Крутильный сейсмометр

(54)(57) К держащий к мент и фер ч а ю щ и УТИЛЬНЫЙ СЕЙСМОИЕТР, сорпус, чувствительный эле- . омагнитный диск, о т .л и"с я тем, что, с цельюе ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ(71) Институт физики Зеим.О.Ю.Шмидта повышения точности измерения эасчет обеспечения внутренней калибровки, .в него дополнительно введены возбу" дитель колебаний, контактный узел, механизм возврата и арретирующее уст.ройство, закрепленное на корпусе, при этом. контактный узел жестко закреплен на ферромагнитном диске и расположен в его диаметральной плоскости перпендикулярно плоскости чувствительного элемента, а .возбудитель колебаний и механизм возврата жестко закреплены на корпусе и связаны с контактным узлом, причем ферромагнитный диск установлен с воэможностью поворота вокруг вертикальной оси относи-тельно корпуса.1087937 1Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может бытьиспользовано для измерения крутиль 3ных колебаний в сейсмометрии и разведочной геофизике. 5Известен крутильный сейсмометр,содержащий корпус, преобразовательинертную массу, поднес нэ радиальноориентированных пластин и три подвижных диска 1; 3.ОНедостатком сейсмометра являетсято, что инертная масса, подвешеннаяна радиально ориентированных пласти-,нах, реагирует не только на крутильные колебания, но также на горизонтальные колебания, что снижает точность измерения крутильной компоненты колебания.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является крутиль 41 Оный сейсмометр, содержащий корпус,чувствительный элемент и ферромагнитный диск, при этом чувствительныйэлемент размещен в диаметральнойплоскости ферромагнитного диска 2 1.Недостатком известного устройства5является низкая точность измерениядинамических характеристик сейсмич .:ких сигналов. Это вызвано тем,что амплитуда ЭДС, возбуждаемой в ка-Зотушке сейсмическим сигналом, пропорциональна величине горизонтальнойсоставляющей Н геомагнитного поля.Поскольку, для территории СССР этавеличина изменяется в пределах 350,1-0,4 Э, то и ЭДС, возбуждаемаяодним и тем же сейсмическим сигналом, но в разных регионах может отличаться в 4 раза, что существенноограничивает воэможность использо-о 40вания прибора,Целью изобретения является повышение точности измерения за счетобеспечения внутренней калибровки.Указанная цель достигается тем,45Очто в сейсмометр, содержащий корпус,чувствительный элемент и ферромагнитный диск, дополнительно введены возбудитель колебаний, контактный узел,механизм возврата и арретирующееустройство, закрепленное на корпусе,при этом контактный узел жесткозакреплен на ферромагнитном дискеи расположен в его диаметральной плоскости перпендикулярно плоскости чувст 4внтелЪного элемента, а возбудительколебаний и механизм возврата жестко закреплены на корпусе и связаны с контактным узлом, причем ферромагнитный диск установлен с воэможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно корпуса.На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого сейсмометра.Сейсмометр состоит из возбудителя 1 (например, пьезоэлемент), связанного посредством контактного узла 2.с ферромагнитным диском 3 и жестко ук.- репленным на корпусе 4, чувствительного элемента 5, с вертикальной осью 6, механизма 7 возврата и арретирующего устройства 8, . Устройство работает следующим образом,Сейсмометр устанавливается корпусом 4 в грунт таким образом, что плоскость чувствительного элемента 5 ориентируется вдоль горизонтальной составляющей геомагнитного поля. Перед проведением измерения сейсмического сигнала арретирующее устройство 8 освобождает ферромагнитный диск 3, который получает возможность свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси 6, Посредством возбуди"с теля 1 через контактный узел 2 и механизм 7 возврата, ферромагнитному диску 3 вместе с чувствительным элементом 5 сообщают эталонные гармонические колебания постоянной 1частоты и амплитуды, которые вызывают появление ЭДС в чувствительном элемен" те 5. Механизм 7 возврата обеспечивает постоянный прижим контактного узла 2 к возбудителю 1. Величина этой ЭДС будет зависеть только от величины горизонтальной составляющей геомагнитного поля Н, поскольку частота и амплитуда колебаний, генерируемых возбудителем 1, известны и задаются с высокой степенью точности постоянными для любой точки наблюдений. После этого арретирующее устройство 8 воз" действует на ферромагнитный диск 3 и жестко закрепляет его относительно корпуса 1, Далее проводится непосредственная регистрация сейсмичес-. кого сигнала. Поскольку амплитуда и частота генерируемого возбудителем сигнала известны, то сопоставляя ЭДС калибровочного сигнала и ЭДС возбужденную сейсмическим сигналом, можно с высокой степенью точности определить истинную амплитуду "ейсмического сигнала. Изготовление контактного узла 2 из материала с малой магнитной проницаемостью937 Составитель М.СпасскийТехред Л.Коцюбняк Корректор О.Тигор РедактоР О,Черниченко Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2667/43 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1087 например, стекло) и размещение его в диаметральной плоскости диска, пер- пендикулярной плоскости чувствительного элемента позволяет получить минимальное искажение внешнего геомагнит ного поля вблизи чувствительного элемента. Механизм возврата 7 может быть реализован на основе упругих пластин, пружин, пьезоэлемента, включенного в противофазе к возбудителю и др. 10Возбудитель может быть выполнен в виде генератора колебаний пьезоэлект" рического,механического, гидравлического и друг.х типов. Если возбудитель выполнен на основе генератора 15 пьезоэлектрического типа, колебание задается посредством изменения во времени напряжения на поверхности пьезоэлемента. В этом. случае пластинка из пьезоэлектрика совершает вследствие 2 О обратного пьезоэлектрического эффекта вынужденные механические колебания, амплитуда и частота которых зависят от амплитуды и частоты внешнего электрического поля. 25Возбудитель механического типа может представлять собой привод (например, электромотор), снабженный кулачковым валом, который при вращении сообщает ферромагнитному диску ЗО посредством контактного узла гармонические колебания, амплитуда которыхзависит от эксцентриситета кулачкового механизма, а частота от скорости вращения привода. Для увеличениястабильности задаваемых частот иамплитуд сейсмометр может быть снабжен несколькими идентичными, закрепленными на корпусе блоками, состоящимииз возбудителя, контактного узла и механизма возврата. В зависимости отпоставленных задач, возбудители этихблоков могут работать синфазно, про"тивофазно и со сдвигом по фазе.Расчеты и опыты на сейсмометре,подтверждают, что при использованиивозбудителей на основе генераторовпьезоэлектрического типа ферромагнитному диску сообщаются контролируемыеколебания в диапазоне частот1-10 Гц, 10-100 Гц с амплитудамив пределах 10 - 10 мм, а при использоО,ванин возбудителей механического типагенерируются колебания с частотой0,3-30 Гц, с амплитудами 10 "-10 мм.Использование таких контрольныхсигналовпозволяет повысить точностьизмерения крутильной компоненты ко"лебания в 3-4 раза по сравнению с известным устройством.