SU894642A1 - Скважинный электродинамический сейсмограф - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к сейсмометрии и может быть преимущественно использовано дл  регистрации слабых сейсмических сигналов удаленных и близких землетр сений,а также дл  обнаружени  их предвестников .

Известно, что дл  изучени  физики очага при регистрации удаленных землетр сений сейсмический канал должен иметь по возможности столообразную частотную характеристику функции перемещений в диапазоне инфранизких частот, а дл  близких землетр сений - в диапазоне низких частот. В то же врем  дл  регистрации предвестников землетр сений, когда нет еще полной  сности, в каком из диапазонов по вление их возможно, желательно иметь тот и другой диапазоны. Поэтому, чтобы удовлетворить требовани м поставленных задач, сейсмический канал должен иметь столообразную частотную характеристику в широком диапазоне частот: от 1 Гц и до 50-60 Гц, с увеличением 400-500 тыс.

Известен скважинный сейсмограф, содержащий низкочастотный сейсмо метр , согласуквдий усилитель и ре.гистратор l.

В данном сейсмографе достигнуто расширение полосы пропускани  в сторону нижних частот, однако повышенный уровень шумов усилителей, малый динамический диапазон, небольшое реальное увеличение пор дка 600-700 (дл  скважинных наблюдений 10 около 3000),а также возможность по влени  длиннопериоднрго сигнала, обусловленного поступлением на интегрирующие элементы высокочастотных колебаний, ограничивают эксплу15 атационные возможности сейсмографа, особенно в случа х регистрации слабых сейсмических сигналов, относ щихс  к предвестникам землетр сений .

20

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  скважинный сейсмограф, содержащий низкочастотный сейсмометр с высокоомной обмоткой преобразовател ,сог25 ласующие элементы и гальванометрический регистратор. В известном сейсмографе согласующие по затуханию элементы представлены в виде активных резисторов, обеспечивак дих нормальное затухание колебательных

30

систем сейсмометра и гальванометра при загрублении канала, предназначенного дл  регистрации сильных землетр сений 2.

Недостатком сейсмографа  вл етс  низкий коэффициент передачи сейсмографа , обусловленный тем, что требовани  при согласовании сейсмометра и гальванометра противоречивы. Так, например, дл  низкоомных гальваномеров в переуспокоенном режиме, который используетс  дл  расширени  амплитудно-частотной характгристики, необходимо, чтобы преобразователь сейсмометра имел малое активное сопротивление , тогда как дл  повышени чувствительности сейсмометра нужно, чтобы преобразователь имел многовитковую , а значит, и высокоомную обмотку . Сформированный сейсмический канал, .где преобразователь сейсмометра имеет высокоомную обмотку, а гальванометр - низкоомную, не дает заметного повышени  коэффициента передачи, так как высокоомна  обмотка сейсмометра шунтируетс  низким сопротивлением гальванометра.

Цель изобретени  - повышение коэффициента передачи и расширени  частотного диапазона сейсмографа за счет согласовани  колебательных систем сейсмометра и гальванометра.

Дл  достижени  поставленной цели в скважинном электродинамическом сейсмографе, содержащем низкочастотный сейсмометр, соединенный через согласующие элементы с гальванометркческим регистратором,согласующие элементы состо т из активного дифференциального четырехполюсника , аттенюатора, корректирующего конденсатора, шунтирующего и демпфирующего резисторов, при этом выход четырехполюсника подключен к ег инвертирующему входу и аттенюатору, соединенному в свою очередь с шунтирующим резистором через корректирующий конденсатор, а неинвертирукадий вход четырехполюсника через демпфирующий резистор соединен с аттенюатором, шунтирующим резисторо и общей шиной сейсмометра и регистратора .

На фиг; 1 дана принципиальна  схема сейсмографа; на фиг. 2 - ам-. плитудно-частотные характеристики каналов.

Сейсмограф содержит латунный гермйтичный контейнер 1, установленный в скважине, в котором размещены электродинамический сейсмометр 2, имеющий рабочую 3 и демпфирующую 4 обмотки, мотор 5 дл  дистанционного управлени , демпфирующий резистор б геркон 7 и четырехполюсник 8 с балластным резистором 9 согласующего блока.

Наземна  часть сейсмографа содержит сопротивлени  (резисторы) 10-13

аттенюатора, корректирующий конденсатор 14, 1иунтирую1ций резистор 15, гальванометр 16, регистратор 17,блок 18 питани  и пульт 19 дистанционного управлени .

Сейсмограф работает следующим образом .

Перед спуском контейнера 1 в скважину инертна  масса сейсмометра арретируетс  пультом 19 дистанционного управлени . После установки контейнера в скважине осуществл ют при помощи одного и того же электромотора 5, одним из проводов питани  которог используетс  брон  кабел ,, разарретирование и настройку сейсмометра на заданный период собственных колебани Дл  этого демпфирующую обмотку 4 и выход четырехполюсника 8 через балластный резистор 9 подключают к пульту 19 дистанционного управлени . Так как рабоча  обмотка 3 при регистраци должна быть задемпфирована резистором 6, обеспечивающим необходимое затухание колебаний инертной массы, то при настройке на заданный период резистор б должен отключатьс  от обмотки 3, ибо в противном случае нельз  обеспечить свободные колебани  инертной массы, по которым определ етс  период настройки сейсмометра. В предлагаемом сейсмографе программное управление резистором осуществл етс  герконом 7 и пол ми посто нных магнитов. После настройки сейсмометра на заданный период по программе пульта 19 к рабочей обмотке 3 подключаетс  резистор б,а выход четырехполюсника череп балластный резистор 9 блока подключаетс  к регистратору 17. Демпфирующа  обмотка 4, выводы которой выход т на поверхность,после настройки сейсмометра закорачиваетс  Прин тый сейсмометром сейсмический сигнал поступает на неинвертирующий вход активного четырехполюсника 8, охваченного 100%-ной отрицательной обратной св зью, который согласует колебательные системы сейсмометра 2 и гальванометра 16 и формирует амплитудно-частотную характеристику канала. Увеличенный в результате согласовани  сейсмический сигнал регистрируетс  зеркальным гальванометром регистратора 17.

Демпфирующий резистор 6 согласующего блока обеспечивает необходимое затухание колебаний инертной массы сейсмометра 2 и, уменьша  общее сопротивление на входе четырехполюсника 8, уменьшает его температурный дрейф. Корректирующий конденсатор 14, измен   параметры гальванометра 16, увеличивает крутизну среза левой части частотной характеристики в полосе 0,3-0,8 Гц и выравнивает правую часть рабочего диапазона в полосе 20-60Гц. Кроме того,

разв зыва  гальванометр 1 б от посто нной составл ющей выхода согласующего блока при разбалансе, он также ослабл ет и вли ние дрейфа нул  .четырехполюсника 18 ,

Шунтирующий резистор 15 обеспечивает расширение диапазона в сторону верхних частот, а также,  вл  сь звеном в цепи гальванометра 16,оказывает выравнивающее действие и на низкочастотную часть рабочего диапазона в области 1 Гц. Балластный резистор 9 защищает выходные цепи четырехполюсника 8 при случайных короких замыкани х, а также обеспечивае возможность использовани  дополнительной низкоомной нагрузки, выполн ющей функции аттенюатора, включенного на выходе балластного резистог ра 9.

Чтобы производить сейсмические измерени  с максимально возможным увеличением в любых скважинах с различным микросейсмическим фоном помех , в сейсмографе установлен аттенюатор , позвол ющий фиксированно снижать увеличение в 1,5; 2 и 4 раз не измен   формы частотной характеристики канала.

Включение загрублений в цепь, гд установлен частотно-зависимый элемент , представл ет определенные труности , св занные с сохранением форм частотной характеристики канала. Наболее приемлемым оказалось включени дополнительной низкоомной нагрузки в виде аттенюатора, состо щего из набора последовс1тельно соединенных резисторов 10-13, установленных на переключателе и включенных между выходом балластного резистора 9 и общей шиной рабочей обмотки сейсмометра 2 и гальванометра 16.

Амплитудно-частотные характеристики , сн тые на вибростенде, представлены на фиг.2. На графике изображена крива  20 предлагаемого (шкала увеличени  слева)/ и крива  21 известного сейсмографов (шкала увеличени  справа).

Таким образом, использование активного согласунхцего блока со 100%-ной отрицательной обратной св зью дл  согласовани  колебательных систем низкочастотного сейсмометра и низкочастотного высокочувствительного зеркального гальванометра позвол ет Б дес тки раз увеличить коэффициент передачи сейсмографа , заметно расширить столообразную часть амплитудно-частотной характеристики, сохранить высокий динамический диапазон сейсмометра по выходу согласующего блока,добитьс  высокой стабильности параметров и эксплуатационной надежности сейсмографа в услови х обводненных

0 глубоких скважин. Сейсмограф позвол ет регистрировать как очень слабые единицы нанометров, так и достаточные сильные сейсмические сигналы с амплитудой до 1 мм.

5

Claims (2)

1.Рыков А.В. Расширение частотной характеристики сейсмографа способом фильтрации. Сб. Сейсмические приборы, вып. 6. М., Наука,1572, с. 32.

O

2.Аппаратура и методика сейсмометрических наблюдений в СССР. М., Наука, 1974, с. 33-36 (прототип).

/J

Л

Фт.1