Крутильный сейсмограф

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Н 9) (11 4 со 1 б ЕТЕНИ назначено дляколебаний осноЦелью изобрете Бюл иднев,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 890310, кл. С 01 Ч 1/16, 1980.Авторское свидетельство СССРУ 1116405, кл. С 01 Ч 1/16, 1984 4) КРУТИЛЬНЫЙ СЕЙСМОГРАФ(57) Изобретение относится к г зическому приборостроению и пр мерения крутильныхния его корпуса.я является повышени точности и информативности измерений. В крутильный сейсмограф дополнительно введены калибровочное устройство, позволяющее производить калибровку прибора как в лабораторных,так и в полевых условиях, а такжеподстройку и регулировку чувствительного элемента, фотоэлектрическийпреобразователь с электронной системой, включающей линейный формирователь видеосигнала на приборе с зарядовой связью и обеспечивающее регистрацию смещения светового луча с высокой точностью и стабильностью.2 з.п. ф-лы, 2 ил, 14533475 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для измерений крутильных колебаний основания прибора.Цель изобретения - повышение точности .и информативности измерений,На фиг. 1 показана общая принципиальная схема сейсмографа; на фиг. 2 - принципиальная схема электронной части.Основные несущие и упругие элементы чувствительной системы выполнены из плавленного кварца.Сейсмограф содержит корпус (не показан), монтажную рамку 1, нити подвеса подвижной рамки 2, подвижную рамку 3, первый технологический стержень 4, пульт 5 управления,концевые переключатели 6.1-6.2 полярности напряжения с регулировочными винтами 7,1-7.2, реверсивный электродвигатель 8, редуктор 9 с регулируемым передаточным числом, микро- метрический узел 10, диск 11 переключения полярности питания двигателя, измерительную 12 и противодействующую 13 пружины, нить 14 подвеса катушки, постоянный кольцевой магнит 15, катушку 16, плоские спиральные токосъемные пружины 17,1 17.2, зеркало 18 угла поворота, осветитель 19, телевизионную камеру с фотоэлектрическим преобразователем 20 на приборах с зарядовой связью (ФПЗС), второй технологический стержень 21, блок 22 формирования сигнала, блок 23 вычисления кода, регистратор 24.Монтажная рамка 1, постоянный кольцевой магнит 15, фотоэлектрический преобразователь 20 и резьбовая втулка микрометрического узла 10 жестко закреплены на корпусе прибора. Катушка 16,жестко скрепляется с кварцевыми горизонтальными стержнями. По оси симметриии катушки приваривается вертикальный кварцевый стержень, на котором закрепляется зеркало 18 и две токосъемные пружины 17,1-17.2, катушка 16, вторые концы токосъемных пружин 17.1-17,2, закрепленных на вторрм технологическом стержне 2 1, при помощи технологического кабеля соединены с регистратором 24. Катушка 16 подвешивается к подвижной рамке 3 с почощью вертикальных упругих нитей 14, которые крепятся к подвижной рамке 3 соосно нитям подвеса подвижнойрамки 3. По оси кольцевого магнита15 имеется сквозное цилиндрическоеотверстие для нижней нити подвесакатушки. В качестве осветителя 19 вприборе могут быть использованы либо обычные миниатюрные лампы накаливания, либо световые диоды. В качестве ФПЗС 20 используются сканирующие фотопреобразователи на приборах с зарядовой связью. ПрименениеФПЗС 20 позволяет получить информацию в цифровом виде и осуществлять дистанционную ее передачу на ЭВМ. Концевые переключатели 6.1-6,2 е помощью винтов 7.1-7.2 крепятся к корпусу прибора. Зазор между переключателями может изменяться в зависимости от программы исследованийкрутильной системы, Переключение полярности питания реверсивного двигателя осуществляется при помощи диска 11 во время изучения характеристик крутильной системы. Электродвигатель 8 с помощью редуктора 9соединен с микрометрическим узлом 10.ФТелевизионная камера 25 (фиг.2)состоит из ФПЗС 20, видеоусилителя26, формирователя 27 положения контролируемого параметра (световойполосы), тактового генератора 28.Блок 29 формирования сигналасостоит из аналогового компаратора30, Р-триггера 31, делителя 32 частоты на два, элемента 2 И 33, элемента 2 ИЛИ 34.Блок вычисления кода состоит измногоразрядного цифрового счетчика35 и регистратора 36 памяти.Принцип действия сейсмографа заключается в следующем. При поворотекрутильной нити системы возникаетэлектродвижущая сила (ЭДС) в катушке 16, Электрический сигнал снимается с токосъемных пружин 17,1-17,2 и регистрируется на регистраторе 24. Одновременно при повороте крутильной системы отраженный от зеркала18 световой луч в виде узкой полосывиэируется на ФПЗС 20 приемной телевизионной камеры 25 (фиг. 2)Видеосигнал с выхода телевизионной камеры 25 поступает на вход (+)аналогового компаратора 30. На вход(-) компаратора подается фиксированное постоянное напряжение П, . На выходе компаратора 30 появляются стандартизованные импульсы, положениез145 которых соответствует пространственному положению светового луча на поверхности ФПЗС 20 а число этих импульсов соответствует числу засвеченных элементов, Импульсы с выхода компаратора 30 подаются на делитель 32 частоты на два и на К-вход Р- -триггера 31. На Р-вход этого триггера постоянно подается сигнал логической единицы. Триггер переходит в состояние логической единицы при приходе импульсов конца строки с выхода С телевизионной камеры 25, а переход его в состояние логического нуля осуществляется по первому импульсу с выхода компаратора 30. Таким образом, на выходе Р"триггера 31 формируется импульс, длительность которого пропорциональна расстоянию от начала ФПЗС 20 до положения края светового луча. Этот импульс пос" тупает. на первый вход элемента 2 И 33, на второй вход которого подаются тактовые импульсы с выхода ТНа выходе элемента 33 формируются импульсы, число которых за строку сканирования ФПЗС 20 пропорционально расстоянию от края светового луча до начала ФПЗС 20. Эти импульсы далее подаются на один из входов элемента 2 ИЛИ 34, на второй вход которого подаются импульсы с выхода делителя 32 частоты на два. На выходе элемента 2 ИЛИ 34 осуществляется суммирование числа импульсов от начала ФПЗС 20 до края световой полосы и половины числа импульсов ширины луча. На выходе элемента 2 ИЛИ 34 число импульсов становится пропорциональным расстоянию от начала ФПЗС 20 до середины светового луча. Это число импульсов поступает на С-вход многоразрядного цифрового счетчика 35, где они суммируются за время сканирования строки. Далее параллельный код этого числа в момент действия импульса конца строки переписывается в регистр 36 памяти и затем поступает в устройства цифровой индикации 3 и регистрации 38.Калибровка производится следующим образом.Вручную или с помощью реверсивного электродвигателя 8 поворачивается микрометрический узел 10 на определенный угол, При этом обе пружины 12 и 13 либо растягиваются, либо сжимаются, а подвижная рамка 3 пово 3347 нитей 40 45 50 55 1 О 15 20 25 30 35 рачивается вокруг своихподвеса подвижной рамки 2 на некоторый угол. Одновременно с поворотом подвижной рамки 3 поворачивается катушка 16 и зеркало 18. При этом происходит смещение световой полосы на ФПЗС 20. Затем снимаются отсчеты с микрометрического узла и регистратора 24. Снимая таким образом отсчеты вдоль всего ФПЗС 20 и соответствующие отсчеты по микрометрическому узлу 10, можно определить зависимости отсчета микрометрического узла 10 от угла поворота крутильной системы,Для определения динамических характеристик прибора в нем предусмотрена возможность изменения амплитуды и частоты возмущающего сигнала. Для этого с помощью регулировочных винтов 7,1-7.2 устанавливается необходимый зазор между концевыми переключателями 6.1-6.2, Затем с пульта 5 управления подается напряжение на электродвигатель 8, который через редуктор 9 вращает микрометрический узел 10 со сменой реверса при помощи концевых переключателей 6 . 1-6 .2 и диска 11 переключения полярности питания двигателя. Меняя зазор между перекпочателями 6.1-6.2, а также передаточное числс редуктора 9 можно снимать амплитудна-частотные характеристики прибора. Формула из об ре тения 1. Крутильный сейсмограф, содержащий корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде катушки, подвешенной на вертикальной упругой нити в магнитном поле постоянного магнита, электродинамический преобразователь и регистратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений, в него дополнительно введенокалибровочное устройство, содержащее подвижную рамку, измерительнуюи противодействующую пружины, микрометрический узел с двумя концевыми переключателями полярности электрического напряжения, снабженнымивинтами регулировки зазора между ними, реверсивный электродвигатель,редуктор с регулируемым передаточнымчислом, пульт управления, фотоэлектрический преобразователь с электрон53347 5 14 ной системой, состоящей из приемной телевизионной камеры с датчиком видеосигнала на приборе с зарядовой связью, блок формирования сигнала, блок вычисления кода, устройство цифровой индикации и регистрации, при этом выход телевизионной камеры соединен с входом блока формирования сигнала, выход которого связан с входом блока вычисления кода, выход которого подключен к устройству цифровой индикации и регистрации, при этом один конец противодействующей пружины соединен с подвижной рамкой, а другой связан скорпусом прибора, один конец измерительной пружины соединен с подвижной рамкой, а другой - с микрометрическим узлом, который посредством редуктора соединен с электродвигателем, электрически связанным через концевые переключатели с пультом управления. 2. Сейсмограф по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок формирования сигнала содержит аналоговый компаратор, П-триггер, элемент 2 И, элемент 2 ИЛИ и делитель частоты на два, при этом выход видеосигнала телевизионной камеры соединен со входом аналогового компаратора, выходаналогового компаратора связан сК-входом П-триггера и входом делителя частоты на два, выход делителячастоты на два подключен к первомувходу элемента 2 ИЛИ, выход тактовыхимпульсов телевизионной камеры подключен к первому входу элемента 2 И, 10 второй вход этого элемента связан свыходом П-триггера, а выход элемента2 И соединен с вторым входом элемента2 ИЛИ, выход синхроимпульсов концастроки приемной телевизионной камеры 1 Б подключен к С-входу П-триггера.3. Сейсмограф по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что блок вычисления кода содержит многоразрядныйцифровой счетчик и регистр памяти, 20 при этом выход элемента 2 ИЛИ блокаформирования сигнала соединен с Свходом цифрового счетчика, выходыцифрового счетчика поразрядно подключены к П-входам регистра памяти, 25 а выходы регистра памяти соединеныс устройствами цифровой индикации ирегистрации, выход синхроимпульсовконца строки приемной телевизионнойкамеры подключен к К-входу много разрядного цифрового счетчика и Свходу регистра памяти.11453347 орректор В.Гири едактор И.Шу одпнсно КНТ СССР ниям и открытиям приая наб., д. 4/5 Фроиз венно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 7281/43 НИИПИ Госуда Составитель Т.РайкоТехред Я.Дидык Тираж 483 твенного комитета по иэобре 113035, Москва, Ж, Рауш