Деформограф

(39) (И) А 1 1)4 С 01 Ч 1/1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к областигеофизического приборостроения ипредназначено для поиска предвестников землетрясений, изучения внутреннего строения Земли, обнаружения искусственных возмущений земной поверх 2ности и пространственного положениянефтегазовых залежей. Целью изобретения является повышение точности эталонирования и температурной компенсации деформографа, которая достигаетсяза счет введения узла эталонирования,состоящего из трехплечего рычага 12,подвешенного на горизонтально распо"ложенных, подкрученных упругих нитях11, связанного с микрометром 20 посредством первой пружины 17 и узлатемпературной компенсации, состоящегоиз металлической нити 6, длину и температурный коэФфициент которой задаютисходя из компенсации температурныхдеформаций корпуса по оси измерениядеформографа, при этом один конецнити связан с датчиком деформации, адругой с трехплечим рычагом 12 узлаэталонирования. 2 ил,Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для поиска предвестников землетрясений изучения внутреннего строеФ5ния Земли, обнаружения искусственныхвозмущений земной поверхности и пространственного положения нефтегазовых залежей.Целью изобретения является повыше 10ние точности эталонирования и температурной компенсации деформографа,На фиг, 1 приведена принципиальная схема деформографа; на фиг. 2деформограф, вертикальный разрез,В герметизированном тонкостенномкорпусе 1 из нержавеющей стали всредней его части на диаметрально противоположных сторонах корпуса жесткозакреплены первая 2 и вторая 3 монтажные рамки. В первой монтажной рамке 2 на горизонтально расположенныхподкрученных упругих нитях 4 подвешен уравновешенный относительно упругих нитей 4 вертикально расположенный шток 5, С нижним концом штока 5жестко связан расположенный перпендикулярно упругим нитям 4 металлический экран 6 с прямоугольным отверстием 7 по центру металлического экрана6. С одной стороны металлического экрана 6 по центру расположен светодиод8, с другой стороны - дифференциальный фотоэлемент 9 фотоэлектрическогопреобразователя. Светодиод 8 и дифференциальный фотоэлемент 9 при помощи15технологического стержня 1 О жесткосвязаны с первой монтажной рамкой 2,Во второй монтажной рамке 3 на горизонтально расположенных подкрученных40упругих нитях 11 подвешен трехплечийрычаг 12, два плеча 13 и 14 которого расположены горизонтально и уравновешены относительно упругих нитей 11,а третье плечо 15 трехплечего рычага12 расположено вертикально по оси упругих нитей 11. Со свободным концомплеча 15 связан один конец металлической нити 16. Второй конец металлической нити 16 связан со штоком 5 на50расстоянии 1/и от оси упругих нитей4, где и - коэффициент усиления штока5, Со свободными концами горизонтально расположенных плеч 13 и 14 трехплечего рычага 12 связаны концы вертикально расположенных первой 17 и55второй 18 пружин с равными упругимимоментами, Второй конец первой пружины 17 связан с сильфоном 19 микрометра 20. Второй конец второй пружины 18 связан с монтажной платой 21. Микрометр 20 вращается при помощи реверсивного двигателя 22 с редуктором, подключенного к блоку 23 дистанционного управления. Электропитание светодиода 8, блока 23 и регистратора 24 осуществляется от источника 25 питания. В цепь дифференциального фотоэлемента 9 подключен регистратор 24, В качестве регистратора может применяться регистр с гальванометрической регистрацией, компенсационный самопишущий потенциометр типа КСП, а также цифровой вольтметр с цифровой регистрацией, Сверху деформограф герметично закрывается крышкой 26 при помощи зажимного кольца 27. Подключение светодиода 8 и фотоэлемента 9 осуществляется при помощи разъема 28. Технологический кабель закрепляется на деформографе при помощи зажима 29.Деформограф работает следующим образом.Деформограф устанавливается на дне скважинь в условиях, обеспечивающих неизменность температуры окружающей среды до 0,001"С в сутки и исключающих влияние изменения атмосферного давления непосредственно на конструк" цию деформографа. Обеспечивается его жесткая связь с окружающей горной породой, Подключается питание светодиода 8, блока 23 и регистратора 24. Е цепь дифференциального фотоэлемента 9 подключается регистратор 24. Смещением микрометра 20 в соответствующую сторону индикатор регистратора выводится в среднее полоечие шкалы (в нулевое положение). Деформация окружающей породы передается жестко скрепленному с ней корпусу деформографа. Корпус деформографа деформируется, при этом смещаются относительно друг друга монтажные рамки и связанные с ними шток 5 и вертикально расположенное третье плечо 15 трех.- пчечего рычага 12, Так как сила упругих нитей 11 подвеса трехплечего рычага в 50-100 раз больше силы упругих :,итей 4 подвеса штока 5, смещение первой 2 и второй 3 монтажных рамок приводит к отклонению штока 5, трехплечий рычаг 12 при этом практически не отклоняется. При деформациях сжатия шток 5 отклоняется влево (см. фиг. 1) за счет упругой силы подкрученных упругих нитей 4 подвеса штока5 51881 5, при деформациях растяжения штока 5 отклоняется вправо за счет воздействия металлической нити 16, упругие нити 4 подвеса штока 5 при этом дополнительно подкручиваются. Таким об 5 разом, при деформациях металлический экран 6, жестко связанный с концом штока 5, смещается относительно дифференциального фотоэлемента 9 и свето 0 диода 8, причем это смещение в и раз больше величины деформации корпуса по оси крепления монтажных рамок. Световой поток на каждой из составляющих дифференциального фотоэлемента 9 при этом изменяется, а следовательно, изменяется и электрический сигнал в цепи фотоэлемента, Регистратор 24 регистрирует кривую изменения электрического сигнала, пропорционально го величине изменения деформации окружающих деформограф горных пород, Знак деформации определяется посредством смещения микрометра 20 и связанной с ним первой пружины 17. 25Для эталонирования деформографа с целью осуществления количественной оценки деформации (определения масштаба записи деформографа) необходимо знать расстояние между точками З 0 крепления монтажных рамок в корпусе 1., длину 1 вертикального плеча трехплечего рычага, угол Ы, на который поворачивается вертикальное плечо при смещении микрометра на 1 деление, Тогда смещение конца вертикального" 35 плеча трехппечего рычага при смещении микрометра на 1 деление будет равно а=1 з 1 п й = 1, так как угол Ыочень мал. 40Для определения масштаба записи К микрометру задают сдвиг на ш делений, при этом кривая на регистрограмме сместится на Ду миллиметров, откуда 45тп 1,гК=йуАбсолютная деформация К за периодвремени от С до Т, определяется извыражения 50=к(у, уф )эгде у - ординаты кривой деформаоции на моменты времени й,и 55Относительная деформация К заэтот же период временик,=к(у, -у, )/1 5Пусть расстояние от оси вращения штока 5 до точки крепления металлической нити 16 равно 5 мм, длина штока 5-200 мм, расстояние 1. 100 мм, приливные деформации порядка 10 , коэффициент усиления фотоэлектрического преобразователя порядка 10, Тогда коэффициент усиления рычага п 40 и амплитуда приливных деформаций на выходе регистратора А равна А 10040 10 10 =40 мм.Таким образом, предложенный деформограф позволяет регистрировать с высокой точностью даже приливные деформации земной поверхности.Применение в узле дистанционного управления и эталонирования первой 17 и второй 18 пружин с равными и направленными навстречу друг другу упругими моментами полностью исключа - ют дрейф нульпункта узла, что способствует повышению точности измерения,Длина и температурный коэффициент металлической нити 16 задаются такими, чтобы обеспечивалась компенсация температурных деформаций корпуса деформографа по оси крепления первой 2 и второй 3 монтажных рамок.Если суточные вариации температуры в месте установки деформографа порядка 0,001 С, а температурный коэффициент нержавеющей стали 10 , тогда температурные дейормации корпуса 1 будут порядка 1 О , что соизмеримо с амплитудой приливных деформаций. Применение температурного компенсатора в предложенном устройстве позволяет полностью устранить влияние изменения температуры на показания деформографа и по крайней мере на порядок повысить точность измерения.Формула изобретенияДеформограф, включающий герметичный корпус, фотоэлектрический преобразователь со светодиодом, дифференциальным фотоэлементом и штоком с экраном, микрометр с сильбоном, блок, дистанционного управления и регистратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности эталонирования и температурной компенсации деформографа, в него дополнительно введены первая и вторая монтажные рамки с упругими нитями, трехплечий рычаг, первая и вторая пружины, металпическаи нить и технологи1518815 Составитель Техред Л.Се ахарчеова Лаз оре Максимишинец Корре едак 6606/53 Тираж 484 Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ЗакВВИИПИ роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,ческий стержень, причем упругие нити в монтажных рамках, жестко закрепленных на диаметрально противоположных стенках корпуса, размещены горизонтально и подкручены в противоположные стороны, с первой монтажной рамкой при помощи технологического стержня жестко связаны дифференциальный фотоэлемент и светодиод, а на упругих нитях первой монтажной рамки подвешен шток с экраном, во второй монтажной рамке на упругих нитях подвешен трехплечий рычаг, два плеча которого расположены горизонтально, уравновешены относительно нитей подвеса и соединены в средней точке с вертикально расположенныи третьим плечом рычага, к свободному концу которого прикреплена металлическая нить, ее длину и температурный коэффициент20 задаот, исходя из соотношения Ькмежду длиной нити Ьр, расстоянием между точками крепления монтажных рамок в корпусе Ь, температурными коэффициентами корпуса деформа- тора Л, и металлической нити Л, а второй конец металлической нити закреплен на штоке на расстоянии 1/и от упругих нитей, где и - коэффициент усиления штока, а со свободныии концами трехплечего рычага связаны концы двух вертикально расположенных пружин с равными упругиии моментами, причем второй конец первой пружины связан с сильфоном микрометра, второй конец пружины связан с монтажной платой, при этом упругая сила упругих нитей трехплечего рычага в 50-100 раз больше упругой силы нитей подвеса штока вертикального рычага.