Длиннопериодный вертикальный сейсмометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 11.0478 (21) 2603256/18-25 с присоединением заявки Й9 (23) Приоритет

Опубликовано 150980. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 15.0980 (я)М. К„.3

G 01 V 1/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК 550.834 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. Л. Шнирман (71) Заявитель

Ордена Ленина институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта AH СССР (54) ДЛИННОПЕРИОДНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СЕЙСМОМЕТР

Изобретение относится к геофизическим приборам и может быть исполь- зовано в сейсмометрии.

Известны и широко используются в сейсмометрической практике длинно- 5 периодные вертикальные сейсмометры„ в которых осуществляется подвеска горизонтально ориентированного маятника на цилиндрической спиральной пружине нулевой начальной длины, в 10 принципе обеспечивающая раздельную регулировку периода собственных колебаний такого маятника и его положение равновесия. В этих сейсмометрах период собственных колебаний регулируется одним ходовым винтом, а положение равновесия маятника—

;другим (1) .

Однако при существенном увеличении периода собственных колебаний ., маятника, независимость регулировок, как правило, нарушается и изменение периода собственных колебаний маятника вызывает смещение положения его равновесия, а регулировка 25 положения равновесия маятника вызывает изменение периода его колебаний, причем эти нарушения независимости регулировок сильно нарастают с увеличением периода собственных колебаний 30 маятника. Это обстоятельство не только усложняет процесс регулировки длинопериодных сейсмоприемников, но приводит к тому, что при незначительных смещениях положения равновесия маятника, еще допустимых по условиям работы преобразователя сейсмоприемника и вызываемых в процессе эксплуатации приборов температурными, усталостными и другими факторами, возникнут значительные изменения периода собственных колебаний маятника, что соответственно скажется на характеристике канала регистрации. В определенных случаях эти смещения положения равновесия маятника могут привести к потере устойчивости и опрокидыванию маятника.

Подробный теоретический анализ работы длиннопериодного маятника, подвешенного на цилиндрической спиральной пружине, подтверждает закономерность указанного явления для тех случаев, когда начальная длина подвесной пружины отлична от нуля.

Для сохранения независимости регулировки периода собственных колебаний маятника и его положения равновесия и для сохранения стабильности периода собственных колебаний маят7б3827 ника (и его устойчивости) при допустимых малых смещениях положения рав— новесия необходимо, чтобы начальная длина подвесной пружины минимально отличалась от нулевой, причем это отличие должно существенно уменьшаться при увЕличении периода собственных колебаний маятника. Анализ показывает, что для упомянутых вертикальных дЛиннопериодных сейсмометров, при периоде собственных колебаний маятника, достигающем 30 с, независимость регулировок и стабильность маятника требует, чтобы начальная длина подвесной пружины была во всяком случае меньше (по абсолютной величине)

100. мкм.

Наиболее близким техническим решением.к предлагаемому является уст ройство, содержащее корпус, маятник, подвесную пружину, шарниры, разделен- ные регуляторы положения равновесия и периода собственных колебаний маятника и преобразователь f2) .

Однако в нем не предусмотрен узел. для точной регулировки начальной дли-. ны пружины, который медленно меняет ее начальную длину. Это изменение, хотя и мало по величине, но в достаточно длиннопериодном сейсмометре приводит к отмеченным недостаткам.

Отсутствие устройства для возможно точной подгонки начальной длины подвесной пружины к нулевому значению, как при изготовлении, так и в процесса эксплуатации, в особенности в термо- и барокомпенсированных особо длиннопериодных сейсмометрах, существенно ограничивает возможность достижения наибольших значений rieриода собственных колебаний маятника, и вносит элемент случайности в положение достижимых границ частотного диапазона различных экземпляров однотипных сейсмометров.

Цель изобретения — повышение стабильности, линейности колебаний и расширение частотного диапазона сейсмометра эа счет осуществления раздельного регулирования начальной длины подвесной пружины, положения равновесия маятника и периода его собственных колебаний.

Цель достигается тем, что один конец подвесной пружины, шарнирно связанный через регуляторы положения равновесия и периода собственных колебаний маятника с корпусом прибора, выполнен с реэьбовым наконечником, а на шарнире соосно с наконечником размещена опорная регулировочная гайка с дополнительным микромоторным приводом.

Таким образом, конец подвесной пру-i живы, шарнирно связанный с основанием инструмента, может перемещаться в шарнирном устройстве вдоль оси пружины и это перемещение, осуществляемое микрометрическим моторным приводом, регулирует начальную длину подвесной пружины, отнесенную к ее концевым шарнирам, то есть к шарнирам, связывающим ее с горизонтально расположенным маятником и основанием инструмента. Задачей регулировки является максимально точное достижение нулевой начальной длины пружины, то есть такого расположения ее концов относительно шарнирных устройств, при котором оси концевых шарниров стремились бы точно совпасть, при отсутствии растягивающей силы.

На фиг. 1 схематически изображен сейсмометр; на фиг. 2 — узел для точной регулировки начальной длины пружины.

Устройство работает следующим образом.

Маятник 1- (фиг. 1) с горизонтальной осью 2 вращения удерживается в

2() горизонтальном положении равновесия подвесной предварительно напряженной пружиной 3 через шарнир 4. Другой конец пружины 3 через шарнир 5 связан с основанием 10 инструмента р (корпусом). Этот конец пружины может быть перемещен относительно своего шарнира с помощью регулировочного устройства б. При точно нулевом значении начальной длины подвесной пружины, для регулировки положения .равновесия маятника внешняя опора шарнира 5 должна перемещаться в вертикальном направлении, горизонтальное перемещение этой опоры регулирует период собственных колебаний маятЗS ника (указано перекрещенными стрелками).

Верхний прямой конец пружины (фиг. 2) 3, снабженный резьбовым наконечником 7, удерживается регу40 лировочной опорной гайкой 8, кинематически связанной с дистанционно уп- равляемым микромоторным приводом 9.

Осевым смещением прямого конца подвесной пружины, снабженного резьбовым наконечником, начальная длина пружины, слабо отрицательная после изготовления, максимально точно доводится по отношению к ее концевым шарнирам до нулевой. Устройство размещено в корпусе 10.

В результате использования предлагаемого устройства, позволяющего довести начальную длину пружины до нулевой не только при изготовлении, »о и по мере старения пружины в процессе эксплуатации сейсмометра, фактически обеспечивается раздельность регулировки положения равновесия маятника и периода его собствен-. ных колебаний, а также стабильность

40 периода и устройчивости маятника при допустимых отклонениях положения равновесия. Эти обстоятельства способствуют расширению частотного диапазона сейсмометров в сторону длиннопериодных колебаний на 30-40%, 763827

Формула изобретения сохранению его в процессе эксплуатации и сходству в положении реально

1 допустимых границ частного диапазона у однотипных сейсмометров.

Длиннопериодный вертикальный сейс мометр, содержащий корпус, маятник, подвесную пружину, шарниры, разделенные регуляторы положения равновесия и периода собственных колебаний маятника и преобразователь, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности, линейности колебаний и расширения частотного диапазона сейсмометра эа счет осуществления раздельного регулирования начальной длины подвесной пружины, равновесия маятника и периода.его собственных колебаний, один конец подвесной пружины, шарнирно связанный через регуляторы положения равновесия и периода собственных колебаний маятника с корпусом прибора, выполнен с резьбовым наконечником, а на шарнире, соосно с наконечником разме щена опорная регулировочная гайка с дополнительным микромоторным приводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шнирман Г.Л. Элементарная теория пружинного подвеса вертикального сейсмографа. Труды сейсмологического института АН СССР. М.-Л., 1938, Р 83, с.1-10.

2. Аппаратура и методика сейсмометрических наблюдений в СССР. М., "Наука", 1974, с.44-45, 47-48, 48-49 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 6598/15

Тираж 649 Подписное

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