Трехкомпонентный сейсмометр

Трехкомпонентный сейсмометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике регистрации параметров смещения локальных объемов среды при сейсмологических исследованиях . Целью изобретения является упрощение путем непосредственного получения сигналов тре компонент. Сейсмометр содержит корпус с размещенным в нем магнитоупругим преобразователем в виде балки с поперечным сечением в виде симметричного прямоугольного креста, к противоположному концу которой присоединены магнит и инертная масса. В полках балки уложены обмотки. Первая измерительная обмотка уложена во внутренние отверстия двух противоположных полок креста и охватывает периферийные чаши магнитопровода преобразователя, вторая измерительная обмотка уложена во внутренние отверстия двух других полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя , а третья измерительная обмотка уложена во внешние отверстия всех четырех полок креста и охватывает центральную часть магнитопровода преобразователя. 4 ил. со

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 V 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774870/25 (22) 29.12.89 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Особое конструкторское бюро Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта (72) И,П.Башилов и А.С.Беляков (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

f4 1376763, кл. 6 01 V 1/16, 1986, Авторское свидетельство СССР

М 1347057, кл. G 01 1/1/16, 1986. (54) ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ СЕЙСМОМЕТР (57) Изобретение относится к технике регистрации параметров смещения локальных объемов среды при сейсмологических исследованиях. Целью изобретения является упрощение путем непосредственного получения сигналов трех компонент. СейсмоИзобретение относится к технике регистрации параметров смещения локальных объемов среды, сооружений и конструкций при сейсмологических исследованиях, в частности к многокомпонентным измерениям. параметров смещения.

Изобретение может быть использовано в сейсмологической практике, а также при исследовании взрывных процессов.

Известен сейсмометр, содержащий корпус, инертную массу и магнитоупругий преобразователь, корпус и инертная масса которого выполнены из ферромагнитного материала, а между инертной массой и преобразователем укреплен постоянный магнит. метр содержит корпус с размещенным в нем магнитоупругим преобразователем в виде балки с поперечным сечением в виде симметричного прямоугольного креста, к противоположному концу которой присоединены магнит и инертная масса. В полках балки уложены обмотки, Первая измерительная обмотка уложена во внутренние отверстия двух противоположных полок креста и охватывает периферийные чаши магнитопровода преобразователя, вторая измерительная обмотка уложена во внутренние отверстия двух других полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя, а третья измерительная обмотка уложена во внешние отверстия всех четырех полок креста и охватывает центральную часть магнитопровода преобразователя.

4 ил, Недостаток сейсмометра — невозможность определения параметров полного в вектора смещения. Ql

Известен трехкомпонентный сейсмо- ( метр, содержащий корпус, инертную массу ф и магнитоупругий преобразователь с поперечным сечением магнитопровода в виде симметричного прямоугольного креста с уложенными в его полках измерительными обмотками и постоянный магнит, жестко закрепленный своими полюсами между инертной массой и магнитоупругим преобразователем.

Недостаток данного трехкомпонентного сейсмометра — необходимость математической обработки сигналов четырех

1721564 измерительных обмоток в электронных устройствах для получения текущего значения каждой из трех компонент вектора исходного смещения.

Целью изобретения является упраще- 5 ние путем получения сигналов трех компонент непосредственно на обмотках.

Указанная цель достигается тем, что в трехкампонентнам сейсмометре, содержащем корпус, магнитоупругий преабразова- 10 тель с поперечным сечением магнитапровода в виде симметричного прямоугольного креста, с уложенными в его полках измерительными обмотками, постоянный магнит и инертную массу, одна. измерительная об- 15 мотка проходит через внутренние отверстия двух противоположных полок креста и охватывает периферийные части магнитапровода преобразователя, вторая измерительная обмотка праходит внутренние 20 отверстия двух других противоположных полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя, а третья измерительная обмотка проходит через внешние отверстия всех четырех по-. 25 лок креста и охватывает центральную часть магнитопровада преобразователя.

Основой достижения указанной цели является то обстоятельство, что разложение вектора исходнога смещения происходит на 30 стадии механического преобразования, т,е. при разложении инерционной силы на три компоненты, две горизонтальные, вызывающие изгибное напряжение преобразователя, и одну вертикальную, вызывающую 35 осевое нагружение преобразователя. 8 прототипе выполнены четыре самостоятельные обмотки, сигналы каждой иэ них включают в себя составляющие как от иэгибных деформаций, так и от осевых дефор- 40 маций, Для формирования сигналов трех компонент иэ этих четырех промежуточных сигналов в прототипе непременными элементами являются предварительные усилители, разностные сумматоры и сумматор, 45 при этом неточность выгюлнения операций усиления, сложения и вычитания приводит к дополнительным ошибкам измерения.

Кроме того, использование четырех обмоток приводит к неизбежному компромиссу 50 при выборе места их расположения на полках преобразователя, так как для увеличения чувствительности к иэгибным деформациям их необходимо располагать на возможно большем удалении ат центра.

8 устройстве обмотки для измерения горизонтальных составляющих укладывают таким образам, чтобы ани охватывали внешнюю, наиболее нагруженную ат изгибных деформаций, зону поперечного сечения магнитопровода преобразователя, причем половина одной обмотки, уложенная в отверстия одной полки креста, и другая ее половина, уложенная в отверстия противоположной полки креста, имеют противоположное направление намотки, Обмотку для измерения вертикальной составляющей укладывают таким образом, чтобы она охватывала среднюю зону поперечного сечения магнитопровода преобразователя, в которой усредненные механические напряжения зависят только от осевых деформаций.

На фиг. 1 показан сейсмометр, вид спереди; на фиг. 2 — та же,с обмотками для горизонтальных компонент, вид сбоку; на фиг. 3- преобразователь в плоскости отверстий, сечение; на фиг. 4 — сейсмометр с обмоткой для вертикальной компоненты, вид сбоку, Сейсмометр состоит из корпуса 1, постоянного магнита 2, магнитоправода 3, инертной массы 4 и обмоток 5-7. Магнитопровод 3, имеющий в поперечном сечении форму прямоугольного креста, жестко закреплен одним концом в корпусе 1. К второму ко.нцу магнитоправода 3 жестко прикреплены своим полюсом постоянный магнит 2 и инертная масса 4. В полках креста магнитопровода выполнено па два ряда отверстий, в которые уложены обмотки, 06мотка 5 улажена ва внутренние отверстия двух противоположных полок и охватывает их внешнюю часть, обмотка 6. уложена во внутренние отверстия двух других противоположных полок и охватывает их внешнюю часть, а обмотка 7 уложена во внешние отверстия всех четырех полок и охватывает внутреннюю часть магнитоправода. Каждая из трех обмоток может быть соединена с измерительным устройством для регистрации трех ортогональных компонент исходного вектора смещения.

Сейсмометр работает следующим образом.

При смещении корпуса 1 инерционная сила, стремящаяся удержать инертную массу 4 в состоянии покоя, может быть разлажена на три компоненты: две действующие в горизонтальной плоскости и одну действующую в вертикальном направлении. Первые две вызывают изгибную деформацию магнитопровада 3, а третья составляющая— деформацию растяжения (сжатия) магнитапровода 3 в осевом направлении. 8оэникшие деформации вызывают изменения магHNTHblx потоков в объеме мэгнитопровода, что в свою очередь обуславливает воз. никновение ЗДС в обмотках 5-7.

ЗДС обмоток 5 и 6 пропорциональны горизонтальным компонентам смещения, 1721564 что обеспечивается различным направлением укладки обмоток в противоположных полках креста, приводящим к суммированию сигналов при деформациях противоположного знака.

ЭДС обмотки 7 пропорциональна растягивающим деформациям магнитопровода, что соответствует вертикальной компоненте вектора исходного смещения, Формула изобретения

Трехкомпонентный сейсмометр, содержащий корпус, укрепленный в нем одним концом магнитоупругий преобразователь с поперечным сечением. магнитопровода в виде симметричного прямоугольного креста с.уложенными в его полках измерительными обмотками, проходящими через отверстия полок, к второму концу которого жестко присоединены постоянный магнит и инертная масса, отличающийся тем, что, с целью упрощения путем получения

5 сигналов трех компонент непосредственно на обмотках, одна измерительная обмотка проходит через внутренние отверстия двух противоположных полок кресю и охватывает периферийные части мэгнитопровода

10 преобразователя, вторая измерительная обмотка проходит через внутренние отверстия двух других полок креста и охватывает периферийные части магнитопровода преобразователя, а третья измерительная об15 мотка проходит через внешние отверстия всех четырех полок креста и охватывает центральную часть магнитопровода преобразователя.

1721564

Составитель А.Беляков

Техред M.Ìîðãåíòàë Коррек-.ор С.Черни

Редактор А.Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 952 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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