Сейсмограф

В полезной модели решаются задачи: упрощения конструкции сейсмографа; повышения точности измерения сейсмических колебаний; модернизация существующих сейсмографов светодальнометрической системой измерения сейсмических колебаний и переход на новые физические основы измерения сейсмических колебаний. Для этого в сейсмограф введены: лазерный микрометр 6, выходное устройство 7, блок времени 8 и ПЗУ 9. Лазерный микрометр 6 с заданной частотой определяет дальность до отражающей системы 4, установленной на инерционной массе 3 и передает цифровой код дальности в выходное устройство 7, которое из цифрового кода дальности вычитает дальность до нулевого положения зеркальной отражающей поверхности 4, выходной его сигнал представляет собой цифровой код колебаний инерционной массы 3, который вместе с кодом времени из блока времени 8 сохраняются в ПЗУ 9.

Полезная модель относится к геофизическому приборостроению, а именно к сейсмометрии, и может быть использована в сейсмической разведке месторождений полезных ископаемых, в сейсмических группах для регистрации землетрясений, подземных ядерных и химических взрывов, а так же в сейсмических системах охраны.

Известен сейсмограф (см. патент РФ 2236025 2003 г.), содержащей инерционную массу и вертикальную удерживающую пружину, преобразователь колебаний инертной массы относительно основания в электрический сигнал и усилитель электрического сигнала. При вертикальных колебаниях грунта инертная масса сохраняет состояние покоя, что приводит к сжатию или растяжению пружины, вследствие чего инертная масса приходит в колебательные движения относительно начального положения. В преобразователе колебаний инертной массы относительно основания в электрический сигнал возникает электрический сигнал, после чего производится усиление электрического сигнала.

Недостатками приведенного сейсмографа являются многократное преобразование энергии сейсмических колебаний, нелинейности в устройстве преобразования энергии сейсмических колебаний в изменяющуюся электрическую величину и в усилителе, а так же выходной аналоговый сигнал.

Наиболее близким по технической сущности является оптоволоконное устройство регистрации линейных перемещений (см. патент РФ 2349934 2007 г.), содержащее датчик, включающий герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса, подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе и узел крепления волоконного кабеля, а также волоконный кабель, соединяющий датчик с базовой станцией, и базовую станцию, включающую модуль формирования, обработки и регистрации сигналов. Оптические импульсы, выходящие с базовой станции, зондируют датчики линейных перемещений. После отражения от датчиков, при возникновении механических колебаний основания, на котором закреплен датчик, происходит смещение светового пятна оптического импульса относительно цилиндрического зеркала и характер отраженного сигнала изменяется. Для получения цифрового кода смещения на базовой станции с каждого датчика проводится анализ отраженных сигналов.

Недостатками приведенного устройства являются сложность построения, необходимость дополнительной обработки выходного сигнала для получения цифрового кода смещения, а так же высокая стоимость оптоволоконных кабелей.

Цель полезной модели: упрощение конструкции сейсмографа; повышение точности измерения сейсмических колебаний; модернизация существующих сейсмографов светодальнометрической системой измерения сейсмических колебаний; переход на новые физические основы измерения сейсмических колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса, подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе, дополнительно введены лазерный микрометр, выходное устройство, блок времени и постоянное запоминающее устройство, причем лазерный микрометр соединен с выходным устройством и укреплен на корпусе так, что его продольная ось направлена на отражающую поверхность перпендикулярно ей, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством,

Сейсмограф со светодальнометрическим измерением сейсмических колебаний может быть выполнен в двух вариантах: для измерения вертикальных колебаний фиг.1 - вид с боку; для измерения горизонтальных колебаний фиг.2 - вид сверху.

В качестве лазерного микрометра можно использовать прецизионный датчик расстояния Smart Conoprob, описанный в: Smart ConoProb, Israel, Optical Metrology Ltd, 2008, 3p.

На фиг.1 представлен вариант сейсмографа для измерения вертикальных колебаний. Устройство состоит из герметичного корпуса 1, системы подвеса 2 инерционной массы 3, на которой жестко установлена зеркальная отражающая поверхность 4, магнитной демпфирующей системы 5, которая прикреплена к инерционной массе 3, лазерного микрометра 6, закрепленного на герметичном корпусе 1, выходного устройства 7, соединенного с лазерным микрометром 6, который вместе с выходным устройством 7 образуют светодальнометрическую систему измерения колебаний инерционной массы 3, блока времени 8 и выходное устройство 7 соединены с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 9.

Устройство функционирует следующим образом: энергия сейсмических колебаний приводит в движение герметичный корпус 1 сейсмографа относительно инерционной массы 3; лазерный микрометр 6 с заданной частотой дискретизации излучает лазерный луч, который отражается от зеркальной поверхности 4 и возвращается обратно. Выходной сигнал лазерного микрометра 6 поступает на выходное устройство 7, с выхода которого сигнал подается на вход ПЗУ 9. Одновременно на другой вход ПЗУ 9 поступает сигнал времени в виде цифрового кода, который формируется в блоке времени 8. Выходным сигналом лазерного микрометра является цифровой код дальности зеркальной отражающей поверхности 4 от лазерного микрометра 6. Выходное устройство 7 из цифрового кода дальности вычитает дальность до нулевого положения отражающей зеркальной поверхности 4. Таким образом, выходной сигнал выходного устройства 7 представляет собой цифровой код колебаний инерционной массы 3, который вместе с кодом времени из блока времени 8 сохраняются в ПЗУ 9.

Полезными техническими эффектами использования устройства являются: упрощение конструкции сейсмографа и повышение точности измерения сейсмических колебаний за счет использования светодальнометрической системы, содержащей лазерный микрометр и выходное устройство для измерения колебаний инерционной массы. В качестве дополнительного эффекта повышается надежность работы сейсмографа за счет упрощения конструкции сейсмографа, а так же за счет того, что цифровой код дальности определяется непосредственно в лазерном микрометре, размещенном в герметичном корпусе сейсмографа, кроме того, возникает возможность модернизации существующих сейсмографов светодальнометрической системой измерения сейсмических колебаний.

Полезным физическим эффектом использования устройства является: переход на новый принцип измерения сейсмических колебаний, за счет использования лазерного микрометра для измерения колебаний инерционной массы.

Полезным экономическим эффектом использования устройства является более низкая стоимость светодальнометрической системы измерения сейсмических колебаний, по сравнению с оптоволоконными устройствами измерения сейсмических колебаний.

Сейсмограф, содержащий герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса, подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе, отличающийся тем, что в него дополнительно введены лазерный микрометр, выходное устройство, блок времени и постоянное запоминающее устройство, причем лазерный микрометр соединен с выходным устройством и укреплен на корпусе так, что его продольная ось направлена на отражающую поверхность перпендикулярно ей, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством.