Микробарограф

 

Изобретение относится к области геофизического приборостроегахя и предназначено преимущественно для регистрации слабых акустических волн с целью прогнозирования землетрясений . Для повышения точности регист рации акустических волн за счет увеличения чувствительности к давлению акустические чувствительные элементы микробарографа и преобразователь механических колебаний, вьшолнены заодно и состоят из нескольких пар дисковых пьезоэлектрических элементов 4, установленных на металлических мембранах 5. Противоположное расположение пар пьезоэлементов 4 приводит к компенсации равных по величине, но противоположных по знаку электрических сигналов при воздействии виброколебаний в направлении, совпадающем с осью чувствительности пьезоэлементов. Низкая чувствительность устройства к виброколебаниям, действующим перпендикулярно оси чувствительности пьезоэлементов, обусловлена свойствами пьезокераьтки. 1 ил. ю (Л

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (5l) 4 < OI L 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д STOP CHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ уд(ГБ1(А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 37() 9392/24-10 (22) 12 ° 07.84 (46) 15.07.86. Бюл. У 26 (71) Институт физики Земли; им. О.Ю,Шмидта (72) A.Ñ.Äåíèñêîâ, О.П.Кузнецов и Л.Ф.Баранов (53) 531,787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 215571, кл. G 01 L 7/00, 1968;

Авторское свидетельство СССР

У 381931, кл. G 01 L 7/12, 1973. (54) ИИКРОБАРОГРАФ (57) Изобретение относится к области геофизического приборострое)п|я и предназначено преимущественно для регистрации слабых акустических волн с целью прогнозирования землетрясений; Для повышения точности регистрации акустических волн за счет увеличения чувствительности к давлению акустические чувствительные элементы микробарографа и преобразователь механических колебаний выполнены заодно и состоят из нескольких пар дисковых пьезоэлектрических элементов 4, установленных на металлических мембранах 5. Противоположное расположение пар пьезоэлементов 4 приводит к с компенсации равных по величине, но противоположных по знаку электрических сйгналов при воздействии виброколебаний в направлении, совпадающем с осью чувствительности пьезоэлемен тов. Низкая чувствительность устройства к виброколебаниям, действующим перпендикулярно оси чувствительности пьезоэлементов, обусловлена свойст" вами пьезокерамики. 1 ил.

1244516

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено преимущественно .для регистрации слабых неискаженных вибрациями и сейсмическими колебаниями акустичес- 5 ких волн с целью прогнозирования земпетрясений,,ппя изучения влияния изменений атмосферного давления на

° показания сейсмических датчиков, а также может быть использовано в ближней зоне источника возбуждения с целью сбора данных для развития метода прогноза воздействий акустических волн на жилые здания и промышленные сооружения.

Цель изобретения — повьшгение точности регистрации акустических волн за счет увеличения чувствительности к p,àâëåííþ в низкочастотной части рабочего диапазона и снижение вибра- >0 ,цпонпой чувствительности.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемьгй микробарограф, общий вид, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.i

ГЫкробарограф содержит алюминиевый корпус 1 с основанием из теплостойкого диэлектрика, например из стеклотекстолита 2, имеющего четыре отверстия 3, четыре пары пьезоэлектрических элементов 4..выполненш,ж в виде дисков и соединенных параллельпо четыре пары меглбран 5, операционный усилитель 6 с сопротивлением резистора 7 обратной связи, согласующий резистор 8, разделительный конденсатор с аттенюатором 9, регистра« тор IO и батарею 11 питания.

Выводы пьезоэлектрических элементов 4 подключаются к согласующему резистору 8, расположенному в

40 двойном экране 12, и соединяются с неинвертирующим входогч операционного усилителя 6 и со средней точкой батареи ll, Инвертирующий и неинверти4 рующкй входы усилителя соединены между собой через встречно-параллельные диоды 13, предназначенные для защиты от перегрузок, которые возможны в случае появления на входе сильного акустического сигнала. Выход усилителя соединяется в инвертирующим вхоцом через сопротивление резистора

7 обратной связи и с аттенюатором 9.

Выход аттепюатора 9 соединен с регистратором 10. Для питания четырехполюсника используется батарея 11 со средней точкой. Для жесткого соединения основания с корпусом ггггкробарографа служит винт 14, установлен.ный в центре осей симметрии, а дпя параллельного соединения пьезакерамических дисков служат провода 15 (противоположная сторона основания не показана).

Иггкробарограф работает следующим образом.

Акустические волны воздействуют на параллельно соединенные и противсположпо расположенные пары пьезоэлектрических элементов всесторонне, создавал при этом переменное давление сжатия или разряжения. В том и в другом случае на каждой паре пьезо электрических элементов возникают электрические сигналы, которые поступают на вход усилителя, усиливаются и регистрируются регистратором.

В случае воздействия виброколебаний, имеющих направление, совпадающее с направлением оси чувствительности пьезоэлементов, электрические сигналы тоже возникают, но в связи с тем, что пьезоэлементы противоположно расположены, эти равные по величине и противоположные по знаку электрические сигналы взаимно компенсируются и чем точнее подобраны электрические и механические параметры пар пьезоэлектрических элементов,. чем точнее выполнена симметрия расположения их в плоскости, тем выше компенсация и тем ниже вибрациоп- . ная чувствительность ы кробарографа.

При виброколебаниях, действующих в направлении, перпендикулярном оси чувствительности пьезоэлектрических элементов, возникают электрические сигналы на каждой паре их одного знака, которые не будут компенсированы параллельным соединением. Однако в этом случае каждая пара пьезоэлементов будет работать не на изгиб, а на сжатие или разряжение, поэтому чувствительность их к виброколебаниям будет значительно меньше.

Кроме того, пьезокерамика обладает направленностью к виброколебаниям и будет значительно меньше. Кроме того, пьезокерамика обладает направленностью к виброколебаниям, при которой в поперечном сечении чувствитепьность на 25-30 дБ меньше, чем в осевом. Суыьгарное действие этих двух факторов практически более эффективно, чем электрическая компеп1244516

Фиг.Z

Составитель А.Зосимов

Техред В.Кадар Корректор М.Демчик

Редактор Ю.Середа

Тираж 778 . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комйтета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3906/44

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4. садня. Это достоинство пьезоэлектрических микробарографов может быть использовано при акустических наблюдениях в ближней зоне заглубленных взрывов, когда по энергетическому уровню вертикальная составляющая сейсмических колебаний преобладает перед всеми другими составляющими, а микробарограф устанавливается своей осью чувствительности перпендикуляр- 10 но составляющей сейсмического сигнала.

Формула изобре тени

Микробарограф, содержащий корпус с основанием, на котором установлены акустические чувствительные элементы, и преобразователь механических колебаний в электрические, о т л и ч а ю шийся тем, что, с 20 целью повышения точности регистрации акустических волы за счет увеличения чувствительности к давлению и снижения вибрационной чувствительности, акустические чувствительные элементы и преобразователь механических колебаний в электрические выполнены за одно целое и состоят из нескольких, например из четырех пар пьезоэлектрических выполненных в виде дисков элементов, одинаковых по размерам и массе и установленных на металлических мембранах, которые герметично присоединены к основанию симметрично с двух сторон и соосно с отверстиями в основании, при этом основанИе выполнено из теплостойкого диэлектрика в виде пластины, закреп-, ленной в ее центре, симметрично относительно которого расположены центры отверстий, диаметры которых выбра-. ны в i,2 раза больше диаметра пьезоэлектрических элементов, которые электрически все соединены параллельно и подключены к входу операционного усилителя.