Сейсмодатчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НИаП 1 А 1 О 51) 4 С 011/16 ТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Всесоюзный научно-исследовательс кий институт геофизических методов разведки(56) Авторское свидетельство СССР Ф 614403, кл. С 01 Ч 1/16, 1978.Авторское свидетельство СССР 9 1092446, кл. С 01 И 1/16, 1982. (54) СЕЙСМОДАТЧИК(57) Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено для использования в качестве сейсмоприемного устройства. Целью изобретения является повышение чувствительности за счет увеличения коэффициента передачи давления с инертной массы на кольцевой пьезоэлемент. Указанная цель достигается эа счет того, что сейсмодатчик снабжен двумяуголковыми растяжками 2 и 3, а егомеханоэлектрический преобразовательвыполнен в виде кольца 5, причемчувствительный элемент 1 размещенмежду растяжками внутри механоэлектрического преобразователя и упругоподвешен на нем через растяжки.Уголковые растяжки снабжены восемьюупругими шарнирами 4, размещеннымив местах их соединения с преобразователем и чувствительным элементом,а сами растяжки расположены асимметрично вдоль ортогональных направлений. Механоэлектрический преобразователь закреплен на корпусе вточках изменения знака его изгибныхдеформаций и содержит два вложенныходин в другой и поляризованныхв противоположных направленияхкольцевых пьезоэлементов. 4 э.п.ф-лы, 2 ил.160 Я 9 ъ 25 40 45 50 55 Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано в качестве сейсмоприемного устройства, а также первичного преобразователя в вибро метрин и в устройствах измерения малых динамических ускорений.Цель изобретения - повышение чувствительности сейсмодатчика в области низких частот.На фиг. 1. и 2 изображена конструкция сейсмодатчика.Сейсмодатчик содержит инертную массу 1, упруго подвешенную на угловых растяжках 2 и 3 с упругими 15 шарнирами 4 внутри механоэлектрического, например, пьезоэлектрического преобразователя 5, выполненного в виде. кольца и закрепленного в корпусе 6 в точках изменения знака его 20 изгибных деформаций, например, подоуглом 45 по отношению к направлениям крепления растяжек 2 и 3. Механоэлектрический преобразователь 5 содержит два вложенных один в другой кольцевых пьезоэлемента 7 и 8, которые поляризованы в противоположньм направлениях, На внешних гранях пьезоэлементов в местах крепления к ним растяжки 2 размещено две Зд пары электродов 9, а в местах крепления растяжки 3 - две пары электродов 10.Сейсмодатчик работает следующим образом.35 При отсутствии сейсмического сигнала инерционные силы на инертной массе 1 равны нулю. Л связи с этим инертная масса 1 не создает на преобразователе 5 деформирующих усилий, а электрический заряд на электродах 9 и 10 преобразователя 5 равен нулю.Однако,при поступлении сейсмического сигнала на сейсмодатчик, под действием инерционных сил инертная массаперемещается относительно преобразователя 5. с корпусом 6, В результате, изгибаясь в шарнирах 4 под действием инертной массы 1, растяжка 2 вытягивается вместе с инертной массой 1 из отверстия в теле кольцевого преобразователя 5, сжимая его.вдоль оси 7 Одновременно растяжка 3 растягивает его вдоль оси У, двигаясь внутрь преобразователя , Так как вдоль оси 7. преобразователь 5 сжимается, а вдоль оси У растягивается, то он дефориируется в эллипс с большим диамет-рам вдоль оси У, В результате кривизна преобразователя 5 в местахкрепления к нему растяжки 3 увеличивается и на близлежащих электродах 10 (фиг. 2) появляется элек 4трическое напряжение О, пропорциональное амплитуде сейсмическогосигнала Я. Так как кривизна преобразователя 5 в местах крепленияк нему растяжки 2 уменьшается, тона электродах 9 появляется напряжение - Б, обратное по знаку напряжению на электродах 10. Зто обеспечивает дифференциальность сейсмодатчика и объясняется тем, чтопод электродами 10 пьезоэлементы7 и 8 испытывают соответственно деформации сжатия и растяжения, носоздаваемые на. них напряжения складываются (+Б) из-за противоположнойполяризации. Под электродами 9 происходит обратная деформация пьезоэлементов 7 и 8, т.е. пьезоэлемент7 растягивается, а пьезоэлемент 8сжимается. Напряжения на них складываются из-за противоположной поляризации, но в отличие от электродов1 О с обратным знаком (-Й,Повышение чувствительности сейсмодатчика достигается следующимобразом.Под действием сейсмоускорения Бинертная масса воздействует нарастяжки с силой Я1/4 ш 8 соз 1/зжЫ, где о - угол наклона гранейрастяжки к плоскости основаниякольцевого преобразователя 5. Таккак этот угол может быть выбрано1, то коэффициент передачиусилия на пьезоэлементы 7 и 8 равен:Щ 1 созоК 1два 4 з 1.по 4 з.иТаким образом, статическая харак"геристика сейсмодатчика имееткрутизну К)У 1, что обеспечивает более высокую чувствительность сейсмодатчика в области низких частотпо сравнению с известным устройством.Использование предлагаемого сейсмодатчика обеспечивает реальноеповышение чувствительности более,чем на один порядок. За счет ортоогонального подвеса чувствительногоэлемента на растяжках устраняетсядве моды (вторая и третья) резонансных колебаний сейсмодатчика,что расширяет в три раза его рав1260894 номерный частотный диапазон, приэтом уменьшаются в 4 раза массаи габариты сейсмодатчика. О Составитель М. Спасскийрда Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Сирохман актор И аказ 5227/47 Тираж 728 ВНИИПИ Государств по делам изобре 3035, Москва, Ж-Зодпи е С нного комитетений и открыт Раушская на д. 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная,Формула изобретения 1. Сейсмодатчик, содержащий корпус, укрепленный в нем механоэлектрический преобразователь, состоящий из ряда кольцевых пьезоэлементов, и соединенную с ним инертную массу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чув-ствительности сейсмодатчика в облаэти низких частот, инертная масса размещена внутри механоэлектри" ческого преобразователя и соединена с ним посредством двух уголковых растяжек в точках, расположенных , на оси чувствительности сейсмодатчика с обеих сторон инертной массы.2. Сейсмодатчик по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что каждая из уголковых растяжек снабжена четырьмя упругими шарнирами, размещенными в местах их соединения с механоэлектрическим преобразователем и инертной массой.3. Сейсмодатчик по п. 1, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что угол" ковые растяжки закреплены на механоэлектрическом преобразователе с разворотом на 90 4. Сейсмодатчик по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что механоэлектрический преобразователь эа" креплен в корпусе в точках изменения знака его изгибных деформа" ций.5. Сейсмодатчик по и. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что его механический преобразователь содер- жит два вложенных один в другой кольцевых пьезоэлемента, поляризованных антипараллельно.