Крутильный сейсмометр
Патент 828149
Авторы
Классы МПК
Крутильный сейсмометр
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (11)828149
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.06.79 (21) 2780727/18-25 с присоединением заявки № ,23) Приоритет (51) М Кл з
G 01Ч 1/16
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 550.834 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.05.81
Р
1"-М. H Ковальчук, В. T. Левшенко, 10. Д. Тон и Б. Н 1И.ейн
Ордена Ленина институт физики Земли им. О. Ю. мидаса (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КРУТИЛ ЬН Ы Й СЕЙ СМОМЕТР
Изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быть использовано для измерения крутильных колебаний в сейсмометрии и разведочной геофизике. 5
Известен крутил ьный сейсмометр системы Андерсена-Вуда (1), состоящий из металлического цилиндра, укрепленного по образующей па тонкой нити, натянутой вертикально между двумя зажимами. 1о
Недостатком сейсмометра является наличие маятниковых колебаний у цилиндра, вследствие чего крутильные колебания измеряются с низкой точностью.
Известен также крутильны и сейсмо- 15 метр (2), содержащий корпус, преобразователь, инертную массу, подвес из радиально ориентированных пластин и три подвижных диска.
Недостатком сейсмометра является то, что инертная масса, подвешенная на радиально ориентированных пластинах, реагирует не только на крутильные колебания, но также на горизонтальные колебания, что снижает точность измерения крутильной компоненты колебания.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является крутильный сейсмометр (3), содержащий корпус, выполненный в виде двух взаимно перпендику- 30 лярных цилиндрических стержней, прикрепленных к центральному основанию, и чувствительный элемент, состоящий из катушек, прикрепленных к концам стержней и вставленных в отверстия магнитов, причем магниты прикреплены к другим основаниям, находящимся на расстоянии двух метров от центрального основания.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции и низкая точность измерения крутильных колебаний.
Целью изобретения является повышение точности измерения крутильной компоненты колебания.
Эта цель достигается тем, что в сейсмометре, содержащем корпус и чувствительный элемент, корпус выполнен в виде ферромагнитного диска, в диаметральной плоскости которого размещен чувствительный элемент.
На чертеже изображена принципиальная схема сейсмометр а.
Сейсмометр состоит из чувствительного элемента (например, катушки) 1 и ферромагнитного диска 2, устанавливаемого на объекте 3.
Устройство работает следующим образом.
Предположим, что производится измерение крутильных колебаний вокруг верти828149 кальной оси Х и в сейсмометре в качестве чувствительного элемента используется катушка 1.
Диск 2 плоской стороной устанавливают на поверхности объекта 3, причем плоскость катушки ориентируется вдоль горизонтальной составляющей магнитного поля
Земли Н.
При вращении сейсмометра вокруг вертикальной оси Х в катушке 1 индуцируется ЭДС, поскольку изменяется магнитный поток, проходящий через плоскость катушки. Амплитуда этой ЭДС при малых углах поворота (до 5 ) выражается формулой
E = 2 fAN1I,P,()HS, где f — частота воздействующего колебания;
А — амплитуда колебания в радианах;
Л вЂ” число витков катушки; цо — магнитная проницаемость пустоты;
p — относительная магнитная проницаемость материала ферромагнитного тела;
Н вЂ” горизонтальная составляющая напряженности геомагнитного поля;
S — площадь витка катушки.
Если изготовить корпус из ферромагнитного материала, имеющего p=100 ед. СИ (например, перм аллой), а чувствительный элемент в виде катушки, имеющий 104 витков, причем площадь витка S=10 — м, то при Н=0,5 Э, крутильное колебание частотой 10 гц и амплитудой 10 — 7 рад. вызовет появление в катушке ЭДС, равную 10 — В.
Эта величина вполне измерима современной аппаратурой. Таким образом, воздействие крутильных колебаний на сейсмометр вызывает возникновение ЭДС в катушке, которая вполне измерима. Нечувствительность сейсмометра к остальным составляющим колебания вытекает из следующего: так магнитное поле Земли Т является практически однородным в достаточно больших объемах, то поступательные движения и вращения вокруг оси Х, не влияют на величину ЭДС, поскольку не меняется магнитный поток, пронизывающий витки катушки. Вращение вокруг оси Х, также
25 зо
45 не вызывает появление ЭДС из-за дискообразной формы ферромагнитного корпуса.
При отсутствии диска ЭДС наводилась бы за счет воздействия на катушку вертикальной составляющей Z магнитного поля Земли. Необходимость изготовления ферромагнитного корпуса в виде диска вызвана тем, что при малых углах поворота (до 10 ) магнитные силовые линии вертикальной составляющей геомагнитного поля искажаются так, что постоянно идут перпендикулярно верхней и нижней плоскостям диска, т. е. идут вдоль витков катушки, и изменение магнитного потока через плоскость катуш ки не и р о исходит.
Предлагаемый сейсмометр прост в изготовлении, позволяет регистрировать крутильные колебания с амплитудой до
10 †" рад. в диапазоне частот 0,1 †1 гц, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сейсморегистрирующей аппаратуре. Используя предлагаемый сейсмометр, можно повысить точность измерения по сравнению с прототипом не менее, чем в 10 раз.
Формула изобретения
1 рутильный сейсмометр, содержащий корпус и чувствительный элемент, отл ич а юшийся тем, что, с целью повышения точности. измерения,крутильной ком поненты колебаний, корпус выполнен в виде ферромагнитного диска, в диаметральной плоскости которого размещен чувствительный элемент.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Саваренский В. Ф. и Кирнос Д. П.
Элементы сейсмологии и сейсмометрии.
Гос. изд-во технико-теоретической литературы. м. 483 — 484.
2. Авторское свидетельство СССР № 641372, кл. G 01V 1/16, 1976.
3. Hikari Watanabe А. Rotational strain
Sesmomenter. «Disaster prevention researh
Institute Kyoto University bulletins», р. 2—
15, № 58, September, 1962 г. (прототип).
828149
Составитель Т, Райкова
Корректоры: Е. Осипова и А. Степанова
Редактор Л. Утехина
Техред И. Заболотнова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 742/13 Изд. № 317 Тираж 749 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5