Индуктивный сейсмоприемник для сейсмической морской косы

 

Союз Советски»

Социалистически»

Респубанк

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.11.77 (2!) 2541148/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки Й9 (23)Приоритет

G 01 V 1/16

Государственний квинтет

СССР но дедам взобретеннй н отнритнй

Опубликовано 301281 Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 30 12 81 (53) УДК 550. 834 (088. 8) (72) Автор изобретения

А.Г. Храпенко

Южное морское научно-производственное геологогеофизическое объединение "ЮжМоргео" (71) Заявитель (54) ИНДУКТИВНЫЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ

МОРСКОЙ КОСЫ

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено для преобразования сейсмических колебаний в пропорциональное изменение электрического сигнала при проведении морских геофизических исследований.

Известны пьезоэлектрические сейсмоприемники давления чувствительным элементом которых служит полый пьезокерамический цилиндр,к внутренней и внешней обкладке которого припаиваются выводы. Электрически соединенные соответствующим образом сейсмоприемники размещаются в полиэтиленовом шланге, заполняемом жидкостью, образуя таким образом сейсмическую косу, имеющую как правило 24 или 48 каналов и длину до 2400 м. Давление, создаваемое сейсмическими волнами, передается жидкостью на внешнюю поверхность пьезокерамического цилиндра и на обкладках последнего создается разность потенциалов, пропорциональная давлению (1).

K недостаткам этих сейсмоприемников относятся необходимость применения многожильного кабеля или отдельных проводов но числу каналов, что снижает надежность косы, увеличивает ее вес, диаметр, усложняет эксплуатацию и технологию производства, а также высокоомное выходное сопротивление пьезокерамических сейСмоприемников, затрудняющих развязку каналов от взаимного влияния и их согласования с входным устройством.

Известен также сейсмоприемник электромагнитного или электродинамического типа. Частотная характеристика сейсмоприемника приводится к схеме электрического полосового фильтра путем включения добавочной l5 емкости последовательно с нагрузочным сопротивлением, а параллельно этому сопротивлению включается другая добавочная емкость и самоиадукция (2).

Недостатком его является громоздкость и невозможность применения s буксируемой морской сейсмокосе.

Наиболее близким техническим ре25 шением к предлагаемому является пьезоэлектрический сейсмоприемиик чувствительным элементом которого являЕтся пьезоэлектрический элемент, прикрепленный токопроводящим клеей

30 к прямоугольно-пластинчатой !меыбра894641

40 а5

65 не, механически связанной с упругой пластинчатой пружиной )Зj.

Однако применение этого сейсмоприемника в составе морской сейсмокосы не может обеспечить высокочастотного уплотнения каналов.

Цель изобретения — обеспечение высокочастотного уплотнения каналов и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде плоской спиральной катушки индуктинности и расположенной над ней металлической мембраны, делящей полость корпуса на дне части, сообщенные между собой.

Включенные в сейсмокосу индуктивные сейсмоприемники совместно с параллельно подключенными к ним конденсаторами образуют резонансные контуры (фильтры-пробки) и позволяют выполнить высокочастотное уплотнение каналов при одной паре соединительных проводов. С помощью резонансных свойств отдельных колебательных контуров обеспечивается их избирательная способность.

На фиг. 1 представлен индуктивный сейсмоприемник для сейсмической морской косы; на фиг. 2 — схема морской сейсмокосы, составленной из индуктивных сейсмоприемников и функциональная схема бортовой аппаратуры.

Индуктивный сейсмоприемник для сейсмической морской косы (фиг.1) содержит корпус 1, внутри которого размещена катушка 2 индуктивности,выполненная, например, печатным способом в форме спирали на неметаллическом основании 3. Над спиральной катушкой 2, не касаясь ее, располагается металлическая мембрана 4, изготовленная, например, из станиолевой фольги или из тонкой, например, фторопластовой пленки с наклеенным на нее металлическим лепестком. Для выравнивания статических давлений в разделяемых этой мембраной полостях индуктивного сейсмоприемника,например, возникающих при изменениях глубины погружения сейсмокосы, н ней выполнено малое отверстие 5. Упругий элемент б,представляющий собой более жесткую мембрану или сильфон, разделяет воздушную внутреннюю полость индуктивного сейсмоприемника и жидкостную наружную.

; Герметичными выводами 7 обеспечивается электрическое подключение кХтУшки индуктивного сейсмоприемника к наружным соединительным .проводникам. Размещаются индуктивные сейсмоприемники н эластичном шланге 8, заполняемом жидкостью с удельным весом меньше единицы для обеспечения плавучести сейсмокосы.

Пример схемы морской сейсмокосы, составленной из индуктивных сейсмоприемникон, и функциональная схема

1О

35 бортовой аппаратуры представлены на фиг.2, причем слева от штрихпунктирной линии показана функциональная схема уплотнения и дешифрации бортовой аппаратуры, а справа от нее — принципиальная электрическая схема морской индуктивности сейсмической косы.

Цифрами 9,10 и 11 обозначены высокочастотные генераторы с подстраиваемой частотой генерации, причем

Ф Г ф f3, где f< - частота генерации первого генератора, f второго, f — третьего. Кроме того, схема включает смеситель 12 частот, сопротивление нагрузки 13, блок 14 (дешифратор), содержащий полосовые фильтры, настроенные на частоты

f2, f соответственно, детекторы 13, 16 и 17. Сейсмическая коса составлена из последовательно соединенных резонансных LC-контуров.

Функции индуктинностей выполняют спиральные катушки индуктивных сейсмоприемников 18,19, и индуктивность которых равна соответственно ...L,ïàðàëëåëüío которым подключены конденсаторы 20« m емкости, емкость которых равна соответственно С,С ...С, конструктивно расположенные, например, в корпусах индуктивных сейсмоприемников. Причем спиральные катушки индуктивностей могут быть идентичными, а емкости конденсаторов С„,С, С выбираются по шкале номиналов емкостей, при этом резонансные частоты колебательных контуров отличаются между собой, т.е.

1: 1 1 а

На вход сейсмической косы через смеситель 12 подается напряжение

U > от генераторов 9.,10 и 11,частоты которых устанавливаются равными резонансным частотам LC-контуров.Выходной сигнал снимается с сопротивления нагрузки 13.

Рассмотрим работу индуктивного сейсмоприемника и индуктивной сейсмической косы в комплексе с бортовой аппаратурой при отсутствии сейсмических сигналов и их величин.

Пусть н исходном состоянии частота первого генератора (1 ) на4 строена в резонанс с собственной частотой контура, состанленного сейсмоприемником 18 и конденсатором

20, второго — из сейсмоприемника 19 и конденсатора 21, контура третьего генератора — иэ сейсмоприемника п и конденсатора m.

В смесителе 12 происходит смешивание несущих высокочастотных сигналов, т.е. выполняется высокочастотное уплотнение каналов.

894641

30

4О

Сопротивление параллельного контура, как известно, при резонансе максимально для токов резонансной частоты, т.е. цепь, составленная. из последовательно соединенных LC-контуров, обладает селективной избирательностью. . В исходном состоянии сопротивление первого резонансного контура максимально для тока частотой вырабатываемого первым генератором (фильтр — пробка для токов частотой А ), второго — максимально для тока, вырабатываемого вторым генератором, и последнего — для тока, вырабатываемого третьим генератором. Падение напряжения частотой f4 происходит, в основном, на первом контуре, частотой f< — на втором, и частотой f на третьем.

Падение напряжений на сопротивление нагрузки 13 в исходном состоянии минимально, а на выходе детекторов 15, 16 и 17, ввиду отсутствия модуляции несущей частоты, напряжение практически вообще отсутствует.

Приходящая сейсмическая волна возбуждает колебание жидкости в эластичном шланге 8, и последняя перемещает упругий элемент 6 пропорцио- . нально амплитуде сейсмического сигнала. Вызванное движением упругого элемента 6 колебание воздуха во внутренней полости индуктивного сейсмоприемника заставляет колебаться легкую мембрайу 4 вблизи спиральной катушки 2, изменяя ее индуктивность, резонансную частоту контура, его характеристическое или волновое сопротивление (p .у -), и s конечl ном счете преобразует колебания, вызванные сейсмическими волнами, в пропорциональный электрический сигнал.

Пусть фронт сейсмической волны возбуждает колебание мембраны индуктивного сейсмоприемника 18. Это влечет эа собой изменение индуктивности его спиральной катушки, резонансной частоты первого контура, уменьшение его сопротивления току частотой Г(, и увеличение падения напряжения на сопротивлении нагрузки 13. С последней напряжение частотой f+ подается на вход блока 14 полосовых фильтров, далее на детектор 15 и с последнего на вход сейсмостанции.

Чувствительность индуктивного сейсмоприемника практически не зависит от его пространственного положения.

Индуктивный сейсмоприемник может быть включен, например, как элемент колебательного контура генератора или в цепь его обратной связи. Однако схема включения индуктивных сейсмоприемников в состав индуктивной сейсмической косы (фиг.2) предпочтительна, так как позволяет .выполнить соединение всех сейсмоприемников одной парой проводов, обеспечив высокочастотное уплотнение каналов и их селекцию бортовой аппаратурой.

Таким образом, предлагаемый индуктивный сейсмоприемник позволяет выполнить сейсмическую косу для морской сейсморазведки с примене .нием одной пары проводников,обеспечив многоканальную .связь путем высокочастотного уплотнения каналов, дешифрацию, и тем самым повысить ее надежность, сократить вес и габариты, удешевить как саму косу, так и производство морских геофизических работ, повысить производительность труда при их выполнении.

Формула изобретения

Индуктивный сейсмоприемник для сейсмической морской косы,содержащий. герметичный корпус с уп-. ругим элементом и чувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокочастотного уплотнения каналов и повышения надежности, чувствительный элемент выполнен в виде плоской спиральной катушки индуктивности и расположенной над ней металлической мембраны, делящей полость корпуса на две части,сообщенные.между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник геофизика, т. 4.

И., "Недра", 1966, с. 231-232.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 90060, кл. G 01 Ч 1/16, 1950.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 393708, кл. G 01 Ч 1/16,1971

{прототип).

894641

Составитель Т. Райкова

Техред A. Бабинец Корректор Н. Швыдкая

Редактор Е. Папп

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

;Заказ 11483/75 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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