RU15794U1 - SEISMOACOUSTIC AND MAGNETIC OSCILLATIONS - Google Patents

Abstract

1. Обнаружитель сейсмоакустических и магнитных колебаний, содержащий блок ферромагнитных датчиков сейсмоакустических и магнитных колебаний с сигнальными обмотками и усилителями сигналов, а также содержащий последовательно соединенные цифровое решающее устройство и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что он дополнительно содержит генератор накачки, первый выход которого соединен с потенциальными входами усилителей сигналов датчиков, ферромагнитные элементы датчиков снабжены обмотками возбуждения, соединенными со вторым выходом генератора накачки, причем усилители сигналов выполнены в виде импульсных усилителей и соединены по выходу непосредственно с входами цифрового решающего устройства.2. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитный датчик сейсмоакустических колебаний содержит гофрированный металлический корпус, внутри которого подвешен магнитный маятник над ферромагнитным элементом массой (0,2-0,9)·10г, содержащим перпендикулярно ориентированные между собой сигнальную обмотку и обмотку связи.3. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитный датчик магнитных колебаний содержит латунный корпус, внутри которого установлен ферромагнитный элемент массой (0,3-0,95)·10г, содержащим перпендикулярно ориентированные между собой сигнальную обмотку и обмотку связи.4. Обнаружитель по пп.2 и 3, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы датчиков выполнены из ферромагнитного сплава с коэрцитивной силой 1,5-8 А/м.5. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с размерами не более 115х60х35 мм, весом не более 320 г и потребляемой мощностью не более 10Вт.1. The detector of seismic-acoustic and magnetic vibrations, containing a block of ferromagnetic sensors of seismic-acoustic and magnetic vibrations with signal windings and signal amplifiers, and also containing a series-connected digital solver and recording device, characterized in that it further comprises a pump generator, the first output of which is connected to potential inputs of the amplifiers of the sensor signals, the ferromagnetic elements of the sensors are equipped with field windings connected to the second Exit pump generator, and signal amplifiers are in the form of pulse amplifiers are connected directly to the output of the digital inputs ustroystva.2 decisive. The detector according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic sensor of seismic-acoustic vibrations contains a corrugated metal case, inside which a magnetic pendulum is suspended above a ferromagnetic element weighing (0.2-0.9) · 10 g, containing a signal winding and a communication winding perpendicular to each other .3. The detector according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic sensor of magnetic oscillations contains a brass body, inside which is installed a ferromagnetic element weighing (0.3-0.95) · 10 g, containing a signal winding and a communication winding perpendicular to each other. The detector according to claims 2 and 3, characterized in that the ferromagnetic elements of the sensors are made of a ferromagnetic alloy with a coercive force of 1.5-8 A / m. 5. The detector according to claim 1, characterized in that it is made with dimensions of not more than 115x60x35 mm, weighing not more than 320 g and power consumption of not more than 10 watts.

Description

Обнаружитель сейсямоакустических и магнитныхSeismic Acoustic and Magnetic Detector

Полезная модель относится к области геофизики, конкретно к обнаружителям сейсмоакустических и магнитных колебаний.The utility model relates to the field of geophysics, specifically to the detectors of seismic-acoustic and magnetic vibrations.

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.A known detector of seismic-acoustic and magnetic oscillations (Afanasyev Yu.V. Ferrozond. M., "Energy. 1969, p.), Containing a series-connected block of ferromagnetic sensors of seismic-acoustic and magnetic oscillations with signal windings of ferromagnetic elements and signal amplifiers, analog-to-digital converter , digital resolver and recorder. In this case, the amplifiers are designed according to the scheme of direct current amplifiers with compensators for drift of zero.

Недостатком известного обнаружителя является недостаточная чувствительность.A disadvantage of the known detector is the lack of sensitivity.

В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания обнаружителя сейсмоакустических колебаний и магнитных колебаний, конструкция которого позволяет повысить его чувствительностьThe basis of this utility model is the task of creating a detector of seismoacoustic vibrations and magnetic vibrations, the design of which allows to increase its sensitivity

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.The task accomplishment is achieved by the fact that in a detector containing a block of ferromagnetic sensors of seismic-acoustic and magnetic vibrations with signal windings and signal amplifiers, as well as containing a digital resolver and a recording device connected in series.

колебаний.fluctuations.

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.according to a utility model, it further comprises a pump generator, the first output of which is connected to potential inputs of the amplifiers of the sensor signals, the ferromagnetic elements of the sensors are equipped with excitation windings connected to the second output of the pump generator. In this case, the amplifiers of the sensor signals are made in the form of pulse amplifiers, and the ferromagnetic elements of the sensors are made of a ferromagnetic alloy with a coercive force of 1.5 - 8 A / m.

Введение указанных отличий позволяет:The introduction of these differences allows you to:

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,a) To use ferromagnetic sensors as waiting generators of pulse-code signals, which make it possible to estimate the energy of seismic-acoustic and magnetic disturbances not by the value of the analog signal at the output of the sensors, but by the number of pulses generated by the ferromagnet in the period between pump pulses,

б)Обеспечить возможность использования малошумящих импульсных усилителей и исключить необходимость использования усилителей постоянного тока, характеризующихся низким соотношением сигнал/шум,b) Provide the possibility of using low-noise pulse amplifiers and eliminate the need for DC amplifiers with a low signal to noise ratio,

в)Исключить необходимость использования преобразователей «аналог - цифра.c) Eliminate the need to use converters "analog - digital.

Указанные технические преимущества позволяют не только увеличить чувствительность обнаружителя, но и уменьшить его весогабаритные параметры.These technical advantages allow not only to increase the sensitivity of the detector, but also to reduce its weight and size parameters.

На фиг. представлена функциональная схема обнаружителя.In FIG. The functional diagram of the detector is presented.

22

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.The detector contains a block of ferromagnetic sensors of seismic acoustic 1 and magnetic 2 oscillations with signal windings 3 and excitation windings 4, respectively. Windings 3 and 4 are wound in two mutually perpendicular planes on a ferromagnetic element 5 of a ferromagnetic alloy with a coercive force of 1.5-8 A / m and a weight of 10 g, 10 g for sensor 1 and 2, respectively. The housings of the sensors 1 and 2 are made of non-magnetic material, such as brass. The housing of the sensor 1 of seismic-acoustic vibrations, unlike the sensor 2 of magnetic oscillations, is corrugated. Inside the sensor housing 1, a pendulum b with a magnet is suspended above the ferromagnetic element 5. The signal windings 3 of the sensors 1 and 2 are connected to the signal inputs of the respective pulse amplifiers 7, the potential inputs of which are connected to the second input of the pump generator 8, and the signal outputs are connected to the inputs of the digital resolving device 9. The deciding device 9 is made in the form of a microcontroller with a processor and a memory unit a separate printed circuit board for LSI, for example, type KR 1816 WITHOUT. The algorithm for processing the pulse-code signals of sensors 1 and 2, their correlation processing, decision criteria for detecting sources of seismic-acoustic and magnetic oscillations are recorded in a removable memory unit of controller 9. The output of device 9 is connected to the input of a recording device 10, including, for example, a siren connected in parallel , display and printer.

Работа обнаружителя состоит в следующем.The work of the detector is as follows.

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 уровняThe excitation winding 5 of the sensors 1 and 2 from the pump generator 8 is supplied with pump pulses of the ferromagnetic substance of element 5, for example, with a period of 4 seconds and a duration of 2 ms. In this case, the domains of the ferromagnetic substance of these sensors are distributed according to the corresponding energy levels. When seismic-acoustic and magnetic oscillations appear, for example, during an earthquake, the geomagnetic field oscillations accompanying the earthquake cause the domain 2 to drop domains from energy levels below the level that caused them

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 вызвавшегоmagnetic disturbance. In this case, the domains do not reset in the sensor 1 with a fixed pendulum 6 because of a significant excess of the magnetic field strength of the latter over the intensity of disturbances of the Earth's geomagnetic field. However, soil vibrations, appearing 4 years later after some time (due to the difference in the speeds of seismic-acoustic and magnetic vibrations) after the appearance of magnetic vibrations in sensor 1, cause oscillations of its pendulum b. Moreover, depending on the magnitude of the deviations of the pendulum, the level of the magnetic field in the ferromagnet 5 of sensor 1 changes. The domains are reset from the corresponding energy levels and sensor 1. The domains are dropped from each energy level of elements 5 of sensors 1 and 2, and corresponding impulse 3 appear in their windings EMF (series of pulses). The appearing number of pulses in the signal windings during the time between adjacent pump pulses characterizes the level of the cause

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. ДляTHEIR energy perturbation for the specified period (4 sec) of time. When 4 successive pulses from the generator 8 appear in the windings, the process of pumping and generating signals in the windings of 3 sensors 1 and 2 is repeated. The signals from the output of sensors 1 and 2 are fed to the signal inputs of the respective amplifiers 7. For

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.eliminating interference with the reception of useful signals, the potential inputs of the amplifiers 7 for the duration of the pump pulse generation are de-energized by applying pulses of the corresponding polarity to them from the second output of the pump generator 7. The amplified pulse-code signals from the outputs of the amplifiers 7 of the ferromagnetic sensor block are fed to the inputs of the digital deciding device 9. The device 9 performs a correlation processing of the received sensor signals and generates a signal about the detection of sources of seismic-acoustic and / or magnetic oscillations. Information about the type of the detected source and its characteristics from the memory unit of the controller 9 is issued by a pulse-sequential code to the recording device 10 and includes an audio detection signal. Simultaneously received information about the source parameters in real time is displayed on the indicator of the device 10 and, if necessary, is displayed by the operator on a printer for printing.

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, напримерThis utility model is not limited to the above example of its implementation. Within the framework of this utility model, for solving additional problems of determining the coordinates of sources of seismic-acoustic and magnetic disturbances, for example

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.earthquake centers. The number of sensors 1 and 2 connected to the device 9 can be increased up to tens of hundreds of units depending on the required accuracy of coordinate measurement, wire lines between the elements 7 and 9, 9 and 10 can be replaced with radio lines.

Авторами изготовлен опытный образец обнаружителя с размерами 115x60x35 мм, весом 320 г и -потребляемой мощностью - 10 Вт. Готовится промышленное освоение обнаружителя.The authors made a prototype detector with dimensions 115x60x35 mm, weight 320 g and power consumption - 10 watts. The industrial development of the detector is being prepared.

Claims (5)

1. Обнаружитель сейсмоакустических и магнитных колебаний, содержащий блок ферромагнитных датчиков сейсмоакустических и магнитных колебаний с сигнальными обмотками и усилителями сигналов, а также содержащий последовательно соединенные цифровое решающее устройство и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что он дополнительно содержит генератор накачки, первый выход которого соединен с потенциальными входами усилителей сигналов датчиков, ферромагнитные элементы датчиков снабжены обмотками возбуждения, соединенными со вторым выходом генератора накачки, причем усилители сигналов выполнены в виде импульсных усилителей и соединены по выходу непосредственно с входами цифрового решающего устройства.1. The detector of seismic-acoustic and magnetic vibrations, containing a block of ferromagnetic sensors of seismic-acoustic and magnetic vibrations with signal windings and signal amplifiers, and also containing a series-connected digital solver and recording device, characterized in that it further comprises a pump generator, the first output of which is connected to potential inputs of the amplifiers of the sensor signals, the ferromagnetic elements of the sensors are equipped with field windings connected to the second Exit pump generator, and signal amplifiers are in the form of pulse amplifiers are connected directly to the output of the digital inputs of the decision unit. 2. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитный датчик сейсмоакустических колебаний содержит гофрированный металлический корпус, внутри которого подвешен магнитный маятник над ферромагнитным элементом массой (0,2-0,9)·10^-3 г, содержащим перпендикулярно ориентированные между собой сигнальную обмотку и обмотку связи.2. The detector according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic sensor of seismic-acoustic vibrations contains a corrugated metal case, inside of which a magnetic pendulum is suspended above a ferromagnetic element weighing (0.2-0.9) · 10 ^-3 g, containing perpendicularly oriented to each other signal winding and communication winding. 3. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитный датчик магнитных колебаний содержит латунный корпус, внутри которого установлен ферромагнитный элемент массой (0,3-0,95)·10^-4 г, содержащим перпендикулярно ориентированные между собой сигнальную обмотку и обмотку связи.3. The detector according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic sensor of magnetic vibrations contains a brass body, inside which is installed a ferromagnetic element weighing (0.3-0.95) · 10 ^-4 g, containing a signal winding and a winding perpendicular to each other communication. 4. Обнаружитель по пп.2 и 3, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы датчиков выполнены из ферромагнитного сплава с коэрцитивной силой 1,5-8 А/м. 4. The detector according to claims 2 and 3, characterized in that the ferromagnetic elements of the sensors are made of a ferromagnetic alloy with a coercive force of 1.5-8 A / m. 5. Обнаружитель по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с размерами не более 115х60х35 мм, весом не более 320 г и потребляемой мощностью не более 10^-2 Вт.

5. The detector according to claim 1, characterized in that it is made with dimensions of not more than 115x60x35 mm, weighing not more than 320 g and power consumption not more than 10 ^-2 W.