SU911407A1

SU911407A1 - Deep-well piezoelectric geophone

Info

Publication number: SU911407A1
Application number: SU802903667A
Authority: SU
Inventors: Игорь Николаевич Точкин; Эдуард Николаевич Некрасов; Сергей Геннадиевич Тактаров; Александр Дмитриевич Павлов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5703; Предприятие П/Я В-8941
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1980-03-31
Publication date: 1982-03-07

Description

(54) СКВАЖИННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕОФОН(54) BOTTOM PIEZOELECTRIC GEOPHONE

;.,.; ,,. . ,t. .;.,.; ,,. . , t. .

Изобретение относитс к эв тсометрйческим приборам-геофсшаМ и может быть использовано дл регистрации про влений горного давлени в шахтных услови х.The invention relates to measuring instruments — geologic equipment — and can be used to record occurrences of rock pressure in mining conditions.

Известен скважинный пьезоэлектрический геофон, сод жащий цилюздрический корпус датчика с размещенным в нем у .одного из торцов пьезоэлементом и ре- гистриру ощуго аппаратуру Г13 The wellbore piezoelectric geophone is known, which has a cyanic sensor body with a piezoelectric element located at one of the ends and a register of sensory equipment G13.

Недостатком такого прибора вл етс его односторонн нетфавлешгость. Наибольшую чувствительность этот датчик имеет в направлении, перпендикул рном, плоскости пьезопластины, что вызывает необходимость ориентации его в скважине . В труднодоступных местах ориентаци датчика в скважине, как правило, исключаетс , поэтому эффективность применени подобных устройств сильно сшпкаетс .The disadvantage of such a device is its one-sided netting. This sensor has the greatest sensitivity in the direction perpendicular to the plane of the piezoplate, which makes it necessary to orient it in the well. In hard-to-reach places, the orientation of the sensor in the well, as a rule, is eliminated; therefore, the efficiency of using such devices is strongly confused.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс скважинный пьезоэлектрический геофон, содержащий корпус датчика, внутри которогоClosest to the invention to the technical essence is a borehole piezoelectric geophone, comprising a sensor body, inside which

размешены перпендикул рно друг другу две пр моугольные пьезопластины, детектирующие и сумматор сигналов .Г2 .perpendicular to each other, two rectangular piezoplates, detecting and combining the signals .Г2, are placed.

Однако в наиболее реальных услови х, когда сейсмоакустическа волна приходит на пьезоппастины под углом, не равным 9О°, происходит искажгаше характеристик , так как сигналы при этом вычитаютс . Наиболее существенное искажение происходит в спунае, когда волна приходит в прот вофазе, т.е. под углом, приблизгтельно равным 45°, Дл предотвращени этого ввод т детектирующие звень и суь®4атор, которые внос т свои искажени в амплитудно-частотную характеристику сигнала, затрудн ющие его аналиai к увеличивают габариты устройства. Кроме TOiO, требуетс тщательный подбор пар кристаллов по чувствительности.However, under the most realistic conditions, when a seismic acoustic wave arrives at piezopastes at an angle not equal to 9 °, the distortion of the characteristics occurs, since the signals are subtracted. The most significant distortion occurs in the descent when the wave arrives in protphase, i.e. at an angle of approximately 45 °. To prevent this, the detection units and the S®4ator are introduced, which introduce their distortions into the amplitude-frequency characteristic of the signal, making it difficult for the analyzer to increase the dimensions of the device. In addition to TOiO, careful selection of pairs of crystals by sensitivity is required.

Цель изобретени - поЕьпиение информативности и достоверности получаемых результатов.The purpose of the invention is to understand the information content and reliability of the results obtained.

Поставленна цепь достигаетс тем, что в скважинном пьезоэлектрическом геофоне, содержащем регистрирующую агашратуру, датчик с цилиндрическим корпусом, в котором размещен пьезоэлемент , представл ющий собой пр моугольную пластину, пр моугольна пластина пьезоэлемента изогнута по винтовой линии относительно ее оси симметрии , при этом стороны пластины, перпенДккул рные этой оси, развернуты отно- . сительно- друг друга на 90.The delivered chain is achieved by the fact that in a borehole piezoelectric geophone containing a registering gauge, a sensor with a cylindrical body in which a piezoelectric element is placed, which is a rectangular plate, the rectangular plate of the piezoelectric element is curved along a helix relative to its axis of symmetry, at this side of the plate, perpendicular to this axis; each other at 90.

На фиг. 1 изображена конструкци датчика} на: фиг. 2 - пьезопластина.FIG. 1 shows the construction of a sensor} in: FIG. 2 - piezoplastin.

Скважинный пьезоэлектрический геофон содержит корпус 1 цилиндрической формы, внутри которого размещена пьезоэлектрическа пластина 2, выполненна изогнутой по винтовой линии относительно ее симметрини .Пластина 2 закреплена в державке 3 с помощью винта 4. Между пьезоэлектрической пластиной 2 и винтом 4 проложена диэлектрическа прокладка 5. Державка в корпусе 1 крепитс с помощью винтовой пробки 6 с герметизирукшшми прокладками 7. Передача сигнала с пьезокристалла на регистрирующее устройство осуществл етс по кабелю 8, проход щему в отверстии винтовой пробки 6 и крьпшш 9.The downhole piezoelectric geophone comprises a cylindrical body 1, inside which is placed a piezoelectric plate 2, which is curved along a helical line relative to its symmetry. The plate 2 is fixed in the holder 3 by means of a screw 4. Between the piezoelectric plate 2 and screw 4, a dielectric strip 5 is laid. The housing 1 is attached by means of a screw plug 6 with sealing strip 7. The signal from the piezocrystal is transferred to the recording device via cable 8, passing through Verstov helical tube 6 and 9 krpshsh.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Сейсмоакустические волны, возникающие в горном массиве в результате динаьЛнческих процессов, воздействуют наSeismoacoustic waves that occur in a mountain range as a result of dynamic processes affect

пьезопластину 2, вызыва ее механические колебани . Механическа деформаци , обусловленна колебани ми, вызывает по вление электрических зар дов на гран х пьеоопластины. Величина офазующет-ос зар да или развиваема ЭДС пропортшональна величине сейсмоак стической вол .ны. Механическа деформаци , возникающа под действием сейсмоакустической волны, знакопеременна , поэтому и зар д образующийс на гран х, измен ет знак, что приводит к по влению гармоническогоpiezo plate 2, causing its mechanical vibrations. Mechanical deformation due to oscillations causes the appearance of electrical charges on the faces of the pyeooplates. The magnitude of the phase-of-charge charge or the emf being developed is proprietary to the magnitude of the seismoacoustic wave. The mechanical deformation resulting from the action of a seismoacoustic wave is alternating, therefore the charge formed on the facets changes its sign, which leads to the appearance of a harmonic

сигнала. Так как после прекращени действи сейсмоакустмческой волны колебательный процесс носит затухающий характер , то и сигнал на выходе пьезопластины будет Иметь форму гармонического затухающего сигнала, частота колебани и затухание которого будут зависеть от характеристик пластины. Сигнал с пьезошшстины 2 по кабелю 8 передаетс на регистрирующее устройство. Фронт нарастани сигнала и амплитуда первого вступлени будут характеризовать сейсмоакустическую волну.signal. Since the oscillation process is damped after the seismic-acoustic wave is terminated, the signal at the output of the piezoplate will also have the shape of a harmonic damped signal, the oscillation frequency and attenuation of which will depend on the plate characteristics. The signal from piezoelectric 2 is transmitted via cable 8 to a recording device. The front of the rise of the signal and the amplitude of the first entry will characterize the seismo-acoustic wave.

Вьполнение пьезопластины изогнутой по винтовой линии позвол ет по сравне .нию с известным увеличить чувствительность и уменьщить искажени за счет того, что сейсмоакустическа волна, приход ща к пластине под углом, близким или равным 45°, вызывает сложение сигнала , что приводит к увеличению его амплитуды на выходе пьезопластины, без искажени формы сигнала.The execution of a piezoplate that is curved along a helical line allows, in comparison with the known, to increase the sensitivity and reduce distortion due to the fact that the seismo-acoustic wave coming to the plate at an angle of 45 ° or less causes the signal to add, which leads to an increase in its amplitude output piezoplates, without distortion of the waveform.

Формула и 3 о бретени Formula 3 and Breasts

Скважинный пьезоэлектрический геофон , содержащий регистрирующую аппаратуру и датчик с цилиндрическим корпусом в котором размещен пьезоэлемент, представл ющий собой пр моугольную пластину , отличающийс тем, что с целью повыщени информативности и достверности получаемых результатов, пр моугольна пластина пьезоэлемента изогнут по винтовой линии относительно ее оси симметрии, при этом стороны пластины, перпендикул рные .этой оси, развернуты относительно друга на ЭО.A downhole piezoelectric geophone containing a recording instrument and a sensor with a cylindrical case in which a piezoelectric element is placed, which is a rectangular plate, characterized in that in order to increase the informativity and reliability of the results, the piezoelement plate is bent along a helix relative to its symmetry axis the sides of the plate, which are perpendicular to this axis, are turned relative to each other in EO.

Источники информапзйн, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account during the examination

1.Авторское свидетельство СССР №84490, кл. d 01V 1/20, 1949.1. USSR author's certificate №84490, cl. d 01V 1/20, 1949.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2669870/25,2. USSR Author's Certificate for Application No. 2669870/25,

кл. UOIV 1/2О, 1979 (прототип).cl. UOIV 1 / 2O, 1979 (prototype).

Claims

Claim

A downhole piezoelectric geophone containing recording equipment and a sensor with a cylindrical body in which a piezoelectric element is placed, which is a rectangular plate, characterized in that <in order to increase the information content and reliability of the results, the rectangular piezoelectric element plate is curved along a helical line with respect to its axis of symmetry, this side of the plate, perpendicular to this axis, rotated relative to each other by 90 °.