SU651283A1 - Сейсмометр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области геофизического приборостроени  и, в частности, к сейсмометрам.

Известен сейсмометр, содержащий инертною массу, подвешенную на основании сейсмометра, магнитоэлектрический преобразователь, параметрический преобразователь колебаний, действующих на инертную массу, и измерительную электронную схему ij .

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..

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому сейсмометру  вл етс  сейсмомето сейсмостанции

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-

шее повышение чувствительности за счет усилени  невозможно из-за шумов индуктивного преобразовател .

Цель предлагаемого изобретени  - повышение чувствительности сейсмометра Лри одновременном расширении частот ного диапазона.

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 ,

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

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.

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 .

Предлагаемый сейсмометр работает следующим образом.

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.

Claims (3)

1. 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.
2. 2.Сб. Аппарат а и методика сейсмометрических наблюдений в СССР М., Наука, 1974, с. 37-42.
3. 3.Каталог гео({)из ческой аппаратуры . Сейсмостанци  Дс-Бп, вьт. Ill, ИФЗ АН СССР, М., 1976.