Сейсмограф

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации вертикальных и горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от источников естественного и искусственного происхождения. Сущность: сейсмограф содержит в качестве инертной массы жидкость (например, ртуть), заключенную в сосуд в форме двух повернутых основаниями друг к другу четырехгранных пирамид с равными ортогональными диагоналями, с тремя отводами, соединяющими соответственно противоположные углы сосуда. Уровень жидкости в каждом отводе находится выше сосуда. На каждом из отводов расположены преобразователи уровня жидкости. Технический результат: увеличение чувствительности и коэффициента усиления колебаний. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации горизонтальных и вертикальных колебаний грунта и в целом трех компонент колебаний (вертикальной, двух ортогональных горизонтальных), генерируемых сейсмическими волнами от естественных и искусственных источников (землетрясений, извержений вулканов, взрывов, техногенных катастроф и др.).

Известны устройства - сейсмографы, включающие в себя маятниковую систему, состоящую из инертной массы и плеча, закрепленного на оси качаний, преобразователя колебаний в электрический сигнал и электрический усилитель [1].

При внешнем механическом воздействии на маятниковую систему она выходит из состояния равновесия и возвращается в исходное положение, совершая колебательные движения.

В дальнейшем изменяющееся в соответствии с колебаниями грунта напряжение усиливается электрическим усилителем и регистрируется самописцем или иным регистратором. Недостатком данного сейсмографа является то, что с его помощью возможна регистрация только одной компоненты колебаний грунта.

Близкого по техническим признакам к настоящему сейсмографу в ходе патентного поиска не обнаружено. Однако прототипом может служить трехкомпонентный сейсмограф, где роль инертной массы играет шар с шестью пьезоэлементами [2].

Недостатком такого сейсмографа является то, что он обладает чувствительностью и коэффициентом усиления колебаний грунта меньшими, чем предлагаемый сейсмограф.

Задачей изобретения является создание трехкомпонентного сейсмографа, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в увеличении чувствительности и увеличении коэффициента усиления колебаний грунта. Этот технический результат в предлагаемом сейсмографе, содержащем инертную массу в виде жидкости (например, ртути), заключенной в сосуд формой двух повернутых основаниями друг к другу четырехгранных пирамид, с отводами, соединяющими противоположные углы сосуда с уровнем жидкости в них выше сосуда, достигается тем, что жидкость, в отличие от пьезоэлемента, более подвижна и, следовательно, такое устройство более чувствительно, а применение отводов малого диаметра приводит к большим колебаниям уровня жидкости в них при внешних воздействиях, причем, чем меньше диаметр отводов, тем будут больше колебания жидкости при малых колебаниях грунта, но диаметр не должен иметь таких малых размеров, при которых будут сказываться характерные свойства жидкости - капиллярность и смачиваемость. В качестве жидкости, заключенной в сосуд, можно, например, использовать жидкий металл - ртуть, удельная плотность которой велика, что является выигрышным обстоятельством для ее применения в качестве инертной массы. Форма сосуда обусловлена тем, что переход от собственно сосуда к отводам должен быть достаточно плавным, чтобы обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное изобретение отличается наличием сосуда, заполненного инертной массой, в качестве которой выступает жидкость (например, ртуть), в форме двух повернутых основаниями друг к другу четырехгранных пирамид с равными ортогональными диагоналями с тремя отводами, соединяющими соответственно противоположные углы сосуда, причем уровень жидкости в каждом отводе при этом находится выше сосуда, чего не было в прототипе.

Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Кроме того, так как заявленный технический результат достигается применением всей совокупности существенных признаков, что в известной патентной и научной литературе не обнаружено на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены сосуд, заполненный жидкостью (например, ртутью) (1); отводы, соответствующие компонентам колебаний запад-восток (2), север-юг (3), верх-низ (4); преобразователи уровня ртути, например индуктивные катушки (L); рабочий участок колебаний уровня ртути (5).

Устройство работает следующим образом. При колебаниях грунта сосуд (1) приходит в движение, а инертная масса в виде ртути выходит из положения равновесия и уровень ртути, до этого находившийся посередине рабочего участка (5), изменяется. Возврат ртути в исходное положение - к одинаковому уровню во всех отводах - осуществляется за счет того, что отводы (2), (3), (4) являются сообщающимися сосудами с одинаковым гидравлическим сопротивлением. Эти колебания можно преобразовать в электрический сигнал, например, если использовать отводы с ртутью как металлические сердечники индуктивных катушек (L), охватывающих весь рабочий участок (5).

Увеличение или уменьшение коэффициента усиления может достигаться изменением диаметра отводов.

Источники информации

1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации изделия (сейсмографа) К-212-С2. / ДБИ 2.787.007 ТО, М.: 1981, с.7-14.

2. Агейкин Д.И. Датчики контроля и регулирования. Справочные материалы. М.: Машиностроение, 1965, 928с.

Формула изобретения

Сейсмограф, содержащий инертную массу, преобразователь колебаний инертной массы в электрический сигнал, отличающийся тем, что в качестве инертной массы используется жидкость, заключенная в сосуд в форме двух повернутых основаниями друг к другу четырехгранных пирамид с равными ортогональными диагоналями, с тремя отводами, соединяющими соответственно противоположные углы сосуда, причем уровень жидкости в каждом отводе находится выше сосуда и на отводах расположены преобразователи уровня жидкости в каждом из трех отводов.

РИСУНКИ

Рисунок 1