Сейсмический датчик

 

ii>911404

Союз Соватсинк

Соцналнетнчвсинк

Рвевубяни

Отт ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1} Дополнительное к авт. сиад-ву(51)M. Кл. (22уЗаявлено 09,12. 75 (21) 2197663/18-25

-G 01 V 1/16 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Веуддретвеньй кен4твт

СССР в делан иэебритенвН и итлрыти6

Опубликовано 07;03.82. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 10 . 03 . 82 (53) УДК SS0. .834(088.8) (72) Автор изобретения

А.Ф. Городовский

Научно-исследовательский институт" @орскбй н, георивики Наунно-проивводственного оЕъариивйин "Южнр >гео" (7l) Заявитель ф4) СЕЙСМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано. для определения механических колебаний грунта, например, в строительной технике или в системах сейсмической сигнализации.

Основными конструктивными элементами известного сейсмического датчика являются масса, упругие элементы, демпфирующие устройства и выход î ные органы. Принцип действия датчика заключается в том, что инертная масса, не имеющая жесткой связи с корпусом, жестко связана с преобразователем механических колебаний в электрические сигналы

Однако чувствительность таких датчиков в значительной мере ограничивается величинои инертной массы, а. наличие упругих элементов и демпФи" рующих устройств усложняет конструкцию и уменьшает надежность.

Известен также пьезоэлектрический, датчик, инертная масса, которого имеет жесткую связь с корпусом через пьезопреобразователь (23.

Несмотря на простоту конструкции пьезодатчика с инертной массой его чувствительность также в значительной степени ограничена величиной инертной массы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сейсмический датчик, состоящий из кор» пуса, удлинителя и.герметизированного чувствительного элемента. Сейсмический датчик имеет корпус клинообразной формы из однородного материала, в котором вмонтирован чувствительный элемент, состоящий из металлической пустотелой коробки с мемб" раной, на которой жестко закреплена пластинка пьезопреобразователя, имеющая выводные проводники для подключения.

Клинообразный корпус сейсмодатчика имеет специальные срезы на гранях, что позволяет облегчить установку в

3 91140 грунт и улучшает восприимчивость сей -.чических колебаний.

Работа сейсмодатчика заключается в том, что будучи установлены в грунт, мембрана чувствительного элемента воспринимает колебания частиц грунта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн. Закрепленный на мембране пьезоэлемент повторяет колебания. мембраны преобра- 1в зовывая их в электрические сигналы соответственно воздействию сейсмических волн 333.

Недостатком такого сейсмодатчика является низкая чувствительность, ограниченная жесткостью корпуса датчика и размерами пьезокерамического элемента. Кроме этого, датчик обладает недостаточной надежностью из-за возможных поломок пьезоэлемента при щ черезмерных нагрузках на мембрану,,например при замораживании влажного грунта.

Цель изобретения — повышение чувст)вительности с одновременным обеспече- 25 нием высокой надежности при долговременной эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что часть удлинителя чувствительного элемента расположена внутри корпуса, 5в дно которого и удлинитель жес гко соединены с чувствительным элементом, причем пространство между удлинителем и внутренними стенками корпуса герметизировано упругим материалом..

На фиг. 1 представлена принципиальная схема сейсмического датчика; на фиг. 2 — электромагнитная зависимость чувствительности сейсмического датчика от длины удлинителя., g

Сейсмический датчик содержит корйус 1, удлинитель 2, чувствительный элемент 3 в виде упругого подкрепления 4, преобразователи 5. В зазоре 45 между корпусом 1 и удлинителем 2 с чувствительным элементом 3 содержится упругий .материал — герметик 6.

Сейсмический датчик снабжен электрическими выводами 7. 50

На фиг. 2 по оси абсцисс отложена длина удлинителя 3у в метрах. а по оси ординаты — чувствительность в мкВ.

Устройство работает следующим образом. 55

Сейсмодатчик. установленный в гочнт, корпусом 1 и удлинителем 2 .воспринимает колебания частиц грунта, появляющиеся в момент прохождения сейсмических волн.

Закрепленный жестко между корпусом 1 и удлинителем 2 чувствительный элемент 3 через упругое подкрепление

4 с жестко установленным преобразователем 5, например, выполненным из пьезокерамики, воспринимает колебания корпуса I и удлинителя 2, преобразуя их в электрические сигналы соответственно воздействию сейсмических волн. Для подключения сейсмического датчика предусмотрены электрические выводы 7. Принцип действия приемника заключается в том, что будучи установленным в грунт, жесткая конструкция приемника воспринимает колебания частиц грунта одновременно корпусом и удлинителем 2. Но так как крайние точки корпуса 1 и удлинителя 2 находятся на некотором расстоянии, равном длине приемника, то колебания частиц грунта происходят в соответствии с прохождением сейсмических волн, не являются идентичными по частоте и не совпадают по фазе. В одно и то же время, например в случае прохождения продольной сейсмической волны, приемник может использовать сжатие или растяжение в зависимости от направления перемещения части грунта.. В этой связи максимальная чувствительность приемника может быть получена при его длине, равной полуволне сейсмического колебания (20-40 м), что не достигается из-за резкого увеличения приемника в связи с необходимостью обеспечить его жесткость, Однако,уже при длине приемника около 0,2 м (фиг. 2) его чувствительность в несколько раз выше чувствительности известного электродинамического сейсмоприемника типа СВ-IO, с увеличением длины приемника (р) до 1,5 м его чувствительность возрастает .практически по линейному закону, а далее при f p выше 1,5 м, скорост нарастания чувствительности. уменьшается, что подтверждает описанный принцип действия.

При изменениях веса приемника (удлинителя) заметных изменений чувствительности не наблюдается.

Таким образом, предлагаемый сейсмический датчик позволяет повысить чувствительность, упростить KQHcT рукцию и увеличить надежность..

911404 пусом герметизировано упругим материалом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник "Датчик контроля и регулирования"., М., Машгиз, 1965, с. 485-551.

2. Иориш Ю.И . Виброметрия. М., 1о Машгиз, 1963, с. 568-569.

3. Патент СЮА М 3806909, кл. 340-7, опублик. 1974 (прототип), 5

Формула изобретения

Сейсмический датчик, состоящий из корпуса, удлинителя и герметизированного чувствительного элемента, о т л и ч а ю щ и й, с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и надежности, часть удлинителя расположена внутри корпуса, дно которого и удлинитель жестко соединены с чувствительным элементом, причем пространство между удлинителем и корЕИ 7

®иа2 б

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

ВНИИПИ Заказ 1116/34 Тираж 719 Подписное