Сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний

 

Использование: в источниках сейсмических сигналов вибрационного действия в прикладной геофизике. Сущность изобретения: сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний содержит исполнительный механизм с установленным на нем датчиком, сигнал с которого подается на автоматический регулирующий усилитель, а с последнего - в сравнивающее устройство, где он сопоставляется с опорным сигналом с задающего устройства, выделенное несовпадение сигнала с задающего устройства и датчика подается на гидрообъемный генератор колебаний. Последний включает два блока цилиндров с двигателями, размещенными в корпусе с возможностью поворота относительно корпуса и приводного вала. На приводном валу жестко установлены кулачки, кинематически связанные с цилиндрами, перемещающимися в блоке цилиндров, а рабочие камеры последних соединены магистралями с исполнительным механизмом. Поворот одного блока цилиндров относительно другого блока цилиндров приводит к изменению амплитуды выходного сигнала, совместный поворот блоков цилиндров относительно корпуса и приводного вала изменяет фазу колебаний. Частота колебаний определяется вращением приводного вала. Предлагаемое устройство позволяет организовать независимое друг от друга регулирование частоты, амплитуды и фазы сейсмического вибратора в широком диапазоне без устройств преобразования сигнала, фиксируемого датчиком. 2 ил.

Изобретение относится к технике сейсморазведки, а именно к вибрационной сейсморазведке, и может быть использовано в источниках сейсмических сигналов вибрационного действия в прикладной геофизике.

Известны гидравлические сейсмические вибраторы [1] состоящие из исполнительного механизма, генератора колебаний, которым служит золотник, системы управления и датчика, установленного на исполнительном механизме. Система управления подает управляющий сигнал на золотник, который возбуждает исполнительный механизм. При несовпадении сигнала с датчика, установленного на исполнительном механизме по амплитуде, частоте и фазе с сигналом от системы управления, последняя подает дополнительный корректирующий сигнал на золотник. Использование в качестве генератора золотника позволяет достаточно точно управлять амплитудой и частотой генерируемого сигнала в широком диапазоне. Но коррекция фазы усложнена и требует дополнительных устройств. Это связано с тем, что коррекция всех параметров вибратора осуществляется через один вход смещение штока золотника. Поэтому при коррекции фазы, изменяется например амплитуда, которая должна оставаться постоянной.

Наиболее близким к предлагаемому является сейсмический вибратор [2] содержащий последовательно соединенные датчик, генератор и электрогидравлическую следящую систему с исполнительным механизмом, выход сигнала перемещения массы, который соединен с первым входом усилителя, двойной интегратор и фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом опорного сигнала генератора, второй вход с вторым выходом генератора, а выход с вторым входом генератора.

В фазовом детекторе напряжение, усиленное с автоматического регулирующего усилителя, представляющее сумму сигналов ускорения и перемещения плиты исполнительного механизма, сравнивается с опорным сигналом по фазе. На выходе фазового детектора формируется сигнал, пропорциональный фазовой ошибке, который используется для управления схемой импульсного управления. Схема импульсного управления осуществляет сдвиг по фазе сигнала, поступающего на вход электрогидравлической следящей системы в сторону уменьшения рассогласования по фазе сигналов, которые подаются на входы фазового детектора. При этом сигнал с датчика перемещения массы дважды интегрируется, то есть фактически на низких частотах выходным сигналом вибратора является дважды интегрированный сигнал с датчика перемещения массы. Двойное интегрирование сигнала, как любое частотно-зависимое аналоговое преобразование, не может не вносить фазовых искажений.

Поэтому при работе на низких частотах сигнал перемещения массы не совпадает по фазе с сигналом с датчика, который дважды проинтегрирован, что неизбежно приводит к искажению точности регулирования фазы. Это является следствием того, что фаза корректируется через другие параметры вибратора.

Задача изобретения повышение точности управления гидравлическим вибратором.

Это достигается тем, что сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний содержит исполнительный механизм с установленным на нем датчиком, сигнал с которого подается на автоматический регулирующий усилитель, а с последнего в сравнивающее устройство, где он сопоставляется с опорным сигналом с задающего устройства, выделенное несовпадение сигнала с задающего устройства и датчика подается на гидрообъемный генератор колебаний. Последний включает два блока цилиндров с двигателями, размещенными в корпусе с возможностью поворота относительно корпуса и приводного вала. На приводном валу жестко установлены кулачки, кинематически связанные с цилиндрами, перемещающимися в блоке цилиндров, а рабочие камеры последних соединены магистралями с исполнительным механизмом. Поворот одного блока цилиндров относительно другого блока и цилиндров приводит к изменению амплитуды колебаний выходного сигнала, а совместимый поворот блоков цилиндров относительно корпуса и приводного вала изменяет фазу колебаний. Частота колебаний определяется вращением приводного вала.

Принципиальным отличием предлагаемого устройства от известных технических решений является независимое друг от друга регулирование частоты, амплитуды и фазы сейсмического вибратора в широком диапазоне, без устройств преобразования сигнала, фиксируемого датчиком.

На фиг. 1 и 2 представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из исполнительного механизма 1, связанного с гидрообъемным генератором колебаний 2, магистралями 3, последние связаны между собой системой поддержания среднего давления 4. Гидрообъемный генератор колебаний 2 связан с приводным двигателем 5. На исполнительном механизме 1 установлен датчик 6, передающий информацию на автоматический регулирующий усилитель 7, сигнал с которого передается на сравнивающее устройство 8, где сопоставляется с сигналом от задающего устройства 9. При несовпадении сигналов с задающего устройства 9 и датчика 6 сравнивающее устройство 8 передает разность на усилитель 10, который связан с приводным двигателем 5 и двигателями поворота 11, размещенными в корпусе 12 гидрообъемного генератора колебаний 2. В корпусе 12 размещены блоки цилиндров 13 с поршнями 14 (фиг. 2), которые опираются на кулачки 15, жестко установленными на приводном валу 16. Выходы двигателей поворота связаны с блоками цилиндров 11 (фиг. 1).

Сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний работает следующим образом.

Задающее устройство 9 подает управляющее воздействие на приводной двигатель 5, который приводит во вращение приводной вал 16 гидрообъемного генератора колебаний 2 с заданной частотой. Через кулачки 15, установленные на приводном валу 16, движение передается на поршни 14 (фиг. 2), совершающие возвратно-поступательное движение в блоках цилиндров 13. При этом генерируется знакопеременный поток в магистралях 3, которые связывают гидрообъемный генератор колебаний с исполнительным механизмом 1. Причем потоки будут всегда в противофазе в рабочих полостях исполнительного механизма. Система поддержания среднего давления 4 обеспечивает начальное давление в полостях исполнительного механизма, около которого возбуждаются колебания, а также компенсирует утечки жидкости в подвижных сопряжениях гидрообъемного генератора колебаний и исполнительного механизма.

Исполнительный механизм воздействует на среду и колебания фиксируются датчиком 6, сигнал с которого поступает на автоматический регулирующий усилитель 7, а затем в сравнивающее устройство 8, где сопоставляется с управляющим сигналом с задающего устройства 9.

Если возникло рассогласование на амплитуде между управляющим сигналом и сигналом с датчика, то со сравнивающего устройства через усилитель 10 подается сигнал на один из двигателей поворота 11, который поворачивает блок цилиндров на тот угол, который соответствует необходимой амплитуде пульсирующего потока, а следовательно, и амплитуде выходного сигнала с исполнительного механизма, что должно соответствовать нулевому рассогласованию сигналов с задающего устройства и датчика. При несовпадении частоты с датчика и задающего устройства управляющее воздействие подается на приводной двигатель 5, который сводит это несовпадение до нуля.

Если не совпадают сигналы с задающего устройства и датчика по фазе, то сравнивающее устройство через усилитель 10 подает сигнал на оба двигателя поворота 11, которые синхронно поворачивают блоки цилиндров относительно вращающегося приводного вала и корпуса, сводя тем самым рассогласование по фазе к нулю. Таким образом, реализуется независимое управление основными параметрами исполнительного механизма сейсмического вибратора с гидрообъемным генератором колебаний.

Использование предложенного устройства в сравнении с известными повышает точность управления параметрами сейсмического вибратора за счет непосредственной независимой коррекции параметров (частоты, амплитуды и фазы) колебаний, а не путем преобразования сигнала с датчика на различных преобразователях, например интеграторах, которые вносят искажения в работу вибратора.

Формула изобретения

Сейсмический вибратор с гидрообъемным генератором колебаний, содержащий исполнительный механизм и датчик, связанный через автоматический регулирующий усилитель со сравнивающим устройством, и задающее устройство, отличающийся тем, что гидрообъемный генератор колебаний включает корпус и два блока цилиндров с поршнями, связанными кинематически с кулачками, установленными на приводном валу, создающими знакопеременный поток в полостях исполнительного механизма, причем блоки цилиндров установлены с возможностью поворота относительно корпуса, друг относительно друга и приводного вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2