Сейсмометр

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{11 577490 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28,06.76 (21) 2377798/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.10.77. Бюллетень №3 (45) Дата опубликования описания 25 11.77 (51) М. Кл.

G O1 Ч 1/16

Государстаанный номнтат

Соната Мнннстреа СССР но делам иаобретеинФ и открытий (5З) УДК55О.8З, { 088.8) (72) Автор изобретения

Б. Г, Успенский

Ордена Ленина институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта (71) Заявитель (54) СЕИСМОМЕТР

Изобретение относится к приборам для геофизических целей, а именно к устройсч вам для регистрации сейсмических движени1 грунта (основания).

Известны сейсмометры, содержашпе маятник с магнитоэетектрическим преобразователем перемешения, усилитель напряжения, снимаемого с катушки преобразователя, и

RC-цепочку, связывающую выход усилителя с катушкой компенсационного устройства (1), щ

Эти сейсмометры используются для регис" рации сейсмических движений грунта, в котс рых с цепью коррекции частотных свойств механического маятника с одной степенью свободы часть выходного электрического сигна- а ла подается обратно в катушку магнитноэлектри ческого устройства, выполняющего роль силового компенсатора действующих ускорений.

Однако в этих сейсмометрах иснользован фотогальванометрический усилитель постоян- Ю ного тока, имеющий ограниченный срок спи бы из-за наличия осветителя и чувствительный к вибрациям и наклонам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является широкополосный 25 сейсмометр, который содержит маятник с мат литоэлектрическим преобразователем перемещения инерционной массы, усилитель постоянного тока, выполненный на полупроводниковых элементах (2 j Один вывод катушки компенсационного магнитоэлектрнческого устройства через,ЙС-цепочку подключен к выходу усилителя, другой вывод - к общему проводу (заземлен). Выход основного усилителя являет» ся выходом сейсмометра, причем сигналом является знакопеременное напряжение с мак» симальным размахом + 11 В, При этом увеличение в И раз емкости конденсатора в це пи обратной связи с целью увеличить собственный период системы сужает область рабо. чих частот сейсмометра в К раз за счет уменьшения высшей граничной частоты в

Й раз.

Белью изобретения является расширение области рабочих частот сейсмометра,без уменьшения динамического диапазона регист . рации.

Достигается это тем,, что в сейсмометр введен дополнительный иные ртируюший усилитель1 связываюший вьсход основного усилите»

577490

ОС где — коэффициент усиления по напряжению 5О основного усилителя 4 с учетом шунтируюшего действия его входного сопротивления; — коэффициент усиления по напряжению дополнительного инвергируюшего у усилителя 7; — емкость конденсатора обратной связи; — чувствительность (иначе КЭМС) сиг нальной катушки преобразователя 36о

$4SR ля с вторым выводом катушки компенсацион. ного магнитоэлектрического устройства.

На чертеже представлена блок-схема переменного устройства.

Сейсмометр содержит маятник, состоящий g из инерционной массы 1 и пружины 2, преоб. разователь 3 перемещения, основной усилитель 4, .3 С-цепочку 5 компенсационное магнитоэлектрическое устройство 6 и допол нительный инвертирующий усилитель 7 поо- ig тоянного тока. Выход ь..иовного усилителя

4 является выходом сейсмометра. КС-цепочка 5, компенсирующее устройство 6 и дополнительный усилитель 7 образуют ветвь обратной связи, причем катушке устройства . 6 включена между выходом инвергирующего усилителя 7 B выходом основного усилителя через RG-цепочку 5.

Сейсмометр работает. следующим образом

Под действием ускорений грунта инерционная Ж масса 1 перемещается относительно основания маятника. Сигнал преобразователя 3 пепемешення усиливается основным усилителеь

4 и поступает на выход сейсмометра. Чере: катушку компенсационного преобразователя

6 протекает ток, в результате чего возникает сила, препятствующая перемещению инер ционной массы. Ьпагодеря действию отрицательной обратной связи основныс характеристики электронного сейсмометра отличны от параметров мент ни ка.

В замкнутом контуре предлагаемого сейсмометра (маятник - магннтоэлектрический преобразователь перемещения -+ ocHOBHDJf усилигель- Я С - цепоч-а- компенсационное мегни- 5 тоэпектрическое устройство — маятник) проис ходит дважды дифференцирование сигналов.

Первый раз за счет того, что ЗДС на выводах преобразователя пропорциональна произ водной от перемещения инерционной массы, Второй раз по причине дифференциальной зависимости тока через конденсатор RC-цепи от напряжения, подаваемого не него. В этом случае период Т сейсмометра с обратной связью увеличиьается по сравнению с перно дом T маятника согласно следующему и, соответственно, катушки компенсационного устройства 6;

1 - приведенная длина поворотного мая; ника; — момент инерции поворотного маятника, Если инерционная массаязсовершает возвратно-поступательное движение, то формула. периода записывается Высшая гранйчная частота сейсмометрв по уровню 0,7 равна

1

2 %r C омическое сопротивление катушки компенсационного устройства. где гд—

При K - -1 не происходит уменьшения динамического диапазона регистрации, если шкапе выходных напряжений дополнительно го усилителя 7 равна или более шкалы осноаного усилителя 4, е подклю чение между их ьыходами нагрузки, равной омическому со противлению катушки компенсационного ус ройстве, не приводит к уменьшению шкалы из=за ограничения максимального выходно го напряжения. Эти условия легко можно вььч оп нить

Использование нового элемента - доном питепьного инвертнрующего усилителя выгодно отличает предлагаемый сейсмометр

or указанного прототипа (в нем К = О), тек как при прочих равных условиях и К

-1, такой же период Т сейсмометра достигается с вдвое меньшей емкостью С кондея»сатора, Следовательно, высшая граничная частота увеличивается вдвое, При сохранении величины емкости С конденсатора период Тос увеличится в 1 2 раз, а высшая граничная частота не изменяется, В обоих случаях расширяется область рабочих частот, что увеличивает сферу применения сейс» мометра и устраняет необходимость создания ряда приборов, имеющих близкие диапазоны частот.

Результаты испытаний предлагаемого сейсмометра показали, что при Т, = 2,5 с, г = 1, ком, С = 10,0 мкф, К =. 1 период

То 70 с., е 1 =16 Гц.

Ргежду выходом основного усилителя 4 и, В. С-цепочкой 5 может быть включен вспо могательный усилитель. Тогда необходимо,, чгобы дополнигельный усилитель 7 имел такой же коэффициент усиления, как и вспомогательный уснлпгель, но с противоположным знаком, а шкапа выходных напряжений обоих усилителей была бы одинакова.

577490

Составитель С. Рыжих

Техред М. Кепемеш Корректор С. Гарасиняк

Редактор Е. Гончар

Заказ 4279/9 Тираж 717 П одпис кое

0НИИПИ Государственного комитета-Е-:овета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/S

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В известном устройстве 2 j период

Т00 50 с, при сохранении прочих основных параметров.

Формула изобретения 5

Сейсмометр, содержащий маятник, с преооразователем перемещений, усилитель, ком пенсационное магнитоелектрическое устройство во и RC - цепочку, связывающую выход усилителя с одним выводом катушки компенсационного устройства, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области рабочих частот без уменьшения динамическо- 35 го диапазона регистрации, в него введен дополнительный инвентирующий усилитель, связывающий выход основного усилителя с вторым выводом катушки компенсационного магнитозлектрического устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Дараган С. К .Методика синтеза и расчета сейсмического канала с активной обрат ной связью. Кандидатская диссертация. Институтт физики Зевами имени О. Ю, Шмидта

АН СССР, М., 1970.

2, Успенский Б. Г. Широкополосиый сейсмометр для полевых работ, M„ Наука, 1976, вып. 9, с. 14-20.