Вертикальный сейсмоприемник

Вертикальный сейсмоприемник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски в

Социалистические

Республии и>911406 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

Gj 01 Ч 1/16 (22) Заявлено 02.06.80 (2! ) 2933512/18-25 с нрисоедмнением заявки №фтеударетеенай кеивтет

СССР ав девая наовретевне и етеритвй (23) Приоритет(53) УДК 550.

834 (088 8) Опубликовано 07.03.82. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 09.03.82 (72) Авторы изобретения

В. Н. Некрасов, С. В. Сергеев, н А, М. (Vl ) Заявитель (54) ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам, предназначенным для измерения парамет-,: ров низкочастотных вибраций и колебаний почвы, сооружений и машин.

Известен сейсмоприемник акселерометрического типа, содержащий корпус, инертную массу и поджатые к ней электромеханические преобразователи смешения массы относительно корпуса 1)

Наиболее близким к изобретению по то технической сущности является пьезоэлектрический сейсмоприемник, состоящий из корпуса и инерционной массы, опертой на биморфные пьезокерамические элементы (2) К недостаткам известного сейсмоприемника относятся невысокая чувствительность, что затрудняет регистрацию малых ускорений, и невозможность периодического контроля чувствительности при длительной работе сейсмоприемников в автономной аппаратуре.

Цель изобретения - повышение чувст

-,внтельности на низких частотах.

Поставленная пель достигается тем, что в вертикальный сейсмопряемник, содержащий корпус, инертную массу и пье зоэлектрические биморфп те элементы, допапнительно введены два постоянных магнита, обращенных противоположными полюсами друг к другу, при этом один магнит прикреплен к верхней части корпуса, а второй - к инертной, массе, по торцам которой закр тленьт пьезоэлектрические биморфные элементы, выполненные в виде крестовин, жестко связанных своими краями с корпусом.

Сейсмоприемники акселерометрического типа работают в области частот меньше собственной резонансной частоты. Снижение резонансной частоты приводит к значительному увецичению чувствитель ности (коэффициента преобразования) сейсмоприемника. Для уменьшениц резонансной частоты необходимо либо увеличивать массу, либо уменьшать жесткость ее под5

45

3 911 вески. Применением пьезокерамических биморфных элементов, работающих на изгибных деформациях, можно добиться значительного уменьшения жесткости под» вески сейсмомассы, если они одновременно являются и элементами, через которые масса: связана с корпусом. Однако в этом случае биморфные пьезокерамические элементы в вертикальном сейсмоприемнике находятся под воздействием постоянно действующей на них силы тяжести сейсмомассы, счто ухудшает условия их работы, так как они находятся в значительном по величине предварительно напряженном состоянии. Поэтому для улучшения работы пьезоэлементов необходимо их разгрузить, скомпенсировав, либо значительно уменьшив силу тяжести массы, висящей на пьезоэлементах.

На фиг. 1 представлен предлагаемый

-вертикальный сейсмоприемник, разрез; на фиг. 2 — пьезокерамический биморфный элемент.

В верхней части корпуса 1 размещены один магнит 2 и катушка индуктивности 3. Второй магнит 4„обращенный противоположным полюсом к первому, закреплен на .инертной массе 5, к торцам которой прикреплены своими центральными частями пьезоэлектрические биморфные элементы 6, выполненные в аиде крестовин. Элементы 6 выполнены в виде сборки, состоящей из металлической мембраны 7 в форме крестовины, на которую наклеены пьезокерамические . элементы такой же формы, но меньшей длины.

Биморфные элементы 6 через свободные от пьезоэлектрических элементов концы мембраны 7 жестко связаны с корпусом, в нижней части которого рас-. ..полагается разъем 8 и плита 9 с размещенным на ней усилителем. В днище корпуса предусмотрено резьбовое отверстие 10 дня крепления сейсмоприемника.

Сейсмоприемник работает следующим образам.

Между магнитами 2 и 4 устанавливают такое расстояние, чтобы сила их взаимного притяжения компенсировала большую часть силы тяжести сейсмомассы 5. Поэтому биморфные пьезоэлементы

6 разгружены и могут быть сделаны механически менее жесткими. При воздействии на сейсмоприемник ускорения масса 5 смешается относительно корпуса 1, изгибая элементы 6, степень деформации которых пропорциональна действующему ускорению. Под действием изгибных деформаций на обкладках элементов индуцируются заряды, по величине пропорциональные деформациям, а следовательно, и ускорению, которые с помощью усилителя 9 преобразуются в удобный для регистрации и обработки вид.

Подавая от внешнего источника переменного тока напряжение на катушку индуктивности Э изменяют магнитную индукцию в зазоре между магнитами 2 и

4, а следовательно, силу их взаимодействия, что приводит к появлению флуктационной составляющей силы тяжести массы, воздействующей на пьезоэлементы 6.

Периодически подавая на катушку напряжение определенной величины и измеряя значение выходного напряжения с усилителя 9 осуществляют контроль чувствительности приемника, что особенно важно при проведении долговременных измерений, .в том числ.е с помощью автономной аппаратуры.

Компенсация силы тяжести, воздействующей на пьезоэлементы, дает возмож ность уменьшить резонансную частоту подвески, а следовательно повысить чувствительность на низких частотах, за счет уменьшения жесткости пьезоэлементов. С этой целью в данном сейсмоприемнике биморфные сборки выполнены в виде крестовин. Данные элементы имеют осевую жесткость меньшую, чем дискообразные, и в то же время обладают довольно значительной поперечной жест-. костью, что способствует уменьшению поперечной чувствительности сейсмоприемника.

Изобретение позволяет повысить чувствительность сейсмоприемника на низких частотах при сохранении неболыпих размеров устройства.

Формула изобретения

Вертикальный сейсмоприемник, содержащий корпус, инертную массу и пьезоэлектрические биморфные элементы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности на низких частотах, в него дополнительно введены два постоянных магнита, обращенных противОпОлОжными IIoJIIocQMH IIp к дру гу, при этом один магнит прикреплен к верхней части корпуса, а второй — к инертной массе, по торцам которой эа5 911406 6 креплены пьезоэлектрические биморфные 1. Аппаратура и методика сейсмомет элементы, выполненные в виде крестовин, рических наблюдений в СССР. М., Нау-, жестко связанных своими краями с кор- ка, 1974, с. 43-63. пусом. 2. Авторское свидетельство СССР

Источники информадии, > % 572733, кл. 6 01 Ч 1/16, 1975 принятые во внимание при экспертизе (прототип).

Pug. 1

Составитель Т. Райкова

Редактор P. видика Техред Л. Пекарь Корректор: A. Фарер

Заказ 1117/35 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4