу силы. Коэффициент легко измер етс  путем приложени  известной силы к массе сейсмометра (например, калиброванный груз ). Дл  сейсмометра применимы все известные методы калибровки и сн ти  частотной характеристики , Испытани  макета предлагаемого сейсмометра дали следующие резуль таты. .., Измеренный коэффициент преобразовани  Sf 2,5х1О ,lN4; e-0,005ft. Вычислени  по формуле чувствитель ности дают d - . Эта чувствительное ь достигнута при питании измерительной мостовой схемы напр жением 6,3 В и усилением сигнала всего в 4 раза. При этом измерительна  мостова  схема работает в импульсном режиме af-отлитудного на сыщени , который  вл етс  пр мым следствием работы контактов 6 и 7 м ду состо ни ми да и нет. Сравнение предлагаемого сейсмомет ра с сейсмометром ДС-БП показывает что при большей чувствительности мао са сейсмометра снижена в 25 раз, мак симальный линейный размер сокращен в 3 раза, линейное усиление заменено усилением с амплитудным насыщением и снижено в 400 раз. При аналогичном линейном усилении чувствительность сейсмометра может быть повьшена до В/ , что на пор док боль ше необходимой величины чувствител ности дл  регистрации приливных грави тационных волн Земли с многочасовым периодом. 36 Следовательно, при увел1гченкк чувсг1 вительности предлагаемого сейсмометра по вл етс  возможность значительно расширить частотный диапазон в сторону больших периодов. В зависимости от выбранной чувствительности сейсмометра он может быть использован дл  регистрашш малых ускорений грунта шш объекта дл  регистрации скорости движени  грунта или объекта при однократном интегрировании выходного напр жени ; дл  регистрации смещешш грунта или объекта при двухкратном . интегрировании выходного напр жени  дл  регистрации изменений силы т жести . Выходное напр жешге зтредлагаемого сейсмометра допускает применение любых современных средств регистрашга. Формула изобретени  Сейсмометр, содержащий инертную массу, подвешенную на основании сейсмометра , магнитоэлектри еский преобразователь , параметрический преобразователь ускорений, действующих на инертную массу и измерительную мостовую схему с ключевым детэктором, отличающийс  тем, что, с целью повьщгени  чувствительности при одновременном расширении частотного диапазона, в него введены два соосно располох е}шых контакта, один из которых укреплён на основаьши сейсмометра , а второй жестко св зан с инертной массой, причем указанные контакты включены в активное плечо измерительной мостовой схемы, выход ключевого детектора которой через резистор и конденсатор, включенный параллельно резистору, св зан с обмоткой магнитоэлектрического преобразовател . Источники информашш, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 338869, в О1 V 1/18, 1972. A negative feedback through a resistor T provides automatic setting of the output voltage to the dynamic range of the seismometer, stabilization of the sensitivity and position of the mass of the seismometer, linearity of the output signal to an external effect, the possibility of simple adjustment using the resistor of the sensitivity of the cmometer. The sensitivity of the seismometer is determined by the ratio. where S is the sensitivity in volts per unit of acceleration} U is the center distance t gesture from the axis of rotation g is the contact point distance of a pair 6-7 from the axis of rotation DD is the mass of the mass Qf is the conversion factor of the contact converter per unit force. The coefficient is easily measured by applying a known force to the mass of the seismometer (for example, a calibrated load). For the seismometer, all known methods of calibration and frequency response are applicable. Testing the layout of the proposed seismometer gave the following results. .., Measured conversion factor Sf 2.5x1O, lN4; e-0,005ft. Calculations using the sensitivity formula give d -. This sensitivity was achieved when the measuring bridge was energized with a voltage of 6.3 V and a signal gain of only 4 times. At the same time, the measuring bridge operates in a pulsed mode of af-extractive saturation, which is a direct consequence of the operation of the contacts 6 and 7 of the yes and no states. Comparison of the proposed seismometer with a DS-BP seismometer shows that with greater sensitivity, the seismometer is reduced by a factor of 25, the maximum linear dimension is reduced by 3 times, the linear gain is replaced by the gain with amplitude saturation, and reduced by 400 times. With a similar linear amplification, the sensitivity of the seismometer can be increased to V /, which is an order of magnitude greater than the required sensitivity value for detecting tidal gravity waves of the Earth with a period of many hours. 36 Therefore, when the sensitivity of the proposed seismometer is increased, it becomes possible to significantly extend the frequency range in the direction of longer periods. Depending on the chosen sensitivity of the seismometer, it can be used for registering small ground accelerations of an object to record the speed of a soil or an object during one-time integration of the output voltage; for registration of displaced soil or object at double. integrating the output voltage to record changes in gravity. The output voltage of the proposed seismometer allows the use of any modern means of the registrar. Claims of the invention A seismometer containing an inert mass suspended on the basis of a seismometer, a magneto-electric converter, a parametric converter of accelerations acting on the inertial mass and a measuring bridge circuit with a key detector, in order to increase the sensitivity while simultaneously expanding the frequency range. Two coaxially arranged e} contacts are entered, one of which is fixed on the base of the seismometer, and the second is rigidly connected with an inertial mass, and The contacts are included in the active arm of the measuring bridge circuit, the output of the key detector of which is connected via a resistor and a capacitor connected in parallel with the resistor to the winding of the magnetoelectric converter. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Copyright Certificate 338869, in O1 V 1/18, 1972. 2.Сб. Аппарат а и методика сейсмометрических наблюдений в СССР М., Наука, 1974, с. 37-42. 2.Sb. Apparatus and methods of seismometric observations in the USSR M., Science, 1974, p. 37-42. 3.Каталог гео({)из ческой аппаратуры . Сейсмостанци  Дс-Бп, вьт. Ill, ИФЗ АН СССР, М., 1976.3.Catalogue of geo ({) from chesky equipment. Seismic Station DS-Bp, vt. Ill, Institute of Physics of the USSR Academy of Sciences, Moscow, 1976.
SU772454011A 1977-02-18 1977-02-18 Seismometer SU651283A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772454011A SU651283A1 (en) 1977-02-18 1977-02-18 Seismometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772454011A SU651283A1 (en) 1977-02-18 1977-02-18 Seismometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU651283A1 true SU651283A1 (en) 1979-03-05

Family

ID=20696113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772454011A SU651283A1 (en) 1977-02-18 1977-02-18 Seismometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU651283A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4466084A (en) * 1980-04-15 1984-08-14 Commissariat A L'energie Atomique Seismometer
GB2429337A (en) * 2005-08-15 2007-02-21 Perpetuum Ltd An electromechanical generator for converting mechanical vibrational energy into electrical energy

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4466084A (en) * 1980-04-15 1984-08-14 Commissariat A L'energie Atomique Seismometer
GB2429337A (en) * 2005-08-15 2007-02-21 Perpetuum Ltd An electromechanical generator for converting mechanical vibrational energy into electrical energy
GB2429337B (en) * 2005-08-15 2009-10-14 Perpetuum Ltd An electromechanical generator for converting mechanical vibrational energy into electrical energy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3273397A (en) Measurement of static force field gradients
US6032533A (en) Absolute amplitude sensor device
US2776560A (en) Means for measuring and for generating motion
US2674885A (en) Gravity meter motion compensator
SU651283A1 (en) Seismometer
Benioff Earthquake seismographs and associated instruments
Chakrabarty Response characteristics of electromagnetic seismographs and their dependence on the instrumental constants
US3194060A (en) Seismic displacement transducer
Usher Developments in seismometry
US3413854A (en) Gravimeter
RU2519833C2 (en) Calibration method of piezoelectric accelerometer at lower frequencies, and device for its implementation
SU993131A1 (en) Device for testing accelerometer in impact mode
Melton et al. Inertial seismograph design-Limitations in principle and practice (or how not to build a sensitive seismograph)
US3357253A (en) Device and method for measuring gravitational and other forces
SU164973A1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE FORCE OF GRAVITY
Völgyesi et al. Report on a pre-earthquake signal detection by enhanced E\" otv\" os torsion balance
RU2749702C1 (en) Pendulum calibration vibrobench
US20240027639A1 (en) Seismometer with high sensitivity, broadband and all-dip
US11187717B2 (en) Radio frequency accelerometer
SU575596A1 (en) Device for measuring gravity force
US3333460A (en) Seismometer
SU1116405A1 (en) Torsion seismometer
Ouyang et al. Tilt-induced Noise Improvement of a Nano-g MEMS Accelerometer for Lunar Seismograph with Omnidirectional Deployment
Esmaeili et al. An Optical Approach for Sensing Seismic Vibrations
JPH1194639A (en) Negative-feedback three-output type geophone