SU995044A1 - Пьезоэлектрический сейсмометр - Google Patents

Description

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕЙСМОМЕТР

Изобретение относитс  к сейсмометрии, в частности к устройствам дл  приема и преобразовани  сейсмических колебаний в электрнческне сигналы, и может быть использовано дл  нзмеренн  параметров колебаний в сейсмологни и инженерной сейсмологин.

Известны сейсмометры, содержащие основание , ма тннк н магннтозлектрическнй преобразователь с посто нным магнитом н двум  катушками, одна из которых вместе с маши- том может быть нспользована в качестве преобразовател  злектрическнх сигналов в движени  ма тннка н тем самым служить дл  калибровки сейсмометра или сейсмического канала

Недостатком таких сейсмометров  вл етс  необходимость арретнровани  н регулировки положени  нул  ма тннка, что затрудн ет использование таких приборов в режиме длительных aJBTOHOMHbix наблюдений, например при работе в скважинах н донных стании х, при замуровке сейсмометров в тело плотин и либо существенно усложн ет их конструкцию, требу  введенн  устройств дистанционного

арретнрованн  н разарретнрованн  и днстан1ШОННЫХ контрол  и регулировки положени  нул  ма тника.

Наиболее блнзкнм технических рещеиием к нзобретенню  вл етс  пьезозлектрическмй сейсмометр, содержашнй корпус, инертную массу П пьезоэлементы (2.

Недостатком известного пьезосейсмометра  вл етс  невозможность его калибровки в рабочем положенни, что снизгает его надежность и уменьшает достоверность получаемых данных.

Цель изобретени  - повышемие надежпоо тн прн одновременном повышении достовер ностн данных путем обеспечени  возможностн внутренней калибровки.

Claims (2)

1. Поставленна  дель достигаетс  тем, что пьезоэлектрнческий сейсмометр, содержащий корпус, инертную массу и пьезозлементы, снабжен электромагнитом с сердечником и  корем, прикрепленными к корпусу и инерт ной массе так, что лини  действи  силы электромагнитного взаимодействи  между сер39 дечником И  корем совпадает с осью чувствительности сейсмометра. На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого пьезоэлектрического сейсмометра, разрез; на фиг. 2 -- взаимное расположение инертной массы и злектромагнита в трехкомпонентном пьезозлектрическом сейсмометре; на фиг. 3 - запись, полученна  при калибровке трехкрмпонентного пьезо электрического сейсмометра подачей в катуш ку электромагнита сигналов от генератора, электрических колебаний. Пьезоэлектрический с смометр содержит пьезоэлемент 1, корпус 2, инертную массу 3 и электромагнит, состо щий из катушки 4 сердечника 5, мапштопровода 6 и  кор  7. Катушка 4 с сердечником 5 и мапштопроводом 6 жестко скреплена с корпусом 2. Якорь 7 жестко скреплен с инертной массой .3. Пьезозлемент 1 зажатый между корпусом 2 и массой 3,  вл етс  одновременно упруглм элементом сейсмометра. Взаимное расположение электромагнита и инертной массы в трехкомпонентном пьезоэлектрическом сейсмометре таково, что плос кость  кор  7 перпендикул риа диагонали кубической инертной массы 3. Диагональ куба составл ет с его ребрами угол oi dTCiilf - ar&cos - а лини  действи  силы взаимодействи  между сердечником 5 и  корем 7 электромагнита направлена вдоль диагонали куба и поэтому проходит через точк пересечени  осей чувствительности трех взаимно перпендикул рных компонент сейсмометра под углами 55 44 к этим ос м. На записи, полученной при калибровке, (фиг. 3) 8 - секундные марки времени, 9 - запись сигнала от электрического генер тора, 10-12 - записи выходных сигналов соответственно от х, У и z - компоненты сейсмометра. Пьезоэлектрический сейсмометр работает следующим образом. При сейсмических колебани х инертна  масса 3 колеблетс  относительно корпуса 2. При этом пьезоэлемент 1 деформируетс  и на его обкладках по вл ютс  зар ды, пропорциональные действующим силам, а значит , пропор1(нональные ускоренн м сейсмических колебаний. Аналогичные процессы в пьезоэлементе 1 происход т при относительных перемещени х инертной массы 3 н кор пуса 2 за счет силы взаимодействи  между сердечником 5 и  корем 7 электромагнита. При подаче электрического напр жени  на клеммы катушки 4 на  корь 7, со стороны сердечника 5 действует сила F, пропорциональна  силе тока Л в катущке 4 и числу витков iff этот катущки: , где А - коэффициент пропорциональности, завис иига от рассе ни  магнитного потока в магнитной цепи электромагнита и от зазора между сердечником 5 и  корем 7. Эквивалентное ускорение основани  сейсмометра может быть подсчитано по формуле где М - величина инертной массы 3; При подаче на клеммы катушки 4 электромагнита знакопеременного, например, синусоидального , напр жени , сила тока в катушке 4 составл ет J-J cosiot , где JQ амплитуда тока; ли - частота электрических колебаний. При этом сила F взаимодействи  между сердечником 5 и  корем 7 электромагнита возрастает от нул  до максимального значени  дл  каиодого полуперкода электрических колебаний. Таким образом, эквивалентное ускорение дл  сейсмометра, периодически измен етс  с частотой 2U) от нул  до максимального значени  P(, BI, где В -- В соответствии с фиг. 2 дл  трехкомпонентного пьезоэлектрического сейсмометра коэф- i ШиГ, фициентпропорщюнальности В-, ЗМ а максимальное эквивалентное ускорение дл  компонент сейсмометра . Сказанное иллюстрируетс  фиг. 3, где максимальное эквивалентное ускорение дл  общей инертной массы трехкомпонентного пьезоэлектрического сейсмометра составл ет ,6 м/с, максимальное эквивалентное ускорение дл  компонент сейсмометра состав  ет ,35 м/с, а подсчитанные по записи фиг. 3 коэффициенты преобразовани  каналов дл  компонент сейсмометра составл ют УХ 5 -10- ,5 - 10 с ,3. . с Положительный эффект изобретени  состоит в том, что введение электромагнита позволит повысить надежность работы сейсмометров и сейсмометрических каналов за счет увеличени  промежутков времени между профилактическими осмотрами сейсмометров с одного мес ца до сроков, длительность которых ограничиваетс  лишь временем физической сохранности сейсмометров, и повысить достоверность получаемых материалов при записи сейсмических процессов за счет возможности проведени  калибровки каналов в их рабочем состо вши без отключени  сейсмометров и их извлечени  из мест установки дл  калибровки их на вибростендах или других внешних устройствах. Формула и зобретени  Пьезоэлектрический сейсмометр, содержащий корпус, инертную массу и пьезозлемен599 ты, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности при одновременном поаышеннн достоверности данных путем о6еспечею1  возможности внутренней калибровки, сейсмометр снабжен электромагнитом с сердечником и йкорем, прикрепленными к корпусу и инертной массе так, что лини  действи  силы электромагнитного взаи модействи  между сердечником и  корем совпадает с осью чувствительности сейсмометра. Источники информашш, прин тые во внимание при. экспертизе . 1.Аппаратура и методика сейсмометрических наблюдений в СССР. М., Наука, 1974, с. 43-63.
2. 2.Фреквд В. М. Инструментальные средства и методы регнстрации .сильных землетр сений . М., Наука, 1978, с. 104-117 (прототип).

   fftfJffMe /sf v ee yff cfoe ff f/ /f