Сейсмодатчик

 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено для использования в качестве сейсмоприемного устройства. Целью изобретения является повьшение чувствительности за счет увеличения коэффициента передачи давления с инертной массы на кольцевой пьезоэлемент. Указанная цель достигается за счет того, что сёйсмодатчик снабжен двумя уголковыми растяжками 2 и 3, а его механозлектрический преобразователь выполнен в виде кольца 5, причем чувствительный элемент 1 размещен между растяжками внутри механоэлектрического преобразователя и упруго подвешен на нем через растяжки. Уголковые растяжки снабжены восемью упругими шарнирами 4, размещенными в местах их соединения с преобразователем и чувствительным элементом, а сами растяжки расположены асимметрично вдоль ортогональных направлений . Механоэлектрический преобразователь закреплен на корпусе в точках изменения знака его изгибных деформаций и содержит два вложенных один в другой и пол уэизованных Ё противоположных направлениях кольцевых пьезоэлементов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л ьэ Од о 00 со 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 11 4 С 01 V 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3891054/24-25 (22) 06.05.85 (46) 30.09.86. Бюл. Ф 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (72) М.С. Хлыстунов (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 614403, кл. С 01 V 1/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1092446, кл. G 01 N 1/16, 1982. (54) СЕЙСМОДАТЧИК (57) Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено для использования в качестве сейсмоприемного устройства. Целью изобретения является повьппение чувствительности за счет увеличения коэффициента передачи давления с инертной массы на кольцевой пьезоэлемент.

Указанная цель достигается эа счет

„„SU „„1260894 того, что сеисмодатчик снабжен двумя уголковыми растяжками 2 и 3, а его механоэлектрический преобразователь выполнен в виде кольца 5, причем чувствительный элемент l размещен между растяжками внутри механоэлектрического преобразователя и упруго подвешен на нем через растяжки.

Уголковые растяжки снабжены восемью упругими шарнирами 4, размещенными в местах их соединения с преобразователем и чувствительным элементом, а сами растяжки расположены асимметрично вдоль ортогональных направлений. Механаэлектрический преобразователь закреплен на корпусе в точках изменения знака его изгибных деформаций и содержит два вложенных один в другой и поляризованных в противоположных направлениях кольцевых пьезоэлементов. 4 э.п. ф-лы, 2 ил.

1260894

При отсутствии сейсмического сигнала инерционные силы на инертной массе 1 равны нулю. Л связи с этим инертная масса 1 не создает на преобразователе 5 деформирующих усилий, а электрический заряд на электродах

9 и 10 преобразователя 5 равен нулю.

Однако,при поступлении сейсмического сигнала на сейсмодатчик, под действием инерционных сил инертная масса l перемещается относительно преобразователя 5. с корпусом 6.. В результате, изгибаясь в шарнирах 4 под действием инертной массы 1, растяжка 2 вытягивается вместе с инертной массой 1 из отверстия в теле кольцевого преобразователя 5, сжимая его.вдоль оси 7.. Одновременно растяжка 3 растягивает его вдоль оси У, двигаясь внутрь преобразователя . Так как вдоль оси Z преобразователь 5 сжимается, а вдоль оси У растягивается, то он дефории40

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано н качестне сейсмоприемногб устройства, а также первичного преобразователя в вибро- 5 метрин и в устройствах измерения малых динамических ускорений.

Цель изобретения — повышение чувствительности сейсмодатчика в области низких частот.

На фиг. 1. и 2 изображена конструкция сейсмодатчика.

Сейсмодатчик содержит инертную массу 1, упруго подвешенную на угловых растяжках 2 и 3 с упругими t5 шарнирами 4 внутри механоэлектрического, например, пьезоэлектрического преобразователя 5, выполненного в виде. кольца и закрепленного в корпусе 6 в точках изменения знака его 20 изгибных деформаций, например, под о углом 45 по отношению к направлениям крепления растяжек 2 и 3. Механоэлектрический преобразонатель

5 содержит два вложенных один н другой кольцевых пьезоэлемента 7 и 8, которые поляризованы в противоположньм направлениях, На внешних гранях пьезоэлементов в местах крепления к ним растяжки 2 размещено две 38 пары электродов 9, а в местах крепления растяжки 3 — две пары электродов 10.

Сейсмодатчик работает следующим образом.

35 руется в эллипс с большим диаметром вдоль оси Y. В результате кривизна преобразователя 5 в местах крепления к нему растяжки 3 увеличивается и на близлежащих электродах 10 (фиг. 2) появляется элекt трическое напряжение V, пропорциональное амплитуде сейсмического сигнала S. Так как кривизна преобразователя 5 в местах крепления к нему растяжки 2 уменьшается, то на электродах 9 появляется напряже— ние — U обратное по знаку напряжению на электродах 10. Зто обеспечивает дифференциальность сейсмодатчика и объясняется тем, что под электродами 10 пьезоэлементы

7 и 8 испытывают соответственно деформации сжатия и растяжения, но создаваемые на. них напряжения складынаются (+U) из-за противоположной поляризации. Под электродами 9 про исходит обратная деформация пьезоэлементов 7 и 8, т.е. пьезоэлемент

7 растягивается, а пьезоэлемент 8 сжимается. Напряжения на них склады— ваются из-за противоположной поляризации, но в отличие от электродов

1О с обратным знаком (-U).

Повышение чувствительности сейсмодатчика достигается следующим образом.

Под действием сейсмоускорения S инертная масса воздействует на растяжки с силой 1/4 mS соз (/

sino(, где < — угол наклона граней растяжки к плоскости основания кольцевого преобразователя 5. Так как этот угол может быть выбран о(1, о коэффициент передачи усилия на пьезоэлементы 7 и 8 равен:

dQ 1 cose 1

К 1

dmS 4 sink 4 sin

Таким образом, статическая харак геристика сейсмодатчика имеет крутизну K)7 1, что обеспечивает более высокую чувствительность сейсмодатчика в области низких частот по сравнению с известным устройством.

Использование предлагаемого сейсмодатчика обеспечивает реальное повышение чувствительности более, чем на один порядок. За счет ортоо гонального подвеса чувствительного элемента на растяжках устраняется дне моды (вторая и третья) резонансных колебаний сейсмодатчика, что расширяет в три раза его рав1260894 номерный частотный диапазон, при этом уменьшаются в 4 раза масса и габариты сейсмодатчика.

Формул а изобретения!

15

Составитель M. Спасский

Редактор H. Касарда Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Сирохман

Заказ 5227/47

Тираж 728 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Сейсмодатчик,. содержащий корпус, укрепленный в нем механоэлектрический преобразователь, состоящий из ряда кольцевых пьезоэлементов, и соединенную с ним инертную массу, отличающийся тем, что, с целью повышения чув- ствительности сейсмодатчика в облаэти низких частот, инертная масса размещена внутри механоэлектрического преобразователя и соединена с ним посредством двух уголковых растяжек в точках, расположенных, на оси чувствительности сейсмодатчика с обеих сторон инертной массы.

2. Сейсмодатчик по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что каждая из уголковых растяжек снабжена четырьмя упругими шарнирами, размещенными в местах их соединения с механоэлектрическим преобразователем и инертной массой.

3. Сейсмодатчик по п. 1, о т— л и ч а ю ш и и с я тем, что угол" ковые растяжки закреплены на механоэлектрическом преобразователе с разворотом на 90

4. Сейсмодатчик по п.1, о т л ич а ющий с я тем, чтомеханоэлектрический преобразователь эа" креплен в корпусе в точках изменения знака его изгибных деформа" ций.

5. Сейсмодатчик по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что его механический преобразователь содер- .жит два вложенных один в другой кольцевых пьезоэлемента, поляризованных антипараллельно.