Сейсмоприемник

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объедин ние космических исследований при АН АЗССР(56) Авторское свидетельство СССР В 416649, кл. С 01 Ч 1/16, 1971.Авторское свидетельство СССР У 890306, кл. С 01 Ч 1/16, 1979, (54) СЕЙСМОПРИЕМНИК(57) Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических колебаний и может быть использовано для регистрации колебаний поверхност планеты. Цель изобретения - обеспече ние возможности дистанционной перестройки частоты сейсмоприемника за 1 ЯО 1374161 А 1(50 4 С 01 Ч 1/16 счет переключения жесткости упругих элементов, а также расширение диапазона перестройки частоты сейсмоприемника за счет изменения числа возбуждаемых инертных масс. За счет установки упругих элементов в цилиндрические сосуды с электрореологической жидкостью при подключении кольцевых электродов, установленных в сосудах, к источнику питания происходит затвердевание соответствующих участков жид"- кости и тем самым изменение числа рабочих витков пружиы - переключение ее жесткости. Изменение частоты собственных колебаний сейсмоприемника обеспечивается также изменением чи- с сла колеблющихся масс за счет фиксации их к стержню с помощью электродов, вставленных в дополнительные сосуды .с электрореологической жид- ( костью. 2 з,п. ф-лы, 4 ил.137416Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических колебаний, возбуждаемых землетрясениями, взрывами и другими источниками, и может быть использовано для размещения на межпланетных космических носителях,при регистрации сейсмических колебаний поверхностей планет,Цель изобретения - обеспечение 10 воэможности дистанционной перестройки частоты сейсмоприемника за счет переключения жесткости упругих элементов, а также расширение диапазона перестройки частоты сейсмоприемника 1 Г эа счет изменения числа возбуждаемых инертных масс.На фиг. 1 схематически показан сейсмоприемник; на фиг. 2 - конструк" ция упругого элемента в цилиндрическом сосуде с электрореологической жидкостью; на фиг. 3 - конструкция дополнительного цилиндрического сосуда с вертикальным электродом; на фиг. 4 - блок-схема подключения источника на пряжения к электродам цилиндрических сосудов. Сейсмоприемник (фиг. 1) содержит внешнюю инертную массу в виде верти- ЗО кальной цилиндрической трубы 1-1 и вставленные друг в друга внутренние инертные массы 1-2, 1-3, , 1-М, . соответственно. Инертные массы подвешены на упругих элементах (например,цилиндрических винтовых пружинах) 2-1, 2-2.2-И и свободно перемещаются одна внутри другой в зазорах, заполненных смазкой с заданной вязкостью, например техническим вазели О ном. К внутренней инертной массе 1-Ж жестко прикреплен ферромагнитный стержень 3, который пропущен через прорези 4 и является сердечником дифференциально-индуктивного измеритель ного преобразователя линейных перемещений, включающего диэлектрический каркас 5, в пазах которого находятся обмотки 6, и установленного внутри корпуса 7. Каждый упругий элемент 2-1, 2-2, 2-3, , 2-И помещен в ци- линдрический сосуд 8-1, 8-2, 8-3,8-И соответственно, В нижней части внутри каждой инертной массы1-1, 1-2., 1-(И) вертикально размещены дополнительные цилиндрические сосуды 9-1, 9-2, 9-3, , 9-(Х) с вставленными в них вертикальными электродами 10-1, 10-2,1 210-(М), которые жестко связанысо стержнем 3.На внутренней поверхности цилиндрических сосудов 8-1, 8-2, , 8-Иразмещены вдоль оси цилиндра группакольцевых электродов, которые соединены с соответствующими выводамиустройства 11 при помощи гибких проводников 12, запрессованных в колодку 13, размещенную на корпусе 7. Внутренние поверхности дополнительных цилиндрических сосудов 9-1, 9-2,9-(И) выполнены проводящими, которые также соединены с соответствующими выводами 11 при помощи проводников12.В каждом цилиндрическом сосуде 8(фиг. 2), выполненном из диэлектрического материала, размещены внутрии кольцевых электродов 14, к которымподключены гибкие проводники 12, Сосуд 8 заполнен электрореологическойжидкостью 15, в которой находится уп"ругий элемент 2, К инертной массе 1сосуд 8 крепится с помощью, например,эпоксидного компаунда. Узел крепленияупругого элемента 2 к инертной массе1 с целью упрощения фигуры не показан.На внутреннюю поверхность каждогодополнительного цилиндрического сосуда 9 (фиг. 3), выполненного из диэле"ктрического материала, наклеена медная фольга 16 с помощью, например,эпоксидного компаунда. Все сосуды 9заполнены электрореологической жидкостью 17, фольга 16 соединена с гибким проводником 12. К соответствующейинертной массе 1-1, , 1-(И), соответствующие сосуды 9-1, , 9-(И) крепятся с помощью, например,эпоксидного компаунда,При этом все цилиндрические сосуды 8 и 9 гальванически изолированыот соответствующих инертных масс 1,вертикальных электродов 10 и упругихэлементов 2 соответственно, а всеинертные массы 1, стержень 3, всеупругие элементы 2, корпус 7 и всевертикальные электроды 10 гальванически связаны между собой.Схема подключения источника напряжения к электродам 14 и фольге 16(фиг, 4) содержит группы из М триггеров 18 и ключевых элементов 19, источник 20 постоянного напряжения, Мвходов установки 2 1 триггеров 18, Мвыходов 22 сброса триггеров 18 иМ выходов 23 ключевых элементов 19, 1374161Для настройки многоконтурной цепи в резонанс на другую частоту можно варьировать значениями коэффициентов жесткости К, , К упругих элементов 2-1, , 2-И и суммарной массой колеблющихся корпусов, так как известно, что собственная частота 55 где И = И (и + 1)-1 и определяетсясуммой кольцевых электродов 14, равных и Н штук, и дополнительных сосудов 9, равных (М - 1) штук, При этомпрямые выходы триггеров 18-118-М соединены с управляющими входами соответствующих ключевых элементов 19-1 19-2, , 19-М, информационные входы которых объединены меж Оду собой и подключены к выходу источника 20 напряжения, выходы 23-1,23-М ключевых элементов 19-119-М соединены с соответствующимиэлектродами 14 и фольгой 16 с помощью проводников 12, а входы установки 21 и сброса 22 триггеров 18 соединены с соответствующими выходами устройства управления сейсмоприемника,например ЭВМ (не показана), 20Сейсмоприемник работает следующимобразом.Вначале все триггеры 18 устанавливаются в нулевое состояние подачейединичного потенциала на их входы 22сброса.При воздействии на грунт силы, направленной по вертикали, корпус 7 смещается на некоторую величину относительно состояния покоя. При этом инер тная масса в виде суммы соответствующих масс 1-1, 1-2, , 1-М, массупругих элементов 2-1, , 2-М, масссосудов 8-1, , 8-И и 9-1,9-(И), масс электродов 10-1,10-(И) и массы стержня 3 сохраняетсостояние покоя. После снятия воздействия на грунт инертная суммарная масса начинает совершать свободные колебания, возбуждая последовательно соот-ц)ветствующие контуры сейсмоприемника,Колебания соответствующих инертныхмасс 1-1, , 1-М относительно грунта или относительно корпуса 7 преобразуются с помощью системы стержень3 - обмотки 6 дифференциально-индуктивного измерительного преобразователя перемещений в электрические колебания, которые далее могут быть усилены и поданы на регистрирующее устройство. свободных колебаний суммарной массыш определяется по формулео=.Б/ф где К - жесткость соответствующегоупругого элемента 2, на котором подвешена суммарнаямасса ш,а количество значений с, равно И п,Суммарная масса колеблющихся корпусов 1-1, , 1-И может изменятьсядискретно от величины массы 1-И, равнной ш, до массы ш = 3 ш 1 путем под 1=ключения фольги 16 соответствующихдополнительных сосудов 9-1,9-(И) и кольцевых электродов 14соответствующих сосудов 8-1,8-И к источнику 20 постоянного напряжения. Например, для получениясуммарной, колеблющейся массы из корпусов 1-И и 1-(М) необходимо фольгу 16 дополнительного сосуда 9-(М)и все кольцевые электроды 14 сосудов8-1, , 8-(И) подключить к источнику 20 постоянного напряжения. Дляэтого на входы установки 21 соответствующих триггеров 18 необходимоподать единичный потенциал. При этомна прямых выходах этих триггеров 18,устанавливается единичный потенциалкоторый поступает на управляющие входы соответствующих ключей 19, открывая их, и источник 20 постоянногонапряжения подключается к фольге 16дополнительного сосуда 9-(И) ико всем кольцевым электродам 14 сосудов 8-1, ; 8-(И), что вызываетзатвердевание электрореологическойжидкости 15 и 17, находящейся в со-судах 9-(И) и 8-1, , 8-(И),Происходит жесткая фиксация масс1-1, , 1-(И) к корпусу 7, таккак упругие элементы 2-1, , 2 в .(И) не могут деформироваться, амассы 1-И и 1-(И) жестко фиксируются к стержню 3, так как вертикальныйэлектрод 10-(И) через затвердевшую жидкость 17 жестко соединен сфольгой 16 дополнительного сосуда9-(И). Таким образом, на упругомэлементе 2-(И) величина колеблющейся массы равна сумме масс 1-И и1-(И) .Аналогично изменение коэффициентов жесткости К, , К упругихэлементов 2-1, , 2-М осуществля1374161 ется путем подключения соответствующих кольцевых электродов 14 соответствующих сосудов 8 к источнику 20 напряжения. Известно, что жесткость цилиндрических винтовых пружин5 обратно пропорциональна числу ее витков, а подключение соответствующего кольцевого электрода 14 к источнику 20 постоянного напряжения приводит к затвердеванию электрореологической жидкости 15, находящейся между соответствующим электродом 14 и витком соответствующего упругого элемента 2, т.е. уменьшается число витков пружины и увеличивается ее жесткость,Формула изобретения 1, Сейсмоприемник, содержащий в одном корпусе не менее двух чувствительных элементов, каждый из которых состоит из инертной массы, упругого элемента и демпфера, а также измерительный преобразователь линейных перемещений, неподвижный элемент которого установлен на корпусе, причем инертные массы выполнены в виде различных по высоте и диаметру цилинд ров, соосно вставленных один в другой с возможностью перемещения по верти 30 кали, при этом цилиндры в верхней части через упругие элементы связаны, друг с другом и корпусом, а сквозь нижние части проходит стержень, жестко связанный с внутренним цилинд ром и подвижным элементом измерительного преобразователя, о т л и ч а . - ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности дистанционной. перестройки частоты сейсмоприемникаэа счет регулировки жесткости упругих элементов, каждый упругий элементпомещен в цилиндрический сосуд сэлектрореологической жидкостью, закрепленный на верхней части цилиндра, на внутренней поверхности цилиндрического сосуда размещена группа кольцевых электродов, соединенныхчерез ключи с источником напряжения,причем каждый цилиндрический сосудгальванически изолирован от цилиндра и упругого элемента, которые гальванически связаны между собой и систочником напряжения. 2. Сейсмоприемник по п, 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что измерительный преобразователь выполнен дифференциально-индуктивным с ферромагнитным подвижным элементом.3. Сейсмоприемник по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона перестройки частоты сейсмоприемника эа счет изменения числа возбуждаемых инертных масс, в нижней части внутри каждого цилиндра вертикально размещены дополнительные цилиндрические сосуды с электрореологической жидкостью, в которую помещен вертикальный электрод, жестко связанный со стержнем и гальванически соединенный с источником напряжения, причем внутренние поверхности дополнительных цилиндрических сосудов выполнены проводящими и соединены через ключи с источником напряжения, а наружные изолированы от цилиндрической трубы.1374161 г,З Составитель Т. РайкоТехред А.Еравчук рректор И. Муск Редактор Н. Швыдка Подписное 1/42 Тираж 522ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 Зака Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,