[go: up one dir, main page]

RU2167436C1 - Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment - Google Patents

Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2167436C1
RU2167436C1 RU99124722A RU99124722A RU2167436C1 RU 2167436 C1 RU2167436 C1 RU 2167436C1 RU 99124722 A RU99124722 A RU 99124722A RU 99124722 A RU99124722 A RU 99124722A RU 2167436 C1 RU2167436 C1 RU 2167436C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
base
hole
closed volume
vibration
air
Prior art date
Application number
RU99124722A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.В. Григорьев
В.П. Пильщиков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ГЕОТЕХСЕРВИС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "ГЕОТЕХСЕРВИС" filed Critical Открытое акционерное общество "ГЕОТЕХСЕРВИС"
Priority to RU99124722A priority Critical patent/RU2167436C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167436C1 publication Critical patent/RU2167436C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: calibration of seismic prospecting equipment. SUBSTANCE: vibration bed includes springy member in the form of bellows forming closed volume jointly with table and base that houses piezoelectric exciter of mechanical vibrations coupled to table and base, control acceleration transducer put on table and additional control acoustic transducer mounted on base. Hole communicating closed volume with atmosphere is made in table. Effective section of hole is chosen from specified condition. Location member made of elastic material and ensuring interaction with sensitive element of control acoustic transducer is positioned on outside of table, on hole. EFFECT: expanded application field, range of operational frequencies and diminished effect of external noises. 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам исследования инерционных и акустических датчиков и может быть использовано для калибровки сейсморазведочной аппаратуры. The invention relates to a research tool for inertial and acoustic sensors and can be used to calibrate seismic equipment.

Известны системы исследования акустических датчиков (микрофонов и гидрофонов), содержащие герметичную камеру, в которой размещают исследуемые устройства, и где изменяющиеся давление создается поршнем, связанным с электродинамическим вибратором, например, микрофоном (1). Known systems for the study of acoustic sensors (microphones and hydrophones) containing a sealed chamber in which the studied devices are placed, and where the changing pressure is created by a piston connected to an electrodynamic vibrator, for example, a microphone (1).

Недостатком такой системы является ограниченные возможности, т.к. она не является средством для исследования инерционных датчиков, а также для исследования в области частот ниже 40-60 Гц. The disadvantage of such a system is its limited capabilities, as it is not a means for studying inertial sensors, as well as for research in the frequency range below 40-60 Hz.

Известен вибростенд для исследования и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры, содержащей основание, на котором укреплен пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний, собранный на центрирующем элементе, стол, контрольный датчик, связанный с основанием, поршни, связанные с центрирующим элементом и образующие с его осевым каналом замкнутый объем, заполненный жидкостью (2). A vibrostand is known for research and standardization of seismic equipment containing a base on which a piezoelectric exciter of mechanical vibrations assembled on a centering element is mounted, a table, a control sensor connected to the base, pistons connected to the centering element and forming a closed volume filled with its axial channel liquid (2).

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности калибровки акустических датчиков. The disadvantage of this device is the inability to calibrate acoustic sensors.

Наиболее близким по совокупности общих признаков к предлагаемому является вибрационный стенд для исследования и калибровки сейсмоприемников, содержащий основание, на котором укреплен пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний, стол и контрольный датчик, установленный на основании, связанные между собой центрирующим элементом (3). The closest set of common features to the proposed one is a vibration stand for research and calibration of geophones, containing a base on which a piezoelectric exciter of mechanical vibrations is mounted, a table and a control sensor mounted on the base, interconnected by a centering element (3).

Недостатком прототипа является, также отсутствие возможности калибровки акустических датчиков. Кроме того данное устройство имеет неравномерную амплитудно-частотную характеристику, что усложняет работу с ним при проведении исследований. The disadvantage of the prototype is also the lack of calibration of acoustic sensors. In addition, this device has an uneven amplitude-frequency characteristic, which complicates the work with him when conducting research.

Технической задачей изобретения является расширение области применения, диапазона рабочих частот и снижение влияния внешних помех. An object of the invention is to expand the scope, range of operating frequencies and reduce the influence of external interference.

Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

В вибрационный стенд для исследования и калибровки сейсморазведочной аппаратуры, содержащий пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний, связанный со столом и основанием, контрольный датчик, введен упругий элемент в виде сильфона, образующий со столом и основанием замкнутый объем, в котором расположены возбудитель механических колебаний, контрольный датчик, установленный на столе и, дополнительный, контрольный акустический датчик, установленный на основании, при этом в столе выполнено отверстие, связывающее замкнутый объем с атмосферой, эффективное сечение которого выбрано из условия:

Figure 00000002
(1)
где Sэф - эффективная площадь стола;
L - длина отверстия в столе;
ν - кинематическая вязкость воздуха;
fрез. - резонансная частота колебаний вибростенда;
Aрез. - амплитуда колебаний на резонансной частоте;
r - радиус стола;
Δ - высота столба воздуха от основания до стола;
а с внешней стороны стола, на отверстии, расположен установочный элемент, выполненный из эластичного материала.In the vibration stand for research and calibration of seismic equipment containing a piezoelectric exciter of mechanical vibrations connected with the table and base, a control sensor, an elastic element is introduced in the form of a bellows, forming a closed volume with a table and base, in which the exciter of mechanical vibrations, a control sensor, mounted on the table and, additional, a control acoustic sensor mounted on the base, while a hole is made in the table connecting the closed volume m with the atmosphere, the effective cross section of which is selected from the condition:
Figure 00000002
(1)
where S eff is the effective area of the table;
L is the length of the hole in the table;
ν is the kinematic viscosity of air;
f res. - resonant vibration frequency of the vibrating stand;
A res. - the amplitude of the oscillations at the resonant frequency;
r is the radius of the table;
Δ is the height of the air column from the base to the table;
and on the outside of the table, at the hole, is a mounting element made of elastic material.

Отличительными признаками в заявляемом устройстве являются:
- замкнутый объем, образованный упругим элементом-сильфоном со столом и основанием, позволяет разместить в нем контрольные датчик и возбудитель механических колебаний, экранировать их от влияния внешних электромагнитных полей;
- отверстие, выполненное в столе вибростенда, связывающее замкнутый объем с атмосферой, расширяет возможности применения устройства, а именно для исследования акустических датчиков и обеспечивает пневматическое демпфирование в системе;
- эффективное сечение, выбранное из условия в соответствии с выражением (1), таково, что не препятствует перетоку через него воздуха, при колебаниях стола вибростенда в частотном диапазоне от нижней граничной частоты fн до верхней граничной частоты fв и начинает препятствовать перетоку воздуха с увеличением ее до резонансной частоты fрез. вибростенда, т.е. выполняет функцию пневматического демпфера, который уменьшает "выброс" на резонансной частоте, что позволяет скорректировать амплитудно-частотную характеристику вибростенда, расширить рабочий частотный диапазон;
- установочный элемент, расположенный с внешней стороны стола на отверстии, для образования воздушного зазора обеспечивает взаимодействие с чувствительным элементом контролируемого акустического датчика;
- дополнительный контрольный акустический датчик с заданными выходными параметрами, установленный на основании, обеспечивает исследование контролируемых акустических датчиков.
Distinctive features in the claimed device are:
- a closed volume formed by an elastic element-bellows with a table and a base, allows you to place in it a control sensor and a causative agent of mechanical vibrations, to shield them from the influence of external electromagnetic fields;
- the hole made in the table of the vibrating stand, connecting the closed volume with the atmosphere, expands the possibilities of using the device, namely for the study of acoustic sensors and provides pneumatic damping in the system;
- the effective cross section selected from the condition in accordance with expression (1) is such that it does not interfere with the flow of air through it, with vibrations of the vibrostand table in the frequency range from the lower cut-off frequency f n to the upper cut-off frequency f in and begins to prevent the flow of air with increasing it to a resonant frequency f res. vibration stand, i.e. performs the function of a pneumatic damper, which reduces the "ejection" at the resonant frequency, which allows you to adjust the amplitude-frequency characteristic of the vibration bench, to expand the working frequency range;
- the installation element located on the outside of the table at the hole, for the formation of an air gap provides interaction with the sensitive element of the controlled acoustic sensor;
- an additional control acoustic sensor with predetermined output parameters, installed on the base, provides the study of controlled acoustic sensors.

В известных авторам источниках научной и патентно-технической информации не описано устройство с перечисленной совокупностью признаков, направленной на решение поставленной технической задачи, это позволило сделать вывод о наличии в заявленном техническом решении критерия изобретения "изобретательский уровень". The sources of scientific and patent-technical information known to the authors do not describe a device with the listed set of features aimed at solving the technical problem posed, this made it possible to conclude that the claimed technical solution has the invention criterion of "inventive step".

На практике выбор эффективного сечения отверстия в столе вибростенда производится из следующих соображений. In practice, the choice of the effective cross section of the hole in the table of the vibrating stand is made from the following considerations.

Сила сопротивления, действующая в отверстии при колебаниях стола вибростенда такова, что не препятствует перетоку воздуха в рабочем диапазоне частот (fн - fв) и препятствует на частотах, примыкающих к частоте первого электромеханического резонанса - fрез., при этом
fрез > fв,
Fc = H•X'1 (2)
где H - показатель затухания;
X'1 - скорость воздуха в отверстии.
The resistance force acting in the hole during vibrations of the table of the vibrating stand is such that it does not interfere with the flow of air in the operating frequency range (f n - f in ) and prevents at frequencies adjacent to the frequency of the first electromechanical resonance - f res. , wherein
f cut > f in
F c = H • X ' 1 (2)
where H is the attenuation index;
X ' 1 - air velocity in the hole.

Известно, что

Figure 00000003
(3)
где μ - динамическая вязкость воздуха;
L - длина отверстия в столе;
Sэф, Sэф.отв. - эффективные площади стола и отверстия.It is known that
Figure 00000003
(3)
where μ is the dynamic viscosity of air;
L is the length of the hole in the table;
S eff. , S eff. - effective area of the table and holes.

При этом

Figure 00000004
(4)
где X' - скорость воздуха в замкнутом объеме, равная
X′= 2•πfA (5)
где A - амплитудное значение колебания стола;
f - текущая частота.Wherein
Figure 00000004
(4)
where X 'is the air velocity in a closed volume equal to
X ′ = 2 • πfA (5)
where A is the amplitude value of the table;
f is the current frequency.

Таким образом

Figure 00000005
(6)
Сила давления, возникающая в замкнутом объеме при колебаниях стола вибростенда, заставляющая перетекать воздух из области избыточного давления в атмосферу и обратно в замкнутый объем:
Fy= ΔP•Sэф (7)
ΔP - избыточное давление в замкнутом объеме, равное
Figure 00000006
(8)
где λ - коэффициент сопротивления;
Δ - высота столба воздуха от основания до стола;
r - радиус стола;
ρ - плотность воздуха.Thus
Figure 00000005
(6)
The pressure force arising in a closed volume during vibrations of the table of the vibrating stand, forcing air to flow from the overpressure region to the atmosphere and back to the closed volume:
F y = ΔP • S eff (7)
ΔP - overpressure in a closed volume equal to
Figure 00000006
(8)
where λ is the resistance coefficient;
Δ is the height of the air column from the base to the table;
r is the radius of the table;
ρ is the density of air.

Известно, что

Figure 00000007
(9)
где R - Рейнольдсово число ≈2000 с учетом приведенного:
Figure 00000008
(10)
По условию необходимо выполнить неравенство:
Fc > Fq (11),
т.е.It is known that
Figure 00000007
(9)
where R is the Reynolds number ≈2000, taking into account the above:
Figure 00000008
(10)
By condition, it is necessary to fulfill the inequality:
F c > F q (11),
those.

Figure 00000009
(12)
где ν = μρ - кинематическая вязкость воздуха.
Figure 00000009
(12)
where ν = μρ is the kinematic viscosity of air.

Учитывая, что амплитуда колебания стола вибростенда на резонансной частоте должна быть, примерно такой, как на плоском участке амплитудно-частотной характеристики, т.е. меньше на 40 дБ (100 раз), то
Fc = 100 Fg (13)
или

Figure 00000010
(14)
На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства. Вибростенд содержит упругий элемент в виде сильфона 1, образующий со столом 2 и основанием 3 замкнутый объем, в котором расположены пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний 4, связанный со столом 2 и основанием 3, контрольный датчик ускорения 5, установленный на столе и, дополнительный, контрольный акустический датчик 6, установленный на основании. В столе вибростенда выполнено отверстие 7, связывающее замкнутый объем с атмосферой, на котором с внешней стороны стола, расположен установочный элемент 8.Considering that the amplitude of the vibration of the table of the vibrostand at the resonant frequency should be approximately the same as on a flat section of the amplitude-frequency characteristic, i.e. 40 dB less (100 times) then
F c = 100 F g (13)
or
Figure 00000010
(14)
The drawing shows a General view of the proposed device. The vibrostand contains an elastic element in the form of a bellows 1, forming a closed volume with a table 2 and a base 3, in which a piezoelectric exciter of mechanical vibrations 4 is connected, connected with a table 2 and a base 3, a control acceleration sensor 5 mounted on the table and, additionally, an acoustic control sensor 6 mounted on the base. A hole 7 is made in the table of the vibrating stand, connecting the closed volume with the atmosphere, on which the mounting element 8 is located on the outside of the table.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче электрического сигнала с генератора пьезоэлементы возбудителя механических колебаний 4 деформируются, вызывая перемещение сильфона 1, стола 2, контрольного датчика ускорения 5 и испытуемых объектов: акустического датчика 9 и сейсмического датчика 10. При этом изменяется величина замкнутого объема, приводящая к изменению избыточного давления в нем и это давление фиксируется контрольным акустическим датчиком давления 6. Воздух, перетекающий через отверстие 7 в воздушный зазор, образованный установочным элементом 8, выполненным например, в виде резинового кольца или втулки, между столом 2 и чувствительным элементом испытуемого акустического датчика 9, приводит к возникновению, в этом зазоре избыточного давления, которое воздействует на чувствительный элемент преобразователя испытуемого датчика 9. Пропорциональное изменение давления в замкнутом объеме и воздушном зазоре, воздействующее на чувствительные элементы контрольного и испытуемого акустических датчиков давления, приводит к возникновению электрических сигналов, сравнивая которые, судят об основных характеристиках исследуемых акустических датчиков. Сравнивая выходные электрические сигналы контрольного датчика ускорения 5 и испытуемого сейсмического датчика 10, определяют характеристики исследуемого объекта. Конструктивное выполнение вибростенда обеспечивает защиту от электромагнитных наводок и помех, что существенно повышает точность исследования аппаратуры особенно в области низких частот. When an electric signal is supplied from the generator, the piezoelectric elements of the mechanical vibration exciter 4 are deformed, causing the bellows 1, table 2, the acceleration control sensor 5 and the test objects to move: the acoustic sensor 9 and the seismic sensor 10. The value of the closed volume changes, which leads to a change in the overpressure it and this pressure is fixed by the control acoustic pressure sensor 6. Air flowing through the hole 7 into the air gap formed by the installation element 8, made on an example, in the form of a rubber ring or sleeve, between the table 2 and the sensing element of the tested acoustic sensor 9, leads to the appearance, in this gap, of excessive pressure, which acts on the sensitive element of the transducer of the tested sensor 9. A proportional change in pressure in the closed volume and the air gap, acting on the sensitive elements of the control and test acoustic pressure sensors, leads to the appearance of electrical signals, comparing which, they judge the main characteristics line providers investigated acoustic sensors. Comparing the output electrical signals of the control acceleration sensor 5 and the test seismic sensor 10, determine the characteristics of the investigated object. The design of the vibrating stand provides protection against electromagnetic interference and interference, which significantly increases the accuracy of the study equipment especially in the low frequency region.

Литература
1. "Приборы и системы для исследования вибрации, шума и удара". Справочник, т. 2, под редакцией В.В. Клюева. Москва, "Машиностроение", 1978 г., с. 235-236.
Literature
1. "Devices and systems for the study of vibration, noise and shock." Handbook, vol. 2, edited by V.V. Klyueva. Moscow, "Engineering", 1978, p. 235-236.

2. "Вибрационный стенд для исследования и эталонирования сейсморазведочной аппаратуры". А.С. 1762285, публ. 15.09.92 г. БИ N 34. 2. "Vibration stand for research and standardization of seismic equipment." A.S. 1762285, publ. 09/15/92, BI N 34.

3. "Вибрационный стенд для исследования и калибровки вертикальных сейсмоприемников". А.С. N 700849, публ. 30.11.79 г. БИ N 44 (прототип). 3. "Vibration stand for the study and calibration of vertical geophones". A.S. N 700849, publ. 11/30/79, BI N 44 (prototype).

Claims (1)

Вибрационный стенд для исследования и калибровки сейсморазведочной аппаратуры, содержащий пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний, связанный со столом и основанием, контрольный датчик, отличающийся тем, что в него введен упругий элемент в виде сильфона, образующий со столом и основанием замкнутый объем, в котором расположены возбудитель механических колебаний, контрольный датчик, установленный на столе, и дополнительный контрольный акустический датчик, установленный на основании, при этом в столе выполнено отверстие, связывающее замкнутый объем с атмосферой, эффективное сечение которого выбрано из условия
Figure 00000011

где Sэф - эффективная площадь стола;
L - длина отверстия в столе;
ν - кинематическая вязкость воздуха;
fрез - резонансная частота колебаний вибростенда;
Aрез - амплитуда колебаний на резонансной частоте;
r - радиус стола;
Δ - высота столба воздуха от основания до стола,
а с внешней стороны стола на отверстии расположен установочный элемент, который выполнен из эластичного материала.
Vibration stand for research and calibration of seismic equipment, containing a piezoelectric exciter of mechanical vibrations connected with the table and base, a control sensor, characterized in that an elastic element is introduced in the form of a bellows, forming a closed volume with the table and base, in which the exciter of mechanical oscillations, a control sensor mounted on the table, and an additional control acoustic sensor mounted on the base, while a hole is made in the table, with knitting closed volume with the atmosphere, the effective cross section of which is selected from the condition
Figure 00000011

where S eff is the effective area of the table;
L is the length of the hole in the table;
ν is the kinematic viscosity of air;
f res - the resonant frequency of vibration of the vibrating stand;
A res - the amplitude of the oscillations at the resonant frequency;
r is the radius of the table;
Δ is the height of the air column from the base to the table,
and on the outside of the table on the hole is a mounting element, which is made of elastic material.
RU99124722A 1999-11-24 1999-11-24 Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment RU2167436C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124722A RU2167436C1 (en) 1999-11-24 1999-11-24 Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124722A RU2167436C1 (en) 1999-11-24 1999-11-24 Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2167436C1 true RU2167436C1 (en) 2001-05-20

Family

ID=20227336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99124722A RU2167436C1 (en) 1999-11-24 1999-11-24 Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167436C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pike et al. A broad-band silicon microseismometer with 0.25 NG/rtHz performance
US10215656B2 (en) Systems and methods for liquid dynamic pressure testing
US7424928B2 (en) Apparatus, system and method for flexibly coupling sensors to a downhole tool
US5137109A (en) Method and apparatus for creating seismic waves in a borehole
US7673515B2 (en) Vibration sensor
RU2167436C1 (en) Vibration bed to examine and calibrate seismic prospecting equipment
GB2189573A (en) Vibration absorber
US6307809B1 (en) Geophone with optical fiber pressure sensor
JP2002372095A (en) Vibration control method and vibration control device
US3766333A (en) Shock insensitive transducer
KR100952784B1 (en) Test device of dynamic reducer type vibration isolator
KR100941809B1 (en) Test device of dynamic reducer type vibration isolator
CA2489103C (en) Vibration isolator
CN107218342B (en) A Suspension Composite Vibration Isolation Pendulum
GB2503036A (en) Variable frequency resonant non-destructive borehole seismic source
CN108626300B (en) Variable-volume vibration-proof device and vibration-proof platform thereof
Gannon et al. A seismic test facility
US3091971A (en) Damped vibrational systems
SU1015310A1 (en) Piezoelectric accelerometer
SU1742732A1 (en) Measuring vibration converter
RU2129290C1 (en) Infralow-frequency three-component piezoelectric acceleration transducer
RU2060506C1 (en) Differential accelerometer
SU1619080A1 (en) Device for material pressure
SU1065637A1 (en) Vibration-isolating pneumatic support
JP3439281B2 (en) Seismic device