Сейсмометр с устройством градуировки

(51) 5 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬС К АВТ(56) Сейсмометры, регисметрические каналы. М.:92 (сейсмические приборАппаратура и методСССР. М,: Наука, 1974, с ечаев и А,А,Дреньраторы и сейсмоНаука, 1986, с, 83 - , вып. 18).ка наблюдений в 46 - 47 и 174 в 1, С Ччгде- первоначальнаала, м;С - электрическа лина пьезоматеримкость материала,О (Я фьааааа1 воист" ефорского ктри- велиия и Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано для градуировки сейсмометров при выпуске их из производства и в процессе эксплуатации,Цель изобретения - повышение точности градуировки сейсмометров, снабженных установочными винтами с подпятниками,Поставленная цель достигается тем, что в сейсмометр встроен возбудитель колебаний, выполненный в виде пьезоэлементов, размещенных в выемках подпятников, при этом верхняя плоскость каждого пьезоэлемента скреплена с дном выемки, а нижняя - совмещена с опорной плоскостью подпятника, причем пьезоэлементы через блок нормирования и усилитель соединены с генератором и блоком смещения. В основу изобретения положено с во .пьезоэлектрического материала д мироваться под действием электрич поля. Величина деформации пьезоэл ческого материала линейно зависит о чины электрического напряже характеризуется соотношением(57) Использование; измерительная техника, в частности сейсмометрия и виброметрия. Сущность изобретенйя: в опоры калибруемого сейсмометра устанавливают пьезоэлектрические возбудители колебаний, соединенные через блок нормирования с генератором колебаний. 2 ил. Кл/В,О - электрическое напряжение на обкладках пьезоматериала, В;Е - модульОнга, Нlм;Я - площадь поверхности пьезоматериала, м;О - пьезоэлектрический модуль, Кл/Н.На фиг,1 показан предлагаемый сейсмометр с устройством градуировки; на фиг.2- пример выполнения устройства,Сейсмометр с устройством градуировки(фиг.1) содержит пьезоэлектрический возбу"дитель 1 с токопроводящими обкладками 2,который встроен в углубление 3, сделанноев опоре 4, соединенной с основанием 5 сейсмометра (на чертеже не показан) и находящейся на фундаменте 6, Числопьезоэлектрических возбудителей соответствует количеству опор градуируемого прибора, Пьезоэлектрические возбудители 1через обкладки 2 подключены к блоку нормирования 7, Блок нормирования 7 через.усилитель постоянного тока 8 соединен с генератором 9 электрических сигналов и блоком смещения 10, которые, в свою очередь, связаны между собой. Устройство градуировки содержит. блок питания 11, выходы которого подключены к усилителю постоянного тока 8.Градуировка сейсмометра производится следующим образом, Постоянное напря-, жение требуемой величины подается с блока смещения 10 через последовательно соединенные генератор 9, усилитель постоянного тока 8 и блок нормирования 7 на пьезоэлектрический возбудитель 1, который при этом увеличивает свои геометрические размеры в вертикальном направлении, и опоры 4 отрываются от фундамента 6. Градуировка. сейсмометра осуществляется переменными по напряжению. нормированными сигналами с генератора 9, которые через последовательно соединенные усилитель постоянного тока 8 и блок формирования 7 подаются на пьезоэлектрический возбудитель 1. Деформация пьезоэлектрического возбудителя 1, а, следовательно, амплитуда и частота перемещения основания 5 градуируемого прибора в соответствии с соотношением (1) изменяются пропорционально приложенному к его обкладкам 2 переменному напряжению. Блок нормирования 7 служит для приведения коэффициентов преобразования пьезоэлектрических возбудителей к единому значению. Это позволяет значительно уменьшить поперечную составляющую колебаний, Нормирование осуществляется при выпуске из и роизводства сейсмометра со встроенными в опоры пьезоэлектрическими возбудителями перед началом операций по их градуировке,Изменением значений переменных напряжений по амплитуде и частоте можно задавать колебания градуируемому прибору в широких пределах как по перемещению от 1 - 10 до 500 нм, так и по частоте от 0,01 до 1000 Гц. При этом погрешность воспроизведения механических колебаний Основания градуируемого прибора будет определяться, в основном, погрешностью задания переменного напряжения с генератора 9 и при использовании серийно выпускаемых приборов, например, Г 6-34 будет не более 1 ,Сравнивая значения параметров движения, измеренные сейсмометром Хизм, с действительными значениями параметра Хд, вычисленными, например, для амплитуды перемещения с использованием соотношения (1), можно определять относительную погрешность результата градуировки Химд 100,ХПосле снятия переменного и постоянного напряжений градуируемый прибор возвращается в исходное состояние, т.е, опоры 4 приходят в соприкосновение с фундаментом 6. При этом время на проведение граду-.ировки снижается внесколько раз за счет исключения операции снятия градуируемо- "0 го прибора с.фундамента и его транспортирования к месту градуировки и обратно.Устройство грэдуировки может быть выполнено, например, как это показано на фиг.2.Блок нормирования 7 выполнен в видерегулируемого делителя напряжений на резисторах 12 - 17, Усилитель постоянного тока выполнен на электронной лампе 18 и резисторах 19 - 21. Генератор 9. электриче ских сигналов использован серийный, типГ 6-34, а блок 10 задания постоянных напря. жений и блок питания 11, тип Б 5-10. В качестве.пьезоэлектрического возбудителя использован пьезоэлемент ПП, имеющий кольцеобразную форму с внешним диаметром 30 мм, внутренним - 18 мм и толщиной 5 мм, В усилителе постоянного тока исполь-: зована электронная лампа 6 Ж 1 П и резисторы.30 П р и м е р. Для задания механическихколебаний на градуируемый прибор исполь- зовались серийно выпускаемые пьезоэлементы ППНизкочастотный электрический сигнал подавался на пьезоэ лементы генератора Г 6-34 через усилительпостоянного тока, выполненный на электронной лампе 6 Ж 1 П. Максимальное амплитудное значение синусоидального сигнала, которое подавалось на пьезоэлементы, со ставляло 70 В. При этом получены механические колебания основания сейсмометра массой около 100 кг с частотами 0,1; 1; 10;100 Гц и амплитудой до 500 нм. Случайная составляющая погрешности воспроизве дения амплитуд не превысила 1 о . Экспериментальйые исследования показали, что по сравнению с прототипом заявляемое устройство имеет значительно меньшую суммарную погрешность градуировки, 50 Грузоподьемность трех пьезоэлементов,встроенных в три опоры, составила .100 кг. В диапазоне 1-500 нм описанное устройство заменяет косвенные методы граду ировки сейсмометров прямыми, чтопозволяет Определить систематическую составляющую погрешности измерения амплитуды колебаний и вычислить суммарную погрешность.1805422 . Составитель С.Чеховской Техред М,Моргентал Корректор М.Самборск Реда каз 941 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж; Рауиская наб., 4/5, ул,Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, У Формула изобретения Сейсмометр с устройством градуировки, содержащий размещенные в корпусе инертную массу и преобразователь колебаний, установленные на общем основании, снабженном установочными винтами с подпятниками, а также устройство градуировки, включающее возбудитель колебаний и генератор,отл ича ю щи йся тем,что, с целью повышения точности градуировки за счет осуществленич воздействия на основание сейсмометра, в него введены усилитель, блоки нормирования и смещения, а возбудитель колебаний выполнен в виде пьезоэлементов, размещенных в выемках 5 подпятников, при этом верхняя плоскостькаждого пьезоэлемента скреплена с дном выемки, а нижняя совмещена с опорной плоскостью подпятника, причем пьезоэлементы через блокнормирования и усили тель соединены с генератором и блокомсмещения,