Сейсмограф для регистрации землетрясений

 

Союз Советския

Социалистических

Республик

",1

Зависимое от авт. свидетельства ¹

3 а явлено 30. I V.1966 (№ 1079406/26-25) Кл. 42с, 42 с присоединением заявки №

Приоритет

МП1(Сх 01с

УД1 50,340.Ь4(0ЗЗ.S) Комитет по делам иаобретений и открытий при Сосете Министров

СССР

Опуоликовано 12,1 ч,1967, Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 17Х1.19б7

Автор изобретения

A. В. Рыков

Институт физики Земли Академии наук СССР

Заявитель

СЕЙСМОГРАФ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ" ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Известны сейсмографы с механическим способом регистрации на покрытой сажей бумаге. Эти сейсмографы очень громоздки, в эксплуатации неудобны, имеют ограниченную полосу пропускания и пе позволяют применять современные методы получения видимой пли магнитной записи.

Известны также сейсмографы с электродипамическими преобразователями скорости колебаний маятника сейсмометра в электрический ток и усилительными устройствами, повышающими мощность сейсмоприемника до величины, достаточной для записи на магнитную ленту илп получения видимой записи с помощью чернильных или тепловых самописцев. Однако э.д. с. электродипамических преобразователей падает с ростом периода сейсмических волн.

Наконец, известны сейсмографы с емкостными преобразователями. Широкому распространению таких сейсмографов препятствует то, что, будучи укреплен на маятнике сейсмометра, емкостный преобразователь резкоограничивает его свободные перемещения.

В предлагаемом сейсмографе преобразователь механических перемещений маятника сейсмометра в электрический ток выполнен в виде двух дросселей, кольцевые сердечники которых установлены на основании сейсмометра один над другим, а обмотки включены по мостовой схеме, В зазорах сердечников расположена подвижная токопроводящая антимагнитная пластина, один конец которой соединен с маятником сейсмометра или с рамкой

5 гальванометра. Зто позволяет расширить динамический диапазон регистрируемых сейсми.еских колебаний.

На фпг. 1 представлена блок-схема предлагаемого сейсмографа; на фиг. 2 — индуктпв10 ный преобразователь.

Сейсмограф включает мостовую схему 1 и генератор 2 частоты 10 кгпв(, усилитель 8 на

RC, фазочувствительный мост 4, амплитудный детектор 5 (усилитель мощности) и перопишу15 щий гальванометр 6.

Сейсмоприемнпком может служить любой известный сейсмометр с электродинамическнм преобразователем. Для широкополосного сейсмогра фа используют сейсм о метр С 1 -Д, элек20 тродинамическпи преобразователь которого служит только для обеспечения затухания колебаний маятника.

Основным узлом предлагаемого сейсмограrра является индуктивный преобразователь

25 (см. фиг. 2).

Два одинаковых дросселя с обмотками 7 и сердечниками 8 укреплены на основании сейсмометра (па чертеже пе указан) один над другим. Сердечники набраны нз пластин Ш-7

30 или ферритовых колец и имеют зазоры вели195146

60 чилой 1,5 лл. Толщина набора 3 >1л(, Каждая обмотка имеет 1000 витков провода диаметром 0,15 ntnil. В зазоры сердечников входит алюминиевая (или медная) пластина 9 толшиной 0,3 — 0,5 nfnf. Концом 10 пластина прикреплена к маятнику. сейсмометра или в случае использования обычной системы гальванометрической регистрации к рамке гальваиометра.

В нулевом положении маятника или гальваиометра,пластипа располо>кена между дросселями так, что ее края входят примерно па

0,5 глубины зазора. Расстояние между дросселями и размер пластины особого значения ие имеют.

Обмотки дросселей включены по мостовой схеме (см. фиг. 1). На плечи моста, собранного по балансной схеме па транзисторах, подается напряжение частотой 10 кгпв. Сигнал с моста поступает на полупроводниковый усилитель 8 с коэффициентом усиления по напряжению, регулируемым в пределах 1000—

40000. Усиленный сигнал подается па фазочувствительный мост 4, с которого парафазиьш сигнал, модулированный по амплитуде, поступает иа детектор и усилитель > мощности по постоянному току, и с выхода усилителя — иа обмотки бала11сной рамки перопишу1цего гальванометра 6.

Сеисмограф работает след31ющ11м Образом.

Колебание основания сейсмометра при прохо>кдеиии сейсмической волны вызывает относительное перемещение маятника, связанная с маятником. Пластина 8, выполняющая роль короткозамкнутого витка, перемещается относительно зазора сердечника. С изменением положения пvacrfffff меняется коэффициент К связи ме>кду самопндукцией дросселя и «короткозамкнутым витком», Зависимость между самоиидукцией L и коэффициентом связи выражается формулой

L=Li> (1 — "х)

Изменение величины L сопрово>кдается соответствующим изменением реактивного сопротивления дросселя: Z=(0L.

Сопротивление дросселя, из зазора котороr0 пластина 8 выходит, увеличивается, а сопротивление второго дросселя, в зазор которого пластина входит, уменьшается. Изменение сопротивлений обмоток вызывает разбаланс моста 1, и на входе усилителя появляется сигнал с частотой 10 кг(1, фазой, определяемой направлением смещения пластипы (знаком смещения почвы), и амплитудой, пропорциональной амплитуде смещения почвы в пределах линейного изменения коэффициента связи (+! мм смещения пластины в зазоре).

Усиленный и продетектировапный сигнал ,подается на рамку перопишущего гальвапометра, который регистрирует смещение почвы

ЗО

40 с выбранным увеличением, определяемым коэффициеHT0м усиления усилителя.

Динамический диапазон сейсмографа при

3(>(> искажений равен 60 дб. Шум преобразо13ателя, приведенный ко входу, менее 0,3 мк смещения почвы, а полоса пропускапия

5 — 0 г(1. Чувствительность преобразователя зависит от коэффициента усиления, а также от толщины сердечников дросселей. С уменьшением толщины чувствительность возрастает до некоторой оптимальной величины. При дальнейшем уменьшении толщины сердечников чувствительность сии>кается из-за повышения рассеяния магнитного поля.

Для стабилизации нуль-пункта маятника в сейсмографе использована обратная отрицательная связь с механическим интегрирующим фильтром с постоянной времени 2000 сек.

Если преобразователь установлен па гальванометре в обычной системе сейсмограф" с прямой или обратной схемой гальванометрической регистрации необходимость стабилизации нуль-пункта отпадает. В этом случае пластина 8 прикрепляется к рамке короткопериодного илп длппноперподпого гал11311пометра, который подключается к электродипампческому преобразователю сейсмометра. Углы поворот-1 гальиаиометра преобразу1отся в мощный ток, уп011вляющий псропи1И31цим Гальв(1иом е т р 0 м в 0 с ц и л л 0 г р а ф е п 0 0 11 I f c H 11! 1 О Й с х е м е.

Гальванометр с преобразователем является г:1львапометрическим ус fë>fòåëåi31.

Непосредственно наблюдаемая a;IIIffcf позволяет использовать сейсмограф 13 службе срочных донесений о сильнейших землетрясениях, .а также в службе оповещения о цунами.

Нал11чпе преооразоватсля смещений почвы 13 электрическое напри>кение дает возможность применять магнитную ле1ггу для записи сигнала 13 аиалогî001 Ifли кодовом виде.

Предмет изобретения

Сейсмограф для регистрации землетрясений, содержащий маятниковь(й сейсмометр, преобразователь механ гческих перемещений маятника сейсмометра в электрический ток, генератор частоты, амплитудный детектор, усилители и магнитный или гальванометрический регистратор, отлача<ощай1ся тем, что, с целью расширения динамического диапазона регистрируемых сейсмических колебаний, преобразователь механических перемещений маятника сейсмометра в электрический ток выполнен в ш1де двух дросселей, кольцевые сердечники которых установлены ца основании сейсмометра один над другим, а обмотки включены по мостовой схеме, причем в зазорах сердечников расположена подвижная токопроводящая антимагнитпая пластина, один конец которой соединен с маятником сейсмометра или с рамкой гальвапометра.

Составитель Ю. P. Дадерко

Тскред T. П. Курилко Корректоры: Н. И. Быстрова и Л. В. Наделяева

Редактор Н. О. Громов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1742j16 Тираж 535 Поди псно

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4