Сейсмический вибродатчик

20|677

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от а вт. свидетельства №

Кл. 42с, 42

Заявлено 29.1 т",1966 (№ 1074909/26-25) с присоединением заявки №

i1ðèoðèòåò

Опубликовано 08.1Х.1967. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 28.XI.1967

МПК G 01с

УДК 550.340.19(088.8) Комитет оо делам ивобрвтенчй и атнрытий ири Совете Ииниотров

СССР

Автор изобретения

JI. Д. Гик

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения

Академии наук СССР

Заявитель

СЕЙCMИЧЕСКИЙ ВИБРОДАТЧИК

ПО llOC l i bi M I f балластной сейсмической рого закона ооразом где m — сейсмическая масса;

10 х — смещение массы в инерциальной системе координат;

ZF — сумма сил, действующих на массу, которая в данном случае складывается из следующих составляю15 щих:

ZF=F,+ F„+F, rze F, — сила противодействия пружин, равная F, = — су; где с — жесткость:пружины;

20 д — перемещение сейсмической массы относительно корпуса.

Ä— сила демпфирования, равная F

Ыу и

= — h—

25 где h — коэффициент демпфирования.

F — «выталкивающая» сила жидкости, обусловленная возникновением давления в жидкости при ускоренном

30 движении корпуса

Изобретение относится к измерительной технике и пред|азначается для измерения больших механических колебаний (вибраций), например исследования качки морских транспортных средств.

В настоящее время известны устройства для измерения больших колебаний, основанные на принципе либо частично уравновешенного маятника, либо акселерометра с двойным интегрированием. Недостатком первых является большая чувствительность к угловым колебаниям, недостатком вторых — малая чувствительность в широком диапазоне частот, Названных недостатков лишены сейсмические вибродатчики, работающие в режиме виброметра.

Однако амплитуда измеряемых колебаний в этих датчиках ограничивается величиной свободного хода сейсмической массы.

Предложенный датчик имеет все достоинства сейсмического виброметра, но в то же время позволяет измерять большие виброперемещения благодаря тому, что заполнение датчика жидкостью, имеющей плотность. олизкую к средней плотности сейсмической массы, уменьшает перемещение последней относительно корпуса.

Конструкция датчика показана на чертеже.

Сейсмическая масса образуется постоянным магнитом 1 с жестко укрепленными на нем наконечниками 2 и 3 и тяжелой массой 4. Уравнение движения массы можно на основании втоНьютона записать следующим

201677

Х 10 1 град

Зо

I1a основе закона Архимеда. можно получить: где m — масса жидкости, которая вытесняется объемом сейсмической массы; — перемещение корпуса датчика в инерциальной систе 1е координат.

Подставляя все выражения для сил в исходное уравнение и учитывая, что x = y — F, получим: т — —,,-+ h — -, су = (:n — m„,.) „. (2) В режиме виброметра (на частотах выше резонанса датчика) относительное перемещение, найденное из дифференциального уравнения (2), может быть выражено: т — m,ë

Последнее выражение показывает, что, выбирая m близким к m„, можно осуществлять масштабирование — уменьшеппе у по сравнению с с. Так, например, еслп требуется произвести масштабнрованнс в k раз, k=—

У то необходимо принять

k т= т так, например, если в качестве жидкости выбрать ртуть с удельным весом р = 13,6, а основой сейсмической массы выбрать постоянный магнит из сплава магнико с удельным весом p> —— - 7,8 и полюсные наконечники из армко с удельным весом р2=7,8, то для уравновешивания (приближения m к тж) необходимо использовать дополнительное балластное тело из тяжелого материала, например, вольфрама — с уделы|ым весом р —— 19,3.

Таким .путем можно осуществить масштабирование относительного перемещения сейсмической массы, что позволяет производить измерение больших вибрационных перемещений датчиками малого размера.

Однако необходимо учесть, что плотность

ЛIобой >!(идкости изменяется lnpH изменении температуры сильнее, чем плотность твердых

50 тел,— используемьгх в. качестве ссйсмической массы. Так, для ртути температурный коэффициент плотности равен f(— 1,8 10 4 ——

1 град в то время как у твердых тел этот коэффициент в несколько десятков раз меньше. Чтобы сохранить неизменным отношение т/т, необходимо принять специальные меры.

В качестве таких мер предлагается жестко укрепить на сейсмической массе два сосуда сильфонного типа 5 и 6 (два взяты для симметрии, принципиально мо1кно обойтись одним сосудом), заполнeнцыe жидкостью с бол1шнм температурным коэффициентом плотности, например, ацетоном К2 ——

= 14,3 10 4 или эфиром J(,, = 1б,3

Если объемы компенсирующих сосудов 5 и

6 подобрать так, чтобы компенсация осуществлялась с точностью не менее 1%, что экспериментально достигнуть сравнительно легко, то, как нетрудно видеть из приведенных цифр, при масштабировании в 1000 раз с погрешностью 10% можно проводить измерения в температурном диапазоне 1- 50 С. Технически осуществима еще более точная компенсация.

Предмет изобретения

1. Сейсмический вибродатчик, содержащий герметически закрытый корпус, заполненный демпфирующей жидкостью и сейсмическую массу на пружинах, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов измеряемых амплитуд виброперемещений, в нем на сейсмической массе укреплена дополнительная балластная масса из материала с большим удельным весом так, чтобы вес сейсмической массы стал равен весу жидкости, вытесненной при ее погружении.

2. Вибродатчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения температурного вл1яния на измерения виброперемещений, в нем на сейсмической массе укреплены один или несколько сильфонных сосудов с жидкость1о, имеющей температурный коэффициент расширения во столько раз больший температурного коэффициента демпфирующей жидкости, во сколько раз объем этих сосудов меньше всего объема сейсмической массы.

201677

Составитель Ю. Р. Дадерко ! едактор А. А, Эйдис Техред А. А. Камышиикова Корректоры: Е. Н. Гудзона н С. А. Башлыкова

3 а к аз 3632/ 2 Тнрагк 535 1!одпнсное

ЦНИ1ЛП1Л Комитета по делам изобретений н откоытий прн Совете Министров СС(.!г

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2