Деформограф

Деформограф

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области геофизического приборостроения и предназначено для поиска предвестников землетрясений, изучения внутреннего строения Земли, обнаружения искусственных возмущений земной поверхности и пространственного положения нефтегазовых залежей. Целью изобретения является повышение точности эталонирования и температурной компенсации деформографа, которая достигается за счет введения узла эталонирования, состоящего из трехплечего рычага 12, подвешенного на горизонтально расположенных подкрученных упругих нитях 11, связанного с микрометром 20 посредством первой пружины 17 и узла температурной компенсации, состоящего из металлической нити 16, длину и температурный коэффициент которой задают исходя из компенсации температурных деформаций корпуса по оси измерения деформографа, при этом один конец нити связан с датчиком деформации, а другой с трехплечим рычагом 12 узла эталонирования. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

КСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 G 01 Ч 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

AA)e

Е,.Ь,)1 ..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) (21) 4242728/31-25 (22) )2.05.87 (46) 30.10.89. Бюп. )) 40 (71) Институт физики Земли им. О.Ю.)Пмидта (72) Д.Г.Гриднев, И.Н.Скиба, В.Г.Крылов, И.А.Трапезников и А.М.Волыхин (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 679949, кл. G 01 Ч 1/16, )978 °

Авторское свидетельство СССР

)) 1239664, кл. С 01 V 1/16, 1986., (54) ДЕФОР)))ОГРАФ (57) Изобретение относится к области геофизического приборостроения и предназначено для поиска предвестников землетрясений, изучения внутреннего строения Земли, обнаружения искусственных возмущений земной поверх2 ности и пространственного положения нефтегазовых залежей. Целью изобретения является повышение точности эталонирования и температурной компенсации деформографа, которая достигается за счет введения узла эталонирования, состоящего из трехплечего рычага 12, подвешенного на горизонтально распо" ложенных, подкрученных упругих нитях

11, связанного с микрометром 20 посредством первой пружины 17 и узла температурной компенсации, состоящего из металлической нити 16, длину и температурный коэФфициент которой задают исходя из компенсации температурных деформаций корпуса по оси измерения деформографа, при этом один конец нити связан с датчиком деформации, а другой с трехплечим рычагом 12 узла эталонирования. 2 ил, 1518815

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для поиска предвестников землетрясений изучения внутреннего строеЭ

5 ния Земли, обнаружения искусственных возмущений земной поверхности и пространственного положения нефтегазовых залежей.

Целью изобретения является повыше- 10 ние точности эталонирования и температурной компенсации деформографа.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема деформографа; на фиг. 2 деформограф, вертикальный разрез, В герметизированном тонкостенном корпусе 1 из нержавеющей стали в средней его части на диаметрально противоположных сторонах корпуса жестко закреплены первая 2 и вторая 3 монтажные рамки. В первой монтажной рамке 2 на горизонтально расположенных подкрученных упругих нитях 4 подвешен уравновешенный относительно упругих нитей 4 вертикально расположенный шток 5. С нижним концом штока 5 жестко связан расположенный перпендикулярно упругим нитям 4 металлический экран 6 с прямоугольным отверстием 7 по центру металлического экрана

6. С одной стороны металлического экрана 6 по центру расположен светодиод

8, с другой стороны — дифференциальный фотоэлемент 9 фотоэлектрического преобразователя. Светодиод 8 и дифференциальный фотоэлемент 9 при помощи

35 технологического стержня 1О жестко связаны с первой монтажной рамкой 2.

Во второй монтажной рамке 3 на горизонтально расположенных подкрученных

40 упругих нитях 11 подвешен трехплечий рычаг 12, два плеча 13 и 14 которого расположены горизонтально и уравновешены относительно упругих нитей 11, а третье плечо 15 трехплечего рычага

12 расположено вертикально по оси упругих нитей 11. Со свободным концом плеча 15 связан один конец металлической нити 16. Второй конец металлической нити 16 связан со штоком 5 на

50 расстоянии 1/и от оси упругих нитей

4, где п — коэффициент усиления штока

5. Со свободными концами горизонтально расположенных плеч 13 и 14 трехплечего рычага 12 связаны концы вертикально расположенных первой 17 и

55 второй 18 пружин с равными упругими моментами, Второй конец первой пружины 17 связан с сильфоном 19 микрометра 20. Второй конец второй пружины

18 связан с монтажной платой 21.

Микрометр 20 вращается при помощи реверсивного двигателя 22 с редуктором, подключенного к блоку 23 дистанционного управления. Электропитание светодиода 8, блока 23 и регистратора 24 осуществляется от источника 25 питания. В цепь дифференциального фотоэлемента 9 подключен регистратор

24. В качестве регистратора может применяться регистр с гальванометрической регистрацией, компенсационный самопишущий потенциометр типа КСП-4, а также цифровой вольтметр с цифровой регистрацией. Сверху деформограф герметично закрывается крышкой 26 при помощи зажимного кольца 27. Подключение светодиода 8 и фотоэлемента 9 осуществляется при помощи разъема 28.

Технологический кабель закрепляется на деформографе при помощи зажима 29.

Деформограф работает следующим образом.

Деформограф устанавливается на дне скважинь в условиях, обеспечивающих неизменность температуры окружающей среды до 0,001"С в сутки и исключающих влияние изменения атмосферного давления непосредственно на конструк" цию деформографа. Обеспечивается его жесткая связь с окружающей горной породой. Pîäêëþ÷àåòñÿ питание светодиода 8, блока 23 и регистратора 24.

Е цепь дифференциального фотоэлемен— та 9 подключается регистратор 24.

Смещением микрометра 20 в соответствующую сторону индикатор регистратора выводится в среднее полоечие шкалы (в нулевое положение). Деформация окружающей породы передается жестко скрепленному с ней корпусу деформографа. Корпус деформографа деформируется, при этом смещаются относительно друг друга монтажные рамки и связанные с ними шток 5 и вертикально расположенное третье плечо 15 трех.плечего рычага 12. Так как сила упругих нитей 11 подвеса трехплечего рычаi а в 50-100 раз больше силы упругих

-;итей 4 подвеса штока 5, смещение первой 2 и второй 3 монтажных рамок приводит к отклонению штока 5, трехплечий рычаг 12 при этом практически не отклоняется. При деформациях сжатия шток 5 отклоняется влево (см. фиг. 1) за счет упругой силы подкрученных упругих нитей 4 подвеса штока

5 !5188)

5, при деформациях растяжения штока

5 отклоняется вправо за счет воздействия металлической нити 16, упругие нити 4 подвеса штока 5 при этом дополнительно подкручиваются. Таким об5 разом, при деформациях металлический экран 6, жестко связанный с концом штока 5, смещается относительно дифференциального фотоэлемента 9 и свето 10 диода 8, причем это смещение в п раз больше величины деформации корпуса по оси крепления монтажных рамок.

Световой поток на каждой из составляющих дифференциального фотоэлемента

9 при этом изменяется, а следовательно, изменяется и электрический сигнал в цепи фотоэлемента. Регистратор

24 регистрирует кривую изменения электрического сигнала, пропорционально- 20 го величине изменения деформации окружающих деформограф горных пород.

Знак деформации определяется посредством смещения микрометра 20 и связанной с ним первой пружины 17. 25

Для эталонирования деформографа с целью осуществления количественной оценки деформации (определения масштаба записи деформографа) необходимо знать расстояние между точками З0 крепления монтажных рамок в корпусе

L„, длину 1 вертикального плеча трехплечего рычага, угол d на который поворачивается вертикальное плечо при смещении микрометра на 1 деление. Тогда смещение конца вертикального г 35 плеча трехппечего рычага при смещении микрометра на 1 деление будет равно a=1 sine= I>, так как угол Ы очень мал. 40

Для определения масштаба записи

К микрометру задают сдвиг на m делений, при этом кривая на регистрограмме сместится на dy миллиметров, откуда 45 тп1, К= йу

Абсолютная деформация К „за период времени от t до t определяется из выражения 50

K K(y -уt ), где у — ординаты кривой деформа о ции на моменты времени t и 55

Относительная деформация К за этот же период времени к,=к(у, -у, )/1...

5 6

Пусть расстояние от оси вращения штока 5 до точки крепления металлической нити 16 равно 5 мм, длина штока 5-200 мм, расстояние 1.„100 мм, приливные деформации порядка 10, коэффициент усиления фотоэлектрического преобразователя порядка 10 . Тогда коэффициент усиления рычага п 40 и амплитуда приливных деформаций на выходе регистратора А равна А 100 >

40 .10 10 =40 мм.

Таким образом, предложенный деформограф позволяет регистрировать с высокой точностью даже приливные деформации земной поверхности.

Применение в узле дистанционного управления и эталонирования первой

17 и второй 18 пружин с равными и направленными навстречу друг другу упругими моментами полностью исключа— ют дрейф нульпункта узла, что способствует повышению точности измерения.

Длина и температурный коэффициент металлической нити 16 задаются такими, чтобы обеспечивалась компенсация температурных деформаций корпуса деформографа по оси крепления первой

2 и второй 3 монтажных рамок.

Если суточные вариации температуры в месте установки деформографа порядка 0,001 С, а температурный коэффициент нержавеющей стали 10, тог-5 да температурные дейормации корпуса

1 будут порядка 10, что соизмеримо с амплитудой приливных деформаций.

Применение температурного компенсатора в предложенном устройстве позволяет полностью устранить влияние изменения температуры на показания деформографа и по крайней мере на порядок повысить точность измерения.

Формула и з обретения

Деформограф, включающий герметичный корпус, фотоэлектрический преобразователь со светодиодом, дифференциальным фотоэлементом и штоком с экраном, микрометр с силь|оном, блок, дистанционного управления и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности эталонирования и температурной компенсации деформографа, в него дополнительно введены первая и вторая монтажные рамки с упругими нитями, трехплечий рычаг, первая и вторая пружины, металпическаи нить и технологи1518815

Составитель Н.Захарченко

Техред Л.Сердюкова Корректор М. Максимишинец

P едактор Т . Лаэ оренко

Заказ 6606/53 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ CgCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ческий стержень, причем упругие нити в вюнтажных рамках, жестко закрепленных на диаметрально противоположных стенках корпуса, размещены горизонтально и подкручены в противоположные стороны, с первой ьюнтажной рамкой при помощи технологического стержня жестко связаны дифференциальный фотоэлемент и светодиод, а на упругих нитях первой монтажной рамки подвешен шток с экраном, во второй монтажной рамке на упругих нитях подвешен трехплечий рычаг, два плеча которого расположены горизонтально, уравновешены относительно нитей подвеса и соединены в средней точке с вертикально расположенным третьим плечом рычага, к свободному концу которого прикреплена металлическая нить, ее длину и температурный коэффициент

20 задают, исходя из соотношения 1. в между длиной нити Ьр, расстоянием между точками крепления монтажных рамок в корпусе L„, температурными коэффициентами корпуса деформатора Л, и металлической нити Л, а второй конец металлической нити saкреплен на штоке на расстоянии I/n от упругих нитей, где и - коэффициент усиления штока, а со свободными концами трехплечего рычага связаны концы двух вертикально расположенных пружин с равными упругими моментами, причем второй конец первой пружины связан с сильфоном микрометра, второй конец пружины связан с монтажной платой, при этом упругая сила упругих нитей трехплечего рычага в 50-100 раз больше упругой силы нитей подвеса штока вертикального рычага.