RU2477501C1 - Seismometer - Google Patents
Seismometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477501C1 RU2477501C1 RU2011139602/28A RU2011139602A RU2477501C1 RU 2477501 C1 RU2477501 C1 RU 2477501C1 RU 2011139602/28 A RU2011139602/28 A RU 2011139602/28A RU 2011139602 A RU2011139602 A RU 2011139602A RU 2477501 C1 RU2477501 C1 RU 2477501C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitive sensor
- electrodes
- magnetic
- additional
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области гравиинерциальных измерений, а именно к сейсмометрии.The invention relates to measuring technique, in particular to the field of gravitational inertial measurements, namely to seismometry.
Известен сейсмометр (см., например, "Сейсмические приборы", М.: Наука, 1975, вып.8, с.13-18), содержащий основание, на котором посредством двух упругих элементов установлены инертная масса и катушка; магнитную систему, включающую последовательно соединенные магнитопровод, постоянный магнит и полюсный наконечник, причем катушка помещена в рабочем зазоре между магнитопроводом и полюсным наконечником, а также винтовую пружину, прикрепленную одним концом к основанию, а другим - к инертной массе.A known seismometer (see, for example, "Seismic Instruments", M .: Nauka, 1975, issue 8, p.13-18), containing a base on which an inertial mass and a coil are installed by means of two elastic elements; a magnetic system including a series-connected magnetic circuit, a permanent magnet and a pole piece, the coil being placed in the working gap between the magnetic circuit and the pole piece, and a coil spring attached at one end to the base and the other to an inert mass.
Этот сейсмометр не обеспечивает высокие метрологические характеристики, т.к. отсутствие в нем датчика перемещений инертной массы делает невозможным создание прибора с эффективными отрицательными обратными связями.This seismometer does not provide high metrological characteristics, as the absence of an inertial mass displacement sensor in it makes it impossible to create a device with effective negative feedbacks.
Известен сейсмометр (см., например, Трифонов Н.В. "Сейсмическая станция ССМ", Техническое описание, М.: ИФЗ РАН, 80), содержащий: основание, на котором посредством двух упругих элементов установлены инертная масса и катушка; магнитную систему, включающую последовательно соединенные магнитопровод, постоянный магнит и полюсный наконечник, причем катушка помещена в рабочем зазоре между магнитопроводом и полюсным наконечником; винтовую пружину, прикрепленную одним концом к основанию, а другим - к инертной массе, емкостной датчик перемещений, выходной электрод которого соединен с инертной массой, а два электрода возбуждения - с основанием; генератор синусоидальных электрических колебаний, два выхода которого соединены с электродами возбуждения емкостного датчика; усилитель, соединенный первым входом с выходным электродом емкостного датчика, вторым входом - с выходами генератора синусоидальных колебаний, а выходом - с катушкой.A known seismometer (see, for example, Trifonov N.V. “SSM Seismic Station”, Technical Description, Moscow: IFZ RAS, 80), comprising: a base on which an inertial mass and a coil are mounted by means of two elastic elements; a magnetic system including a series-connected magnetic circuit, a permanent magnet and a pole piece, the coil being placed in the working gap between the magnetic circuit and the pole piece; a coil spring attached at one end to the base and the other to an inert mass, a capacitive displacement transducer, the output electrode of which is connected to the inert mass, and two excitation electrodes to the base; a sinusoidal electrical oscillation generator, the two outputs of which are connected to the excitation electrodes of the capacitive sensor; an amplifier connected to the output electrode of the capacitive sensor by the first input, the second input to the outputs of the sinusoidal oscillator, and the output to the coil.
Этот сейсмометр содержит отрицательную обратную связь, в состав которой входят емкостной датчик перемещений, усилитель и катушка, и обеспечивает более высокие метрологические характеристики, но имеет значительные габариты, обусловленные тем, что инертная масса, магнитная система, емкостной датчик перемещений и пружина выполнены на отдельных конструктивных элементах.This seismometer contains negative feedback, which includes a capacitive displacement sensor, amplifier and coil, and provides higher metrological characteristics, but has significant dimensions due to the inert mass, magnetic system, capacitive displacement sensor and spring are made on separate structural elements.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сейсмометр (см. патент RU №2159449, кл. G01V 1/16, 1999 г.). Этот сейсмометр содержит основание, два упругих элемента, две магнитные системы, состоящие из последовательно соединенных цилиндрических магнитопровода, постоянного магнита и полюсного наконечника, катушки, расположенные между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем, а также усилитель, соединенный выходом со входом катушки, диэлектрические цилиндрический корпус, прокладку и кронштейн, емкостной датчик перемещений с тремя выходными и двумя возбуждающими электродами, генератор синусоидальных колебаний и два магнитомягких стержня, закрепленных в диэлектрическом корпусе соосно с продольной осью магнитных систем и помещенных коническими концами в отверстиях на торцевых частях магнитных систем, выходные электроды емкостного датчика перемещений расположены на внутренней поверхности диэлектрического цилиндрического корпуса, закрепленного по внешней поверхности на основании, магнитные системы соединены встречно, изолированы одна от другой диэлектрической прокладкой и посредством диэлектрического кронштейна и двух упругих элементов закреплены на основании и размещены внутри диэлектрического цилиндрического корпуса, внутри которого установлена также многосекционная катушка, размещенная на каркасе, закрепленном в диэлектрическом цилиндрическом корпусе, усилитель выполнен с дополнительными входами и дополнительными выходами, причем первый вход усилителя соединен с первым выходным электродом емкостного датчика перемещений, второй и третий электроды которого расположены соосно по обе стороны от первого выходного электрода и соединены с дополнительными входами усилителя, второй и третий входы которого подключены к выходам генератора синусоидальных колебаний, соединенным электрически с магнитопроводами двух магнитных систем, являющимися двумя возбуждающими электродами емкостного датчика перемещений, дополнительные выходы усилителя подключены к секциям многосекционной катушки. Инертная масса сейсмометра состоит из двух магнитных систем и кронштейна, соединяющего их. В этом сейсмометре емкостной датчик перемещений образован тремя выходными электродами, расположенными на внутренней поверхности диэлектрического цилиндрического корпуса и двумя входными возбуждающими электродами, в качестве которых используются две соединенные встречно и изолированные друг от друга магнитные системы. В сравнении с указанными выше изобретениями данный сейсмометр обладает более высокими метрологическими характеристиками и меньшими габаритами.The closest in technical essence to the proposed one is a seismometer (see patent RU No. 2159449, class G01V 1/16, 1999). This seismometer contains a base, two elastic elements, two magnetic systems consisting of a series-connected cylindrical magnetic core, a permanent magnet and a pole tip, coils located between the magnetic cores and pole tips of the magnetic systems, as well as an amplifier connected to the output of the coil input, a dielectric cylindrical body , gasket and bracket, capacitive displacement sensor with three output and two exciting electrodes, a sine oscillator and two magnets soft rods fixed in the dielectric housing coaxially with the longitudinal axis of the magnetic systems and placed with conical ends in the holes on the end parts of the magnetic systems, the output electrodes of the capacitive displacement sensor are located on the inner surface of the dielectric cylindrical body, fixed on the outer surface on the base, the magnetic systems are connected in opposite, insulated from one another by a dielectric gasket and secured by means of a dielectric bracket and two elastic elements on the base and placed inside a dielectric cylindrical body, inside which there is also a multi-section coil placed on a frame fixed in a dielectric cylindrical body, the amplifier is made with additional inputs and additional outputs, the first input of the amplifier being connected to the first output electrode of the capacitive displacement sensor, the second and the third electrodes of which are located coaxially on both sides of the first output electrode and are connected to additional inputs of the amplifier, Torah and third inputs are connected to the outputs of sine wave generator connected electrically to the magnetic cores of the two magnetic systems, which are two electrodes exciting a capacitive displacement sensor, the additional amplifier outputs are connected to the sections of the I.S. coil. The inertial mass of the seismometer consists of two magnetic systems and an arm connecting them. In this seismometer, a capacitive displacement transducer is formed by three output electrodes located on the inner surface of the dielectric cylindrical body and two input exciting electrodes, which are used as two opposed and isolated from each other magnetic systems. In comparison with the above inventions, this seismometer has higher metrological characteristics and smaller dimensions.
Недостаток прототипа заключается в отсутствии дистанционного центрирования и арретирования инертной массы сейсмометра, что при смещении инертной массы вызывает ухудшение соотношения сигнал-шум на выходе сейсмометра, а также в низком уровне отношения сигнал-шум из-за малых площадей перекрытия емкостного датчика перемещений и соответственно в недостаточной точности измерения сейсмических воздействий. Это обусловлено следующим.The disadvantage of the prototype is the lack of remote centering and arresting the inertial mass of the seismometer, which when shifting the inertial mass causes a deterioration of the signal-to-noise ratio at the output of the seismometer, as well as a low signal-to-noise ratio due to the small overlap areas of the capacitive displacement sensor and, accordingly, inadequate accuracy of measurement of seismic effects. This is due to the following.
Выходной сигнал емкостного датчика перемещений и сейсмометра пропорционален разности площадей перекрытия между выходными электродами датчика и поверхностями магнитных системThe output signal of the capacitive displacement sensor and the seismometer is proportional to the difference in the overlap area between the output electrodes of the sensor and the surfaces of the magnetic systems
где S1, S2 - соответственно площади перекрытия между магнитными системами и выходными электродами;where S 1 , S 2 - respectively, the overlap area between the magnetic systems and the output electrodes;
Uвозб - напряжение возбуждения емкостного датчика перемещений;U exc - excitation voltage of a capacitive displacement sensor;
ΔХ - перемещения инертной массы;ΔХ - displacement of inert mass;
l0 - длина начального перекрытия электродов.l 0 - the length of the initial overlap of the electrodes.
При напряжении собственных шумов сейсмометра, определяемом уровнем собственных шумов первого усилительного каскада, соотношение сигнал/шум улучшается с увеличением напряжения возбуждения и числа групп из трех электродов каждая. При увеличении количества электродов соединение вместе четных электродов всех групп и соединение нечетных электродов увеличивает коэффициент передачи емкостного датчика за счет образования аналогичных конфигураций из трех электродов между группами.When the intrinsic noise voltage of the seismometer is determined by the intrinsic noise level of the first amplifier stage, the signal-to-noise ratio improves with increasing excitation voltage and the number of groups of three electrodes each. With an increase in the number of electrodes, connecting together even electrodes of all groups and connecting odd electrodes increases the transmission coefficient of a capacitive sensor due to the formation of similar configurations of three electrodes between groups.
Другим эффективным способом увеличения коэффициента передачи является введение торцевых электродов емкостного датчика, так как в этом случае емкость обратно пропорциональна величине зазора между электродами.Another effective way to increase the transfer coefficient is to introduce the end electrodes of the capacitive sensor, since in this case the capacitance is inversely proportional to the gap between the electrodes.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является дистанционное арретирование и центрирование инертной массы сейсмометра, увеличение площадей перекрытия емкостного датчика перемещений и, как следствие, повышение отношения сигнал-шум на выходе сейсмометра и, соответственно, повышение точности измерений сейсмических воздействий.The technical result provided by the claimed invention is remote arresting and centering of the inertial mass of the seismometer, an increase in the overlap area of the capacitive displacement sensor and, as a result, an increase in the signal-to-noise ratio at the output of the seismometer and, accordingly, an increase in the accuracy of measurements of seismic effects.
Технический результат достигается тем, что в сейсмометр, содержащий основание, два упругих элемента, кронштейн, две магнитные системы, состоящие из последовательно соединенных цилиндрических магнитопровода, постоянного магнита и полюсного наконечника, многосекционную катушку, расположенную между магнитопроводами и полюсными наконечниками магнитных систем, генератор синусоидальных колебаний, усилитель, соединенный выходами со входами многосекционной катушки, а первым входом и вторым входом соединенный с генератором синусоидальных колебаний, цилиндрический корпус, первую диэлектрическую прокладку, емкостной датчик с возбуждающими электродами, первым выходным электродом и вторым выходным электродом, соединенными с третьим входом и четвертым входом усилителя, два магнитомягких стержня, закрепленных в цилиндрическом корпусе соосно с продольной осью магнитных систем и помещенных коническими концами в отверстиях на торцевых частях магнитных систем, выходные электроды емкостного датчика расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, закрепленного по внешней поверхности на основании, магнитные системы соединены встречно и посредством кронштейна и двух упругих элементов закреплены на основании и размещены внутри цилиндрического корпуса, внутри которого установлена также многосекционная катушка, размещенная на каркасе, закрепленном в цилиндрическом корпусе, дополнительно содержит трансформатор, вторую диэлектрическую прокладку, размещенную между корпусом и выходными электродами емкостного датчика, соединенные вместе четные дополнительные возбуждающие электроды и соединенные вместе нечетные дополнительные возбуждающие электроды емкостного датчика, размещенные на магнитопроводах и изолированные от магнитопроводов первой диэлектрической прокладкой, соединенные вместе четные дополнительные выходные электроды и соединенные вместе нечетные дополнительные выходные электроды емкостного датчика, первый торцевой выходной электрод емкостного датчика, изолированный от корпуса первой торцевой диэлектрической прокладкой, первый торцевой возбуждающий электрод емкостного датчика, изолированный от магнитной системы второй торцевой диэлектрической прокладкой, второй торцевой возбуждающий электрод емкостного датчика, изолированный от магнитной системы третьей торцевой диэлектрической прокладкой, второй торцевой выходной электрод емкостного датчика, изолированный от корпуса четвертой торцевой диэлектрической прокладкой, втулку, связанную с полюсными наконечниками и электропривод, связанный с магнитомягкими стержнями, а усилитель выполнен дифференциальным с пятым входом и шестым входом, причем пятый вход усилителя соединен с дополнительными четными выходными электродами емкостного датчика и со вторым торцевым выходным электродом емкостного датчика, шестой вход усилителя соединен с дополнительными нечетными выходными электродами емкостного датчика и с первым торцевым выходным электродом емкостного датчика, первый и второй торцевые возбуждающие электроды емкостного датчика подключены к четным дополнительным возбуждающим электродам емкостного датчика, трансформатор подключен входами к генератору синусоидальных колебаний, а выходами подключен к четным и нечетным дополнительным возбуждающим электродам емкостного датчика.The technical result is achieved by the fact that in a seismometer containing a base, two elastic elements, an arm, two magnetic systems consisting of a series-connected cylindrical magnetic core, a permanent magnet and a pole tip, a multi-section coil located between the magnetic cores and pole tips of the magnetic systems, a sinusoidal oscillation generator , an amplifier connected by outputs to the inputs of a multi-section coil, and by a first input and a second input connected to a sinusoidal generator oscillations, a cylindrical body, a first dielectric gasket, a capacitive sensor with exciting electrodes, a first output electrode and a second output electrode connected to the third input and fourth input of the amplifier, two soft magnetic rods fixed in a cylindrical body coaxially with the longitudinal axis of the magnetic systems and placed by conical ends in the holes on the end parts of the magnetic systems, the output electrodes of the capacitive sensor are located on the inner surface of the cylindrical housing, fixed on the outer surface of the base, the magnetic systems are connected in an opposing manner and, by means of an arm and two elastic elements, are fixed on the base and placed inside a cylindrical body, inside of which there is also a multi-section coil placed on a frame fixed in a cylindrical body, further comprises a transformer, a second dielectric spacer, located between the housing and the output electrodes of the capacitive sensor, even odd additional exciting electrodes connected together and connected together odd additional exciting electrodes of the capacitive sensor located on the magnetic cores and isolated from the magnetic cores by the first dielectric gasket, connected together even even additional output electrodes and connected together the odd additional output electrodes of the capacitive sensor, the first end output electrode of the capacitive sensor isolated from the housing by the first end dielectric gasket , first end capacitive sensor excitation electrode isolated from magnetic the systems are the second end dielectric gasket, the second end capacitive sensor excitation electrode isolated from the magnetic system by the third end dielectric gasket, the second end capacitive sensor output electrode isolated from the body by the fourth end dielectric gasket, a sleeve connected to the pole pieces and an electric drive connected to the soft magnetic rods and the amplifier is made differential with a fifth input and a sixth input, and the fifth input of the amplifier is connected to an additional with even output electrodes of the capacitive sensor and with a second end output electrode of the capacitive sensor, the sixth input of the amplifier is connected to additional odd output electrodes of the capacitive sensor and the first end output electrode of the capacitive sensor, the first and second end excitation electrodes of the capacitive sensor are connected to even additional electrodes of the capacitive sensor sensor, the transformer is connected by inputs to a sine wave generator, and the outputs are connected to even and odd additional exciting electrodes of the capacitive sensor.
Такое выполнение сейсмометра обеспечивает дистанционное арретирование и центрирование инертной массы сейсмометра и повышение отношения сигнал-шум на его выходе за счет введения в конструкцию сейсмометра трансформатора, второй диэлектрической прокладки, размещенной между корпусом и выходными электродами емкостного датчика, соединенных вместе четных дополнительных возбуждающих электродов и соединенных вместе нечетных дополнительных возбуждающих электродов емкостного датчика, размещенных на магнитопроводах и изолированных от магнитопроводов первой диэлектрической прокладкой, соединенных вместе четных дополнительных выходных электродов и соединенных вместе нечетных дополнительных выходных электродов емкостного датчика, первого торцевого выходного электрода емкостного датчика, изолированного от корпуса первой торцевой диэлектрической прокладкой, первого торцевого возбуждающего электрода емкостного датчика, изолированного от магнитной системы второй торцевой диэлектрической прокладкой, второго торцевого возбуждающего электрода емкостного датчика, изолированного от магнитной системы третьей торцевой диэлектрической прокладкой, второго торцевого выходного электрода емкостного датчика, изолированного от корпуса четвертой торцевой диэлектрической прокладкой, втулки, связанной с полюсными наконечниками, электропривода, связанного с магнитомягкими стержнями и выполнения усилителя дифференциальным с пятым входом и шестым входом, причем пятый вход усилителя соединен с дополнительными четными выходными электродами и со вторым торцевым выходным электродом емкостного датчика, шестой вход усилителя соединен с дополнительными нечетными выходными электродами емкостного датчика и с первым торцевым выходным электродом емкостного датчика, первый и второй торцевые возбуждающие электроды емкостного датчика подключены к четным дополнительным возбуждающим электродам емкостного датчика, трансформатор подключен входами к генератору синусоидальных колебаний, а выходами подключен к четным и нечетным дополнительным возбуждающим электродам емкостного датчика.This embodiment of the seismometer provides remote seizure and centering of the inertial mass of the seismometer and an increase in the signal-to-noise ratio at its output due to the introduction of a transformer in the seismometer design, a second dielectric strip placed between the housing and the output electrodes of the capacitive sensor, coupled even even additional exciting electrodes and connected together odd additional exciting electrodes of the capacitive sensor located on the magnetic cores and isolated from the mag of nitro-wires by the first dielectric gasket, even odd additional output electrodes connected together and odd additional output electrodes of the capacitive sensor connected together, the first end output electrode of the capacitive sensor isolated from the housing by the first end dielectric gasket, the first end excitation electrode of the capacitive sensor isolated from the magnetic system of the second end dielectric gasket, second end exciting electrode of the capacitive sensor, from a third end dielectric gasket from the magnetic system, a second capacitive sensor end electrode isolated from the fourth dielectric end housing, a sleeve connected to the pole pieces, an electric drive connected to magnetically soft rods and a differential amplifier with a fifth input and a sixth input, the fifth the amplifier input is connected to additional even output electrodes and to the second end output electrode of the capacitive sensor, the sixth in The amplifier is connected to additional odd output electrodes of the capacitive sensor and to the first end output electrode of the capacitive sensor, the first and second end excitation electrodes of the capacitive sensor are connected to even additional exciting electrodes of the capacitive sensor, the transformer is connected to the inputs to the sine wave generator, and the outputs are connected to even and odd additional exciting electrodes of the capacitive sensor.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого сейсмометра.The drawing shows a functional diagram of the proposed seismometer.
Принятые обозначения:Accepted designations:
1 - основание; 2 - упругие элементы; 3 - кронштейн; 4 - магнитные системы; 5 - магнитопровод; 6 - постоянный магнит; 7 - полюсный наконечник; 8 - многосекционная катушка; 9 - генератор синусоидальных колебаний; 10 - усилитель; 11 - первый вход усилителя; 12 - второй вход усилителя; 13 - цилиндрический корпус; 14 - первая диэлектрическая прокладка; 15 - емкостной датчик; 16 - возбуждающие электроды емкостного датчика; 17 - первый выходным электрод; 18 - второй выходной электрод; 19 - третий вход усилителя; 20 - четвертый вход усилителя; 21 - магнитомягкие стержни; 22 - каркас; 23 - трансформатор; 24 - вторая диэлектрическая прокладка; 25 - четные дополнительные возбуждающие электроды; 26 - нечетные дополнительные возбуждающие электроды; 27 - четные дополнительные выходные электроды; 28 - нечетные дополнительные выходные электроды; 29 - первый торцевой выходной электрод емкостного датчика; 30 - первая торцевая диэлектрическая прокладка; 31 - первый торцевой возбуждающий электрод емкостного датчика; 32 - вторая торцевая диэлектрическая прокладка; 33 - второй торцевой возбуждающий электрод емкостного датчика; 34 - третья торцевая диэлектрическая прокладка; 35 - второй торцевой выходной электрод емкостного датчика; 36 - четвертая торцевая диэлектрическая прокладка; 37 - втулка; 38 - электропривод; 39 - пятый вход усилителя; 40 - шестой вход усилителя.1 - base; 2 - elastic elements; 3 - bracket; 4 - magnetic systems; 5 - magnetic circuit; 6 - permanent magnet; 7 - pole tip; 8 - multi-section coil; 9 - generator of sinusoidal oscillations; 10 - amplifier; 11 - the first input of the amplifier; 12 - the second input of the amplifier; 13 - cylindrical body; 14 - the first dielectric strip; 15 - capacitive sensor; 16 - exciting electrodes of a capacitive sensor; 17 - the first output electrode; 18 - second output electrode; 19 - the third input of the amplifier; 20 - the fourth input of the amplifier; 21 - soft magnetic rods; 22 - frame; 23 - transformer; 24 - the second dielectric strip; 25 - even additional exciting electrodes; 26 - odd additional exciting electrodes; 27 - even additional output electrodes; 28 - odd additional output electrodes; 29 - the first end output electrode of the capacitive sensor; 30 - the first end dielectric gasket; 31 is a first end excitation electrode of a capacitive sensor; 32 - the second end dielectric gasket; 33 - the second end exciting electrode of the capacitive sensor; 34 - third end dielectric gasket; 35 - the second end output electrode of the capacitive sensor; 36 - fourth end dielectric gasket; 37 - sleeve; 38 - electric drive; 39 - the fifth input of the amplifier; 40 - the sixth input of the amplifier.
Сейсмометр содержит основание 1, два упругих элемента 2, кронштейн 3, две магнитные системы 4, состоящие из последовательно соединенных цилиндрических магнитопровода 5, постоянного магнита 6 и полюсного наконечника 7, многосекционную катушку 8, расположенную между магнитопроводами 5 и полюсными наконечниками 7 магнитных систем 4, генератор синусоидальных колебаний 9, усилитель 10, соединенный выходами со входами многосекционной катушки 8, а первым входом 11 и вторым входом 12 соединенный с генератором синусоидальных колебаний 9, цилиндрический корпус 13, первую диэлектрическую прокладку 14, емкостной датчик 15 с возбуждающими электродами 16, первым выходным электродом 17 и вторым выходным электродом 18, соединенными с третьим входом 19 и четвертым входом 20 усилителя 10, два магнитомягких стержня 21, закрепленных в цилиндрическом корпусе 13 соосно с продольной осью магнитных систем 4 и помещенных коническими концами в отверстиях на торцевых частях магнитных систем 4, выходные электроды емкостного датчика 15 расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 13, закрепленного по внешней поверхности на основании 1, магнитные системы 4 соединены встречно и посредством кронштейна 3 и двух упругих элементов 2 закреплены на основании 1 и размещены внутри цилиндрического корпуса 13, внутри которого установлена также многосекционная катушка 8, размещенная на каркасе 22, закрепленном в цилиндрическом корпусе 13, трансформатор 23, вторую диэлектрическую прокладку 24, размещенную между цилиндрическим корпусом 13 и выходными электродами емкостного датчика 15, соединенные вместе четные дополнительные возбуждающие электроды 25 и соединенные вместе нечетные дополнительные возбуждающие электроды 26 емкостного датчика 15, размещенные на магнитопроводах 5 и изолированные от магнитопроводов первой диэлектрической прокладкой 14, соединенные вместе четные дополнительные выходные электроды 27 и соединенные вместе нечетные дополнительные выходные электроды 28 емкостного датчика 15, первый торцевой выходной электрод 29 емкостного датчика 15, изолированный от корпуса первой торцевой диэлектрической прокладкой 30, первый торцевой возбуждающий электрод 31 емкостного датчика 15, изолированный от магнитной системы второй торцевой диэлектрической прокладкой 32, второй торцевой возбуждающий электрод 33 емкостного датчика 15, изолированный от магнитной системы третьей торцевой диэлектрической прокладкой 34, второй торцевой выходной электрод 35 емкостного датчика 15, изолированный от корпуса четвертой торцевой диэлектрической прокладкой 36, втулку 37, связанную с полюсными наконечниками 7, и электропривод 38, связанный с магнитомягкими стержнями 21, а усилитель 10 выполнен дифференциальным с пятым входом 39 и шестым входом 40, причем пятый вход усилителя 10 соединен с дополнительными четными выходными электродами 27 емкостного датчика 15 и со вторым торцевым выходным электродом 35 емкостного датчика, шестой вход усилителя соединен с дополнительными нечетными выходными электродами 28 емкостного датчика 15 и с первым торцевым выходным электродом 29 емкостного датчика, первый и второй торцевые возбуждающие электроды 31, 33 емкостного датчика 15 подключены к четным дополнительным возбуждающим электродам 25 емкостного датчика 15, трансформатор 23 подключен входами к генератору синусоидальных колебаний 9, а выходами подключен к четным и нечетным дополнительным возбуждающим электродам 25, 26 емкостного датчика 15, шестой вход усилителя 10 соединен с дополнительными нечетными выходными электродами 28 емкостного датчика 15, трансформатор 23 подключен входами к генератору синусоидальных колебаний 9, а выходами подключен к четным и нечетным дополнительным возбуждающим электродам 25, 26 емкостного датчика 15.A seismic meter contains a base 1, two elastic elements 2, an arm 3, two magnetic systems 4, consisting of a series-connected cylindrical magnetic circuit 5, a permanent magnet 6 and a pole tip 7, a multi-section coil 8 located between the magnetic cores 5 and pole tips 7 of the magnetic systems 4, a sinusoidal oscillator 9, an amplifier 10 connected by outputs to the inputs of a multi-section coil 8, and a first input 11 and a second input 12 connected to a sinusoidal oscillator 9, cylindrical to housing 13, the first dielectric gasket 14, the capacitive sensor 15 with the exciting electrodes 16, the first output electrode 17 and the second output electrode 18 connected to the third input 19 and the fourth input 20 of the amplifier 10, two soft magnetic rod 21 fixed in a cylindrical housing 13 coaxially with the longitudinal axis of the magnetic systems 4 and placed with conical ends in the openings on the end parts of the magnetic systems 4, the output electrodes of the capacitive sensor 15 are located on the inner surface of the cylindrical body 13, mounted on an external surface on the base 1, the magnetic systems 4 are connected in an opposing manner and, by means of an arm 3 and two elastic elements 2, are fixed on the base 1 and placed inside the cylindrical body 13, inside which there is also a multi-section coil 8 placed on the frame 22 fixed in the cylindrical body 13, a transformer 23, a second dielectric gasket 24, located between the cylindrical body 13 and the output electrodes of the capacitive sensor 15, coupled together even additional exciting electrodes 25 and Odd additional excitation electrodes 26 of the capacitive sensor 15 located on the magnetic circuits 5 and isolated from the magnetic circuits by the first dielectric strip 14, the even additional output electrodes 27 connected together and the odd additional output electrodes 28 of the capacitive sensor 15 connected together, the first end output electrode 29 of the capacitive sensor 15, isolated from the housing by the first end dielectric gasket 30, the first end excitation electrode 31 of the capacitive sensor 15, from isolated from the magnetic system by the second end dielectric gasket 32, the second end excitation electrode 33 of the capacitive sensor 15, isolated from the magnetic system by the third end dielectric gasket 34, the second end output electrode 35 of the capacitive sensor 15, isolated from the housing by the fourth end dielectric gasket 36, the sleeve 37, connected with the pole pieces 7, and an electric drive 38 connected with soft magnetic rods 21, and the amplifier 10 is made differential with a fifth input 39 and a sixth input 40, p what is the fifth input of the amplifier 10 is connected to additional even output electrodes 27 of the capacitive sensor 15 and to the second end output electrode 35 of the capacitive sensor, the sixth input of the amplifier is connected to additional odd output electrodes 28 of the capacitive sensor 15 and to the first end output electrode 29 of the capacitive sensor, the first and the second end exciting electrodes 31, 33 of the capacitive sensor 15 are connected to even additional exciting electrodes 25 of the capacitive sensor 15, the transformer 23 is connected by inputs to the generator the ru of sinusoidal oscillations 9, and the outputs are connected to even and odd additional exciting electrodes 25, 26 of the capacitive sensor 15, the sixth input of the amplifier 10 is connected to additional odd output electrodes 28 of the capacitive sensor 15, the transformer 23 is connected by inputs to the sinusoidal oscillator 9, and the outputs are connected to even and odd additional exciting electrodes 25, 26 of the capacitive sensor 15.
Сейсмометр работает следующим образом.A seismometer works as follows.
При движении основания 1 происходит перемещение двух магнитных систем 4, т.е. инертной массы сейсмометра, относительно цилиндрического корпуса 13. Эти перемещения отслеживаются емкостным датчиком 15 посредством выработки электрических сигналов переменного тока на выходных электродах емкостного датчика 15. Наличие соединенных вместе четных и соединенных вместе нечетных дополнительных выходных 27, 28 и возбуждающих электродов 25, 26, а также первого и второго торцевых выходных 29, 35 и возбуждающих электродов 31, 33 емкостного датчика 15 позволяет увеличить коэффициент передачи емкостного датчика. Наличие трансформатора 23 позволяет увеличить напряжение питания возбуждающих электродов 25, 26 и увеличить амплитуду полезного сигнала, что приводит к увеличению соотношения сигнал/шум. В усилителе 10 этот сигнал переменного тока выпрямляется посредством опорных сигналов с выходов генератора синусоидальных колебаний 9, формируется с помощью корректирующих цепей, усиливается и поступает в соответствующие секции многосекционной катушки 8. Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь в сейсмометре. Формирование сигнала отрицательной обратной связи осуществляется параллельно включенными корректирующими цепями. Электропривод 38 перемещает магнитомягкие стержни 21 относительно корпуса 13 и обеспечивает дистанционное центрирование, а также арретирование инертной массы сейсмометра с помощью втулки 37.When the base 1 moves, two magnetic systems 4 move, i.e. the inertial mass of the seismometer relative to the cylindrical body 13. These movements are monitored by the capacitive sensor 15 by generating electrical alternating current signals at the output electrodes of the capacitive sensor 15. The odd additional output 27, 28 and the exciting electrodes 25, 26 connected together and the excitation electrodes 25, as well the first and second end output 29, 35 and the exciting electrodes 31, 33 of the capacitive sensor 15 allows you to increase the transmission coefficient of the capacitive sensor. The presence of the transformer 23 allows you to increase the supply voltage of the exciting electrodes 25, 26 and increase the amplitude of the useful signal, which leads to an increase in the signal-to-noise ratio. In the amplifier 10, this AC signal is rectified by reference signals from the outputs of the sinusoidal oscillator 9, generated using corrective circuits, amplified and fed to the corresponding sections of the multi-section coil 8. Thus, negative feedback is obtained in the seismometer. The formation of a negative feedback signal is carried out in parallel with the included corrective circuits. The electric drive 38 moves the soft magnetic rods 21 relative to the housing 13 and provides remote centering, as well as arresting the inert mass of the seismometer using the sleeve 37.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139602/28A RU2477501C1 (en) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | Seismometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139602/28A RU2477501C1 (en) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | Seismometer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2477501C1 true RU2477501C1 (en) | 2013-03-10 |
Family
ID=49124284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011139602/28A RU2477501C1 (en) | 2011-09-29 | 2011-09-29 | Seismometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2477501C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627995C1 (en) * | 2013-12-31 | 2017-08-14 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Geophone with tuned resonant frequency |
| RU2658117C1 (en) * | 2015-03-25 | 2018-06-19 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Seismic receiver with magnetic oscillation damping system |
| RU2717165C1 (en) * | 2019-06-13 | 2020-03-18 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Seismic sensor |
| RU2738733C1 (en) * | 2020-03-12 | 2020-12-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Seismic sensor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412317A (en) * | 1979-12-21 | 1983-10-25 | De Regt Special Cable B.V. | Transducer for picking up mechanical vibrations, in particular seismic waves, and a seismic measuring system including such a transducer |
| RU2188438C1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-08-27 | ООО "Мировые технологии" | Seismometer with system of automatic phase control over period of natural oscillations |
| RU2237913C1 (en) * | 2003-06-18 | 2004-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" | Seismometer |
| RU2263332C1 (en) * | 2004-07-23 | 2005-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Seismometer |
| RU2386151C1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Seismometre |
-
2011
- 2011-09-29 RU RU2011139602/28A patent/RU2477501C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412317A (en) * | 1979-12-21 | 1983-10-25 | De Regt Special Cable B.V. | Transducer for picking up mechanical vibrations, in particular seismic waves, and a seismic measuring system including such a transducer |
| RU2188438C1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-08-27 | ООО "Мировые технологии" | Seismometer with system of automatic phase control over period of natural oscillations |
| RU2237913C1 (en) * | 2003-06-18 | 2004-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" | Seismometer |
| RU2263332C1 (en) * | 2004-07-23 | 2005-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Seismometer |
| RU2386151C1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Seismometre |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627995C1 (en) * | 2013-12-31 | 2017-08-14 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Geophone with tuned resonant frequency |
| RU2658117C1 (en) * | 2015-03-25 | 2018-06-19 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Seismic receiver with magnetic oscillation damping system |
| RU2717165C1 (en) * | 2019-06-13 | 2020-03-18 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Seismic sensor |
| RU2738733C1 (en) * | 2020-03-12 | 2020-12-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Seismic sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102289789B1 (en) | Voltage sensing apparatus | |
| US7501834B2 (en) | Voice coil actuator with embedded capacitive sensor for motion, position and/or acceleration detection | |
| RU2477501C1 (en) | Seismometer | |
| RU2473929C1 (en) | Seismometer | |
| RU2643701C1 (en) | Electrostatic field intensity meter | |
| RU2676059C1 (en) | Microsystem indicator of electric fields of space apparatus | |
| RU2386151C1 (en) | Seismometre | |
| Chistyakov | Portable seismic sensor | |
| JP2005156492A (en) | Movable apparatus, measuring device, electrostatic capacity typed range finder and positioning device | |
| RU2159449C1 (en) | Seismometer | |
| RU2237913C1 (en) | Seismometer | |
| RU2738733C1 (en) | Seismic sensor | |
| RU2717165C1 (en) | Seismic sensor | |
| JPWO2012133569A1 (en) | Eddy current sensor | |
| GB2035566A (en) | Thickness measuring apparatus | |
| JP2016109435A (en) | Voltage detection device | |
| RU2240583C1 (en) | Seismometer | |
| EA040389B1 (en) | SEISMOMETER | |
| RU2727321C1 (en) | Inductive displacement sensor | |
| RU2310816C2 (en) | Vortex electromagnetic converter of liquid metal flow rate | |
| RU162311U1 (en) | VIBROCONTACT MEASURING DEVICE | |
| RU2263332C1 (en) | Seismometer | |
| RU2695111C1 (en) | Miniature measuring instrument of parameters of electric power supply of spacecrafts with microsystem vibration electric field modulator | |
| RU2221988C1 (en) | Variable-induction displacement pickup | |
| RU2564383C1 (en) | Variable magnetic field sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170930 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL 19-2018 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200930 |