Крутильный сейсмометр

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 890310Шмидта Ордена Ленина институт физики Земли(7) Заявитель 4) КРУТИЛЬНЫЙ СЕЙСМОМЕ тельно к боковым перегрузкам, сложно в изготовлении и неудобно припроведении измерений в полевых усло ь ширение рапри одноврритов.Указанная цель достигается тем, что в крутильном сейсмометре, содер жащем корпус, в котором размещены колебательная система, включающая крутильный осциллятор, содержащий инерционную массу, закрепленную на упругих элементах, электромагнитные преобразователи и коллекторы, колебательная система сейсмометра выполнена в виде двух крутильных осцилляторов, каждый из которых содер жит равное число упругих элементов, расположенных наклонно по окружности и закрепленных нижними концами в корпусе, при этом верхние концы упругих элементов каждого осциллв. Изобретение относится к гео зическому приборостроению и можетбыть использовано для измерения крутильных компонент сейсмических колебаний в сейсмометрии и разведочнойгеофизике,5Известен сейсмограф с крутильнымподвесом инертной массы, содержащийкорпус, массу на гибкой пластине,работающей на кручение 1 Д.Недостатком этого сейсмометраявляется то, что он регистрируеттолько вертикальную компоненту колебания и не применим для изучения крутильных составляющих.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является крутильный сейсмометр, содержащий систему дисков, соединенных жесткимстержнем и системой гибких пластин 12.Однако это устройство предназначе 20но для регистрации низкочастотныхколебаний, работоспособно тольков вертикальном положении, чувствизобретения является рас бочего диапазона частот еменном уменьшении габа89031тора соединены между собой через собственные коллекторы, а упругие элементы первого осциллятора наклоне. ны в сторону, противоположную наклону упругих элементов второго осцил 3, лятора, и каждый осциллятор снабжен, по меньшей мере, одной катушкой с магнитом, установленными соосно друг с другом.Если аппроксимировать упругие элементы отрезками прямых, то при дисковых круглых коллекторах они образуют . тело вращения с криволинейной поверхностью гиперболического типа, Подобное тело вращения на много порядков жестче относительно изгибающего момента вокруг поперечной оси по срав. нению с моментом вокруг продольной. Отклик такого тела на продольное осевое воздействие сопровождается20 осевым перемещением коллектора с одновременным его поворотом, и наоборот, вихревое воздействие ускорений на коллектор за счет, например углового перемещения противоположного коллектора, сопровождается равным по порядку величины линейным перемещением, Таким образом, колебательная система из двух осцилляторов, отличаюидхся только противополож/ ным наклоном упругих элементов относительно торцевых поверхностей коллекторов, селективно откликаетсяна различные силовые воздействия, причем путем подбора жесткости упругих элементов и масс коллекторов собственные крутильные частоты осцилляторов делают равными с высокой степенью точности.Прохождение продольной сейсмической волны не сопровождается пересечением витков катушек осцилляторов магнитных силовых линий и ее воздействие не регистрируется, Аналогично реагирует прибор и на линейные компоненты от других типов волн. С другой стороны, воздействие на сейсмометр роторной компоненты с вектором, параллельным оси систем, иное. Незначительная по сравнению с изгибной крутильная жесткость сис ф темы обуславливает не только угловые повороты, но и существенные осевые линейные перемещения катушки и магнита. Поскольку наклоны упругих элементов, закрепленных в коллекторах 55 катушки и магнита, равны, но противоположно направлены, то и перемещения вдоль осевой линии катушки и 0магнита также будут с разным знаком. Происходящее при таком взаимном перемещении пересечение витками катушки силовых линий магнита вызывает ЭДС, которая после прохождения канала усиления и фильтрации записывается какполезный сигнал. Что касается роторного воздействия с вектором, перпендикулярным продольной оси, то оно эквивалентно изгибающему моменту относительно этой оси, деформации от которого, как это следует из конструкции прибора и вышеизложенных рассмотрений, не сопровождается взаимными перемещениями катушки и магнита.На Фиг.1 схематически изображен сейсмометр, общий видна фиг.2- эквивалентная силовая конструкция, образуемая набором упругих элементов; на Фиг.3 - обеспечение перекрещивания упругих элементов, два варианта; на фиг.4 - поведение двух перекрещивающихся элементов под воздействием роторной компоненты. Сейсмометр содержит два круговых набора упругих элементов 1 и 2, нижние концы которых жестко закреплены в общем диске 3, соединенном с дном корпуса 4. Все упругие элементы имеют одинаковые механические характеристики и геометрические размеры, только половина из них закреплена по периферии диска 3 и образует круговой набор упругих элементов 1, равно наклонных в одну сторону. Другая половина ( элементы 2) закреплена под тем же углом и на том же расстоянии от центра корпуса 4, что и элементы 1, но наклонена в противоположную сторону. Вершины элементов 1 и 2, образующих оба круговых набора, жестко закреплены в верхних коллекторах 5 и 6, Коллектор 5 выполнен в виде кольца с выступающими площадками .7 для крепления вершин элементов 1, а коллектор 6 - в виде фигурного диска с выступающими" площадками 8 и с цилиндрическим узлом крепления 9 магнита 1 О. Площадки 8 имеют щелевидный паз через который1 не соприкасаясь, проходит дисковый коллектор 5. Высота площадок 7 и 8 такова, что плоскости верхних концов элементов 1 и 2 совпадают, Внутри цилиндрического узла крепления 9 соосно с магнитом 10 находятся магнит 11 и катушки 12 и 13, Магнит 11 при 7нию сигнал/помеха. Увеличивая жесткость упругих элементов, можно повысить собственную частоту приемника и регистрировать соответствующую часть спектра сейсмического сигнала, Т онкое регулирование значения регулируется, например, нагревом упругих элементов.Устойчивость устройства к боковым ускорениям позволяет использовать его как элемент трехкомпонентного сейсмометра.Применение крутилъного сейсмометра, не требующего специальной изме" рительной аппаратуры, позволяет более эффективно вести сейсмические ,исследования.Формула изобретенияКрутильный сейсмометр, содержащий корпус, в котором размещены колебательная система, включающая крутильный осцилля тор, содержащий инерционную массу, закрепленную на упругих элементах, электромагнитные преобразователи и коллекторы, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот при одновременном уменьшении габари 8903108тов, колебательная система сейсмометра выполнена в виде двух крутильныхосцилляторов, каждый из которыхсодержит равное число упругих эле. Вментов, расположенных наклонно поокружности и закрепленных нижнимиконцами в корпусе, при этом верхниеконцы упругих элементов каждого 1 Оосциллятора соединены между собойчерез собственные коллекторы, а уп- .ругие элементы первого осцилляторанаклонены в сторону, противоположную наклону упругих элементов второго осциллятора, и каждый осцилляторснабжен, по меньшей мере, одной катушкой с магнитом, установленнымисоосно друг с другом,Источники информации,20 принятые во внимание при экспертизе1, Береза Г Благовестов В. Сейсмограф с крутильным подвесом инертной массы. Сб,материалов по обменувеопытом Разведочная и промысловаягеофизика", с,13-16; Гостоптехиздат,М., 1951,2. Авторское свидетельство СССРР 641372, кл. 6 01 У 1/16, 1976890310 Составитель Т. Райковадактор И. Петрушко Техред Т.Маточка Корректор Г.Назаров е а иал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, Й 10984/ ВНИИПИпо д 113035 Тираж 735осударственного комитеталам изобретений и открытМосква, Ж, Раушская н ПодпиСССРйб д,