Скважинный пьезоэлектрический геофон

Скважинный пьезоэлектрический геофон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СКВАЖИННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕС .КИЙ ГЕОФОН, содержащий цилиндрическое основание с планкой, консольно закрепленный на планке пьезоэлемент, держатель пьезоэлемента, цилиндрический защитный корпус, кабельный провод и герметизирующие уплотнители, отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности геофона и обеспечения возможности ее регулирования, он дополнительно содержит акустический контакт и регулятор чувствительности, причем держатель пьезоэлемента шарнирно закреплен на планке, акустический контакт жестко закреплен на свободном конце пьезоэлемента и прижат к внутренней стенке цилиндрического защитного корпуса посредством регулятора чувствис € тельности, закрепленного на планке. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 с 01 V 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 2 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3636955/18-25 (22) 22.08.83 (46) 07.09,86. Бюл, И - 33 (72) И.А.Ахвердиев, 10.В.Трифонов и А.Е.Бречко (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 84490, кл. С Ol V 1/20, 1949.

Авторское свидетельство СССР

Р 754344, кл. С Ol V 1/20, 1978, Авторское свидетельство СССР

Ф 911407, кл. G 01 V 1/20, 1980. (54)(57) СКВАИ(ННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕС,КИЙ ГЕОФОН, содержащий цилиндрическое основание с планкой, консольно закрепленный на планке пьезоэлемент, „„SU„„11194T3 А держатель пьезоэлемента, цилиндрический защитный корпус, кабельный провод и герметизирующие уплотнители, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности геофона и обеспечения воэможности ее регулирования, он дополнительно содержит акустический контакт и регулятор чувствительности, причем держатель пьезоэлемента шарнирно закрепJIpH на планке, акустический контакт жестко закреплен на свободном конце пьезоэлемента и прижат к внутренней стенке цилиндрического защитного корпуса посредством регулятора чувствительности, закрепленного на планке.

111

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам оценки состояния массивов горных пород при добыче полезного ископаемого подземным способом, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства в качестве датчика сигналов акустической эмиссии.

Известны скважинные пьезоэлектрические геофоны, включающие цилиндрическое оенование с планкой, на которой посредством элементов крепления консольно закреплен пьезоэлемент, цилиндрический защитный корпус, кабельный провод и герметизирующие уплотнители.

Принцип действия геофона состоит в следующем.

От возникшего в массиве породы звукоразрушения (треска), обычно короткого звукового импульса, колебания распространяются по всем направлениям. Когда фронт группы звуковых волн, возникших в породе, достигает геофона, пьезоэлемент, закрепленный консольно, колеблется, за счет происходящих при этом деформаций пьезоэлемента на его обкладках образуется разность потенциалов. Возникший ток усиливается и преобразуется усилителем.

Недостатком таких геофонов являет. ся то, что звуковые волны (сигналы акустической эмиссии), заставляющие вибрировать пьезоэлемент, вследствие низкого коэффициента передачи энергии в местах заделки геофона (резьбовые соединения, герметизирующие уплотнители и зажимы), проходя от цилиндрического основания геофона через торец пьезоэлемента, в значительной степени ослабляются, а та часть энергии, которая передается от защитного корпуса через воздушную камеру (воздух, заполняющий полость защитного корпуса), вследствие большой разности в акустических сопротивлениях двух сред (твердое тело — воздух) вообще может не дойти до пьезоэлемента. Поэтому такие геофоны обладают малой чувствительностью. Кроме л этого, таким геофонам присуща односторонняя направленность, так как наибольшую чувствительность (осевую или вертикальную) они имеют в направлении, перпендикулярном плоскости пьезоэлеменга, что вызывает необходимость в разработке специальных

9 73 2 устройств (сложных в исполнении конструкций).

Наиболее близ нм техническим решением является cKBàæèííûé электричес—

5 кий геофон, содержащий цилиндрическое основание с планкой, консольно закрепленньп на планке пьезоэлемент, держатель пьезоэлемента, цилиндрический защитн|й корпус, кабельный провод и герметизирующие уплотнители.

При этом пьезоэлемент изогнут вдоль продольной оси по винтовой линии с целью получения круговой диаг— раммы направленности.

Устройству присущи те же недостатки, что и указанным вьппе геофонам: малая чувствительность и сложность конструкции, а также невозможность регулировки чувствительности.

Целью изобретения является повьппение чувствительности геофона и обеспечение возможности ее регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что скважинный пьезоэлектрический геофон, содержащий цилиндрическое основание с планкой, консольно закрепленный на планке пьезоэлемент, держатель пьезоэлемента, цилиндрический зап;итный корпус, кабельный провод и герметизирующие уплотнители, дополнительно содержит акустический контакт и регулятор чувствительности, причем держатель пьезоэлемента шарнирно закреплен на планке, акусти—

35 ческий контакт жестко закреплен на свободном конце пьезоэлемента и прижат к внутренней стенке цилиндрического защитного корпуса посредством регулятора чувствительности, закрепленного на планке.

На чертеже представлен скважинный пьезоэлектрический геофон.

Он содержит цилиндрическое основание 1 с планкой 2, на которой закреплен регулятор чувствительности 3, пьезоэлемент ч, один конец которого закреплен в держателе 5 и шарнирно связан с планкой 2, а другой — в акустическом контакте 6, который прижат к внутренней стенке цилиндрического защитного корпуса 7 посредством регулятора чувствительности 3.

В продольном осевом отверстии цилинд рического основания 1 и втулки 8 размещен кабельный провод 9. Во избежание попадания влаги во внутреннюю полость геофона в него введены уплотнители 10 11, 12 и кольцо 13.

1119473

Редактор С. Титова

Техред Л.Сердюкова

Корректор M.Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 4845/1

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Ргушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Скважинный пьезоэлектрический гео1фон работает следующим образом.

Возникшие в цилиндрическом защитном корпусе 7 звуковые волны, имея непосредственно прямую связь через акустический контакт 6, вызовут колебания свободного конца пьезоэлемента 4, который под действием возбуждающих волн начнет колебаться как балка, опертая на внутреннюю стенку цилиндрического защитного корпуса 7 с одной сторсны и жестко закрепленная своим торцом в держателе 5 с другой стороны. При этом на обкладках пьезоэлемента будут возникать попере- 5 менно в такт колебаниям то положительные, то отрицательные заряды, а между обкладками возникнет разность потенциалов. Возникший ток усиливается и преобразуется усилителем.

Применение данной конструкции геофона по сравнению с известными позволяет за счет прямой передачи звуковых волн от стенки цилиндрического защитного корпуса на пьезоэлемент через акустический контакт резко повысить чувствительность геофона и регулировать ее в пределах необходимой величины. При этом чувствительность геофона не будет зависеть от положения плоскости пьезозлемечта, так как отпадает необходимость в угловом ориентировании геофона в скважине, что значительно упрощает его конструкцию и эксплуатацию.