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 (Патент RU 2349934, МПК G01V 1/16, приоритет: 08.08.2007, аналог).
Недостатком аналога является невысокая точность регистрации сейсмических колебаний в результате невозможности динамического контроля изменения нулевого положения инерционной массы ^дрейф нуля) под влиянием на аппаратуру сейсмографа внешних воздействий (изменение температуры, влажности, давления), изменения его электрических и магнитных параметров и конструктивных изменений, заключающихся в старении элементов конструкции (аппаратурный уход нуля).
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, двойную зеркальную отражающую поверхность, установленную на инерционной массе, лазерный микрометр, соединенный с выходным устройством и укрепленный на корпусе так, что его продольная ось направлена на двойную отражающую поверхность перпендикулярно ей, блок контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа, второй лазерный микрометр, укрепленный на корпусе так, что его продольная ось направлена на двойную отражающую поверхность перпендикулярно ей, причем выход первого лазерного микрометра соединен с первым входом блока контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа и одним из входов выходного устройства, а выход второго лазерного микрометра соединен со вторым входом блоком контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа, выход которого соединен с другим входом выходного устройства, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), снабженным блоком синхронизации лазерных микрометров, вход которого соединен с выходом блока времени, а выходы соединены со входами лазерных микрометров.(Патент РФ 2592752, 2016 г.)
Недостатком прототипа является низкая достоверность и оперативность регистрации сейсмических сигналов в лабораториях специального контроля.
Задачей полезной модели является повышение достоверности и удобства регистрации сейсмических колебаний.
Сущность полезной модели заключается в том, что известный сейсмограф, содержащий герметичный корпус, инерционную массу с системой подвеса, подвешенную к корпусу, магнитную демпфирующую систему, прикрепленную к инерционной массе, двойную отражающую поверхность, закрепленную на инерционной массе, лазерный микрометр, соединенный с выходным устройством и укрепленный на корпусе, блок контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа, второй лазерный микрометр, укрепленный на корпусе, причем выход первого лазерною микрометра соединен с первым входом блока контроля нулевого положения инерционной массы сейсмографа и одним из входов выходного устройства, а выход второго лазерного микрометра соединен со вторым входом блока контроля нулевою положения инерционной массы сейсмографа, выход которого соединен с другим входом выходного устройства, а выходное устройство и блок времени соединены с постоянным запоминающим устройством, дополнительно введено устройство счета, пороговое устройство и светозвуковой датчик, причем вход устройства счета соединен с пороговым устройством и выходным устройством, а выход его соединен с постоянным запоминающим устройством и светозвуковым датчиком.
Новизна полезной модели состоит в том, что в сейсмограф введена светозвуковая сигнализация, состоящая из порогового устройства, устройства счета и светозвуковой датчик. Это обеспечивает повышение достоверности, оперативности и удобства регистрации сейсмических колебаний.
На фигуре представлен вариант вертикального сейсмографа предлагаемого устройства.
Сейсмограф состоит из герметичного корпуса 1, системы подвеса 2 инерционной массы 3, на которой с помощью надежно закрепленной металлической рамки жестко установлена двойная зеркальная отражающая поверхность 4, магнитной демпфирующей системы 5, которая прикреплена к инерционной массе 3, лазерных микрометров 6 и 7, противоположно закрепленных на герметичном корпусе 1 перпендикулярно двойной зеркальной отражающей поверхности 4, блока контроля нулевою положения инерционной массы 8, соединенного с лазерными микрометрами 6 и 7, выходного устройства 9, соединенного с блоком контроля нулевого положения инерционной массы 8, и выходом первого лазерного микрометра 6, блока синхронизации 10, соединенного с лазерными микрометрами 6 и 7, блока времени 11, соединенного с блоком синхронизации 10, постоянного запоминающего устройства 12, соединенного с блоком времени 11 и выходным устройством 9, устройства счета 13, соединенного с постоянным запоминающим устройством 12 и выходным устройством 9, порогового устройства 14, соединенного с устройством счета 13, светозвуковою датчика 15, соединенного с устройством счета 13.
Устройство функционирует следующим образом:
01
02
0
01
02
0тр
В режиме покоя с помощью систем подвеса и демпфирования при калибровке устанавливается нулевое положение инерционной массы сейсмографа, при этом определяются нулевые дальности d и d от лазерных микрометров до двойной зеркальной отражающей поверхности. В зависимости от конструктивных особенностей сейсмографа и требуемой точности калибровки эти дальности могут быть равными или нет. В любом случае в блоке контроля нулевого положения инерционной массы 8 в этом режиме формируется начальное эталонное значение нулевого положения в виде разности Δ=d-d. В частном случае это значение может быть сведено к нулю, в общем случае - к некоторому требуемому значению Δ с соответствующим знаком.
0
Значение Δ запоминается в блоке контроля нулевого положения инерционной массы 8 для динамического отслеживания изменения этого положения.
р
В процессе регистрации сигналов энергии сейсмических колебаний приводит в движение герметичный корпус 1 сейсмографа относительно инерционной массы 3; лазерные микрометры 6 и 7 с заданной частотой дискретизации одновременно излучают лазерные лучи, которые отражаются от двойней зеркальной отражающей поверхности 4 и возвращаются обратно. Выходные противофазные сигналы лазерных микрометров 6 и 7 поступают в блок контроля нулевого положения инерционной массы 8, где производится их алгебраическое суммирование и определение реального значения разности Δ. Таким образом, выходной сигнал блока контроля нулевого положения инерционной массы 8 формируется как цифровой код разности 5 между инерционной массы. Этот сигнал и выходной сигнал с лазерного микрометра 6 подаются на выходное устройство 9, с выхода которого сигнал поступает на вход постоянного запоминающего устройства 12. Одновременно на другой вход постоянною запоминающею устройства 12 поступает сигнал времени в виде цифрового кода, который формируется в блоке времени 11. Выходное устройство 9 производит компенсацию «ухода нуля» сейсмографа путем алгебраического сложения цифрового кода выходного сигнала блока контроля нулевого положения 8 инерционной массы 3 и цифрового кода выходного сигнала лазерного микрометра 6. При поступлении очередных отчетов дальностей в блок контроля 8 от лазерных микрометров процедура динамического контроля и компенсации отклонения инертной массы от нулевого положения повторяется.
0
р
1
2
Таким образом, в блоке контроля нулевою положения 8 инерционной массы 3 первоначально определяется и устанавливается эталонное значение нулевого положения Δ, соответствующее истинному нулевому положению инертной массы, производится динамическое вычисление реальною «ухода нуля» в виде разности Δ дальностей d и d от лазерных микрометров 6 и 7 до соответствующей им двойной зеркальной отражающей поверхности 4, ее запоминание в виде цифрового кода и определения «ухода нуля» инертной массы в виде цифрового кода величины δ.
В выходном блоке производится динамическая коррекция сигнала, зарегистрированного лазерным микрометром 6, путем компенсации аппаратурного «ухода нуля» в виде алгебраического сложения этого сигнала и значения δ отклонения инертной массы от ее нулевого положения.
Полезными техническими эффектами светозвуковой сигнализации является практичность регистрации сейсмических колебаний за счет светозвукового уведомления о зарегистрированном полезном сигнале и запоминании количества этих полезных сигналов в постоянном запоминающем устройстве 12, что способствует снижению возможности допустить ошибки в их подсчете.