СЕЙСМОГРАФ

Полезная модель относится к геофизическому приборостроению, а именно к сейсмометрии, и может быть использована в сейсмической разведке месторождений полезных ископаемых, в сейсмических группах для регистрации землетрясений, подземных ядерных и химических взрывов, а так же в сейсмических системах охраны.
Известно оптоволоконное устройство регистрации линейных перемещений, содержащее датчик, включающий герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе и узел крепления волоконного кабеля, а также волоконный кабель, соединяющий датчик с базовой станцией, и базовую станцию, включающую модуль формирования, обработки и регистрации сигналов. [1]
Недостатком аналога является невысокая точность регистрации сейсмических колебаний в результате невозможности динамического контроля изменения нулевого положения инерционной массы (дрейф нуля) в результате внешних воздействий (изменение температуры, влажности, давления) и конструктивных изменений, заключающихся в старении элементов конструкции.
Наиболее близким по технической сущности является сейсмограф, содержащий герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса, подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе, лазерный микрометр соединенный с выходным устройством и укреплен на корпусе так, что его продольная ось направлена на отражающую поверхность перпендикулярно ей, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). [2]
Недостатком прототипа также является невысокая точность регистрации сейсмических колебаний в результате невозможности динамического контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа.
Целью полезной модели является повышение точности регистрации сейсмических колебаний, осуществлением динамического контроля изменения нулевого положения инерционной массы сейсмографа.
Поставленная цель достигается тем, что известный сейсмограф, содержащий герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса, подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе, лазерный микрометр, соединенный с выходным устройством и укрепленный на корпусе так, что его продольная ось направлена на отражающую поверхность перпендикулярно ей, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством, дополнительно содержит блок контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа, причем выход лазерного микрометра соединен с входом этого блока и одним из входов выходного устройства, выход блока контроля нулевого положения соединен с другим входом выходного устройства, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством.
На чертеже представлен вариант предлагаемого устройства.
Сейсмограф состоит из герметичного корпуса 1, системы подвеса 2 инерционной массы 3, на которой жестко установлена зеркальная отражающая поверхность 4, магнитной демпфирующей системы 5, которая прикреплена к инерционной массе 3, лазерного микрометра 6, закрепленного на герметичном корпусе 1, блока контроля нулевого положения инерционной массы 7, соединенного с лазерным микрометром 6, выходного устройства 8, соединенного с блоком контроля нулевого положения инерционной массы 7, блока времени 9 и выходного устройства 8 соединенных с ПЗУ 10.
Устройство функционирует следующим образом: энергия сейсмических колебаний приводит в движение герметичный корпус 1 сейсмографа относительно инерционной массы 3; лазерный микрометр 6 с заданной частотой дискретизации излучает лазерный луч, который отражается от зеркальной поверхности 4 и возвращается обратно. Выходной сигнал лазерного микрометра 6 поступает в блок контроля нулевого положения инерционной массы 7, его выходной сигнал и выходной сигнал с лазерного микрометра 6 подаются на выходное устройство 8, с выхода которого сигнал подается на вход ПЗУ 10. Одновременно на другой вход ПЗУ 10 поступает сигнал времени в виде цифрового кода, который формируется в блоке времени 9. Выходной сигнал блока контроля нулевого положения инерционной массы 7 является математическим ожиданием дальности от лазерного микрометра 6 до зеркальной поверхности 4. Выходное устройство 8 производит вычитание выходного сигнала блока контроля нулевого положения 7 инерционной массы 3 из выходного сигнала лазерного микрометра 6.
Блок контроля нулевого положения 7 инерционной массы 3 производит динамическое вычисление математического ожидания дальности от лазерного микрометра 6 до зеркальной поверхности 4, при этом производится запоминание N отчетов дальностей, определяемое из соотношения , где Δt - период получения отсчетов дальностей лазерным микрометром 6. Для N запомненных отсчетов вычисляется математическое ожидание δ, которое является дальностью от лазерного микрометра 6 до нулевого положения инерционной массы сейсмографа. При поступлении очередной дальности от лазерного микрометра 6 в блок контроля нулевого положения инерционной массы 7 производится удаление первого отсчета и запись поступившего отсчета дальности. Затем вычисляется новое значение δ, и, тем самым, обеспечивается динамическое определение дальности до нулевого положения инерционной массы.
Выходным сигналом лазерного микрометра 6 является цифровой код дальностей d от зеркальной отражающей поверхности 4 до лазерного микрометра 6. Выходное устройство 8 из цифрового кода дальности d вычитает δ. Таким образом, выходной сигнал выходного устройства 8 представляет собой цифровой код колебаний инерционной массы 3 около нулевого положения, учитывающий дрейф нуля, который вместе с кодом времени из блока времени 9 сохраняются в ПЗУ 10.
Возможность определения нулевого положения инерционной массы 3 по средствам вычисления в блоке контроля нулевого положения 7 математического ожидания дальностей δ обосновывается тем, что на достаточном временном интервале среднее квадратичное отклонение инерционной массы равно 0.
Полезным техническим эффектом использования устройства является повышение точности регистрации колебаний инерционной массы сейсмографа за счет использования блока контроля нулевого положения инерционной массы, производящего динамическое определение математического ожидания дальностей от лазерного микрометра до зеркальной системы, установленной на инерционной массе сейсмографа и учета математического ожидания дальностей в выходном устройстве, производящим получение колебаний инерционной массы сейсмографа около истинного нулевого положения.
Используемая литература:
1. Патент RU 2349934 Оптоволоконное устройство регистрации линейных перемещений, МПК G01V 1/16, приоритет: 08.08.2007, автор: Косолапов Г.И. и др., патентообладатель: Институт физики полупроводников СО РАН, (аналог).
2. Патент РФ на полезную модель 101848, Сейсмограф, МПК G01V 1/16, приоритет: 25.01.2010, авторы: Андрианов А.В. и др., патентообладатель: Кривоногов А.Н., (прототип).