Электродинамический сейсмоприемник

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 918915(22) Заявлено 170579 (21) 2768285/18-25с присоединением заявки Рйпо делам изобретений и открытий(54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК Изобретение относится к геофизи. ческим приборам и может быть использовано в полевой и разведочной сейсмометрии.Известны сейсмоприемники, содержащие корпус, магнитную систему и подвижную катушку, соединенную с корпусом упругим подвесом.Магнитная система этих сейсмоприемников состоит из цилиндрического магнита, закрепленного в корпусе, одновременно являющемся магнитопроводом. Подвижная катушка размещена в кольцевом зазоре между магнитом, и корпусом и соединена с корпусом предварительно напряженными ирисовыми пружинами, принимающими приблизительно плоскую форму под действием веса катушки 111.Однако описанные сейсмоприемники имеют существенные недостатки, одним из которых является зависимость собственной частотыот угла наклона сейсмоприемника. Это явление обусловлено нелинейностью нагрузочнойхарактеристики упругого подвеса,состоящего из ирисовых пружин, Изменение составляющей силы веса, прило.женного к пружинам в зависимости 5от угла наклона приводит к изменению положения катушки, связанной спружинами, при этом изменяется суммарная жесткость упругого подвеса,что влечет за собой изменение соб- тОственной частоты сейсмоприемника.Другим недостатком является сложность первоначальной настройкисобственной частоты сейсмоприемни"ка, которая производится за счет т 5изменения рабочей длины упругихэлементов ирисовых пружин при помощи специальных регулировочных колец.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсясейсмоприемник, содержащий корпус,магнитную систему и катушку, размещенную в кольцевом зазоре магнитнойсистемы и соединенную с корпусом9189 3упругим подвесом. Упругий подвес состоит из ирйсовых и цилиндрической пружин, а также содержит дополнительные постоянные магниты, установленные на корпусе и катушке и 5 обращенные друг к другу одноименными полюсами. Магнитная система этого сейсмоприемника состоит из цилиндрического магнита с двумя полюсными наконечниками, закрепленного в при о ливах крышек и кольцевого магнитопро. вода, закрепленного в корпусе. В кольцевом зазоре, образованном полюсными наконечниками и магнитопроводом, размещена подвижная катушка д ,с двумя обмотками, соединенная с, корпусом двумя предварительно напряженными ирисовыми пружинами. Ре- гулировка собственной частоты осуществляется дополнительной спиральной пружиной, связанной с катушкой и закрепленной с возможностью регулировки на корпусе Линеариэация нагрузочной характеристики упругого подвеса для уменьшения влияния наклона на собственную частоту сейсмоприемника достигается за сцет взаимодействия (отталкивания) дополнительных постоянных магнитов, расстояние между которыми может регулироваться 21.днако независимость собственный частоты от угла наклона сейсмоприемника сохраняется только при малых углах наклона, так как компенсация нелинейности нагрузоцнойхарактерис- Зф тики упругого подвеса силами взаимодействия постоянных магнитов осуществима в узком диапазоне перемещении катушки и только на участке с одинаковой кривизной характеристик. ф Это приводит к необходимости дополнительной регулировки цилиндрической пружины для компенсации смещения катушки при больших углах наклона сейсмоприемника, что трудно осущест- фф вимо в реальных условиях производства и эксплуатации.Кроме того, наличие противоположно направленных сил от взаимодействия дополнительных магнитов между М собой и от действия цилиндрической пружины, приложенных к катушке в разных точках, вызывают изгиб ирисовых пружин, что приводит к искажениям в движении катушки. Необходимость И раздельной регулировки собственной частоты и линейности нагрузочной характеристики упругого подвеса за 15 фтрудняет процесс настройки сейсмоприемника.Цель изобретения - повышение стабильности параметров сейсмоприемника за счет уменьшения зависимости собственной частоты сейсмоприемника от угла его установки при одновременном упрощении конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом сейсмо. приемнике, содержащем корпус, магнитную систему и катушку, размещенную в кольцевом зазоре магнитной системы и соединенную с корпусом упругим подвесом, упругий подвес выполнен в виде двух спиральных Фасонных пружин с квадратичной нагрузочной характеристикой, основания которых установлены на противоположных торцах магнитной системы, а вершины соединены с центрирующими шайба ми, закрепленными на тех же торцах и жестко соединенными с катушкой.Соединение вершин спиральных фасонных пружин с центрирующими шайбами выполнено с возможностью осевого перемещения вершины пружины с последующей Фиксацией в центрирующей шайбе, что упрощает процесс настройки собственной частоты сейсмоприемника за счет полуцения различной суммарной жесткости упругого подвеса при различной осадке пружин.Симметричное расположение деталей и использование торцов магнитной системы для крепления центрирующих шайб и установки оснований пружин упрощает конструкцию и повышает технологичность сборки сейсмоприемника.На фиг. 1 показан предлагаемый сейсмоприемник, разрез; на фиг, 2 нагрузочные характеристики упругого подвеса.Магнитная система сейсмоприемника состоит из цилиндрического магнита 1, на торцах которого установлены полюсные наконечники 2, магнитопровода 3 и фланцев 1, при помощи которых магнит 1 с полюсными накоИечниками 2 центрируется относительно магниФопровода 3. В кольцевом зазоре между полюсными наконечниками 2 и магнитопроводом 3 размещена подвижная катушка 5, состоящая из двух секций с противоположным направлением витков. Катушка 5 при помощи выводных стержней 6 жестко соединена с центрирующими шайбами которые в свою очередь закреплены918915 тушки. 5на фланцах 4. В пространстве между центрирующими шайбами 7 и фланцами 4 размещены спиральные фасонные пружины 8, вершины которых выполнены в виде цилиндрического участка и соединены с центрирующими шайбами 7, например, при помощи пайки. Сейсмоприемник установлен в корпусе 9, защищающем его от повреждений,Сейсмоприемник работает следующим 10 образом.При перемещениях (колебаниях) корпуса 9 (в направлении продольной оси) движение катушки 5 за счет инерционных свойств подвижной сис темы, в которую входят катушка 5, центрирующие шайбы 7 и фасонные спиральные пружины 8 отстает от движения корпуса, т.е. происходит перемещение катушки в магнитном поле, что 20 вызывает появление ЭДС на выводах сейсмоприемника, Величина этого перемещения, и следовательно, полезного сигнала зависит от соотношения между цастотой вынужденных колебаний 2 корпуса 9 и собственной частотой колебаний подвижной системы. Частота собственных колебаний зависит от жесткости упругого подвеса (при постоянной массе подвижной системы). Изменение частоты собственных колебаний за счет изменения жесткости упругого подвеса, имеющее место в известных сейсмоприемниках, устраняется в предлагаемом сейсмоприемнике применением спиральных фасонных пружин 8, обеспечивающих постоянную жесткость, что улучшает работу сейсмоприемника.На фиг. 2 кривая 10 соответствует 4, характеристике верхней, а кривая 11 - характеристике нижней пружины, Суммарная нагрузоцная характеристика упругого подвеса, состоящего из двух одинаковых пружин, определяется 4 , как Р = Мсдх,где Р - суммарная нагрузочная характеристика (усилие) и нафиг.2 показана кривая 12.Суммарная нагрузочная характеристика упругого подвеса, как следуетиз формулы и фиг.1 является линейной на участке от + д до -д, т.е,обеспецивает стабильность собственнойчастоты независимо от положения каЖесткость упругого подвеса определяется как С = - - И 1,дРдхт.е. зависит только от параметровпружин и величины предварительнойосадки, цто позволяет легко подстраивать собственную частоту сейсмоприемника за счет осевого перемещениявершины пружин.По сравнению с известными сейсмоприемниками предлагаемый сейсмоприемник позволяет уменьшить зависимость собственной частоты сейсмоприемника от угла его установки, чтопозволяет использовать сейсмоприемник для приема и преобразования вэлектрический сигнал вертикальной,горизонтальной или произвольно направленной составляющей сейсмическихволн, цто приводит к унификации изделия, упростить конструкцию сейсмоприемника и повысить технологичностьи уменьшить трудоемкость изготовления,формула изобретения Электродинамический сейсмоприемник, содержащий корпус, магнитную систему и катушку, размещенную в кольцевом зазоре магнитной системы и соединенную с корпусом упругим подвесом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности параметров сейсмоприемника за счет уменьшения зависимости его собственной частоты от угла установки при одновременном упрощении конструкции, упругий подвес выполнен в виде двух спиральных фасонных пружин с квадратичной нагрузочной характеристикой, основания которых установлены на противоположных торцах магнитной системы, а вершины соединены с центрирующими шайбами, закреп ленными на тех же торцах и жестко соединенными с катушкой. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Сейсмоприемник СВТУ 25-04.-1880-76 2. Авторское свидетельство СССР 1575592, кл, С 01 Ч 1/16, 1974 (прототип),