ОБНАРУЖИТЕЛЬ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Обнаружитель сейсямоакустических и магнитных
Полезная модель относится к области геофизики, конкретно к обнаружителям сейсмоакустических и магнитных колебаний.
Известен обнаружитель сейсмоакустических и магнитных колебаний (Афанасьев Ю.В. Феррозонды. М., «Энергия. 1969, с. ), содержащий последовательно соединенные блок ферромагнитных датчиков сейсмоакустических и магнитных колебаний с сигнальными обмотками ферромагнитных элементов и усилителями сигналов, преобразователь «аналог-цифра, цифровое решающее устройство и регистрирующее устройство. При этом усилители выполнены по схеме усилителей постоянного тока с компенсаторами дрейфа «нуля.
Недостатком известного обнаружителя является недостаточная чувствительность.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания обнаружителя сейсмоакустических колебаний и магнитных колебаний, конструкция которого позволяет повысить его чувствительность
Рещение поставленной задачи достигается тем, что в обнаружителе, содержащем блок ферромагнитных датчиков сейсмоакустических и магнитных колебаний с сигнальными обмотками и усилителями сигналов, а также содержащем последовательно соединенные цифровое решающее устройство и регистрирующее устройство.
колебаний.
согласно полезной модели он дополнительно содержит генератор накачки, первый выход которого соединен с потенциальными входами усилителей сигналов датчиков, ферромагнитные элементы датчиков снабжены обмотками возбуждения, соединенными с вторым выходом генератора накачки. При этом усилители сигналов датчиков выполнены в виде импульсных усилителей, а ферромагнитные элементы датчиков выполнены из ферромагнитного сплава с коэрцитивной силой 1.5 - 8 А/м.
Введение указанных отличий позволяет:
а)Использовать ферромагнитные датчики в качестве ждущих генераторов импульсно-кодовых сигналов, позволяющих оценивать энергию сейсмоакустических и магнитных возмущений не по величине аналогового сигнала на выходе датчиков, а по количеству генерируемых ферромагнетиком импульсов в периоде между импульсами накачки,
б)Обеспечить возможность использования малошумящих импульсных усилителей и исключить необходимость использования усилителей постоянного тока, характеризующихся низким соотношением сигнал/шум,
в)Исключить необходимость использования преобразователей «аналог - цифра.
Указанные технические преимущества позволяют не только увеличить чувствительность обнаружителя, но и уменьшить его весогабаритные параметры.
На фиг. представлена функциональная схема обнаружителя.
2
Обнаружитель содержит блок ферромагнитных датчиков сейсмоакустических 1 и магнитных 2 колебаний с сигнальными обмотками 3 и обмотками 4 возбуждения соответственно. Обмотки 3 и 4 намотаны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на ферромагнитный элемент 5 из ферромагнитного сплава с коэрцитивной силой 1.5 - 8 А/м и весом 10  г, 10  г для датчика 1 и 2 соответственно. Корпуса датчиков 1 и 2 выполнены из немагнитного материала, например из латуни. Корпус датчика 1 сейсмоакустических колебаний в отличие от датчика 2 магнитных колебаний выполнен гофрированным. Внутри корпуса датчика 1 над ферромагнитным элементом 5 подвешен маятник б с магнитом. Сигнальные обмотки 3 датчиков 1 и 2 соединены с сигнальными входами соответствующих импульсных усилителей 7, потенциальные входы которых соединены со вторыми вьrxoдalvш генератора 8 накачки, а сигнальные выходы с входами цифрового решающего устройства 9. Решающее устройство 9 выполнено в виде микроконтроллера с процессором и блоком памяти на отдельной печатной плате на БИС, например типа КР 1816 БЕЗ. Алгоритм обработки импульсно-кодовых сигналов датчиков 1 и 2, их корреляционной обработки, критерии принятия решения об обнаружении источников сейсмоакустических и магнитных колебаний записаны в сменном блоке памяти контроллера 9. Выход устройства 9 соединен с входом регистрирующего устройства 10, включающего, например, параллельно соединенные сирену, дисплей и принтер.
Работа обнаружителя состоит в следующем.
На обмотку возбуждения 5 датчиков 1 и 2 с генератора 8 накачки подаются импульсы накачки ферромагнитного вещества элемента 5, например с периодом 4 сек и длительностью 2 мс. При этом домены ферромагнитного вещества указанных датчиков распределяются по соответствуюищм энергетическим уровням. При появлении сейсмоакустических и магнитных колебаний, например при землетрясении, колебания геомагнитного поля сопутствующие землетрясению вызывают в датчике 2 сброс доменов с энергетических уровней, находящихся ниже вызвавшего их уровня
магнитного возмущения. Сброс доменов в датчике 1 при неподвижном маятнике б в этом случае не происходит из-за существенного превышения напряженности магнитного поля последнего над напряженностью возмущений геомагнитного поля Земли. Однако колебания почвы, появляющ 4еся спустя некоторое время {вследствие разности скоростей сейсмоакустических и магнитных колебаний) после появления магнитных колебаний в датчике 1 вызывают колебания его маятника б. При этом в зависимости от величины отклонений маятника изменяется уровень напряженности магнитного поля в ферромагнетике 5 датчика 1. Происходит сброс доменов с соответствующих энергетических уровней и датчике 1. Сброс доменов с каждого энергетического уровня элементов 5 датчиков 1 и 2 вызывает появление в их обмотках 3 соответствующих импульсных ЭДС (серии импульсов). Появившееся количество импульсов в сигнальных обмотках за время между соседними импульсами накачки характеризует уровень вызвавшего
ИХ энергетического возмущения за указанный период (4 сек) времени. При появлении в обмотках 4 очередных импульсов с генератора 8 процесс накачки и генерации сигналов в обмотках 3 датчиков 1 и 2 повторяется. Сигналы с выхода датчиков 1 и 2 поступают на сигнальные входы соответствующих усилителей 7. Для
исключения помех приему полезных сигналов потенциальные входы усилителей 7 на время генерации импульсов накачки обесточиваются путем подачи на них импульсов соответствующей полярности со второго выхода генератора 7 накачки. Усиленные импульснокодовые сигналы с выходов усилителей 7 блока ферромагнитных датчиков подаются на входы цифрового рещающего устройства 9, В устройстве 9 производится корреляционная обработка принятых сигналов датчиков, и вырабатывается сигнал об обнаружении источников сейсмоакустических и/или магнитных колебаний. Информация о виде обнаруженного источника и его характеристиках с блока памяти контроллера 9 выдается импульсно-последовательным кодом на регистрирующее устройство 10 и включает звуковой сигнал обнаружения. Одновременно принятая информация о параметрах источника в реальном масштабе времени отображается на индикаторе устройства 10 и при необходимости выводится оператором на принтер для распечатки.
Данная полезная модель не ограничивается вьщ1еприведенным примером ее осуществления. В рамках данной полезной модели для решения дополнительных задач по определению координат источников сейсмоакустических и магнитных возмущений, например
центров землетрясений. Количество датчиков 1 и 2, подключаемых к устройству 9 может быть увеличено до десятков -ь сотен единиц в зависимости от требуемой точности измерения координат, проводные линии связи между элементами 7 и 9, 9 и 10 могут быть при этом заменены на радиолинии.
Авторами изготовлен опытный образец обнаружителя с размерами 115x60x35 мм, весом 320 г и -потребляемой мощностью - 10 Вт. Готовится промышленное освоение обнаружителя.