Глава 1 Экспериментальное исследование нелинейного деформирования тонкостенных конструкций.
I Требования, предъявляемые к упругим подвесам сейсмоприемников
В сейсморазведке полезных ископаемых наибольшее распространение получили динамические генераторные индукционные сейсмоприёмники. В них энергия механических колебаний за счёт движения катушки индуктивности в магнитном поле преобразуется в полезный электрический сигнал [6,34, 35, 36]. Катушка индуктивности, подвешенная на упругих элементах пружины относительно корпуса прибора, представляет собой инерционную массу m . Сейсмоприемник должен воспринимать колебания с амплитудой до 10-7 мм и при этом быть не чувствительным к помехам. В механике один из приемов частотной фильтрации заключается в удалении собственной частоты от частот помех, играющих роль возмущения. Допуск на отклонение собственной частоты Δ ограничен по ГОСТ: Δ = ±5 %. Другими важными требованиями к этим приборам являются направленность восприятия, отсутствие нелинейных искажений и малогабаритность, так как одновременно при испытании их используют в массовом количестве.
В наибольшей мере перечисленным требованиям удовлетворяют сейсмоприёмники с упругими подвесами на ирисовых пружинах.
Сейсмоприёмники для регистрации землетрясений также в значительной своей части перешли к использованию упругих подвесов на ирисовых пружинах [37] .
На рисунке 1.1 дан разрез сейсмоприёмника с частотой собственных колебаний 20 Гц [6]. Магнитная система состоит из магнита 1, запрессованного в корпус 2 с кольцом 3 и вкладыша 4, замыкающего систему магнитопровода. Корпус имеет резьбовой хвостовик для присоединения установочного штыря 5.
Рисунок 1.1 - Устройство сейсмоприемника.
Подвижная система состоит из катушки 6 и с обмоткой соленоида 7, подвешенных на верхней 8 и нижней 9 ирисовых пружинах. Верхняя ирисовая пружина 8 внутренним опорным кольцом жёстко заделана в катушку 6 резиновым кольцом 10, входящим в выточку катушки. Нижняя ирисовая пружина 9 внутренним опорным кольцом 10 свободно опирается на выточку катушки. На подвижной пластмассовой панели 11 закреплены контакты 12, к которым припаяны концы соленоида 13 и выводные спиральные провода малой жесткости 14. Данная группа деталей представляет собой инерционную массу.
Система герметизации выводных проводов состоит из пластмассового колпачка 15, прижимающего к корпусу наружные опорные кольца ирисовых пружин, герметизирующих резинового 16 и полиэтиленового 17 колец, которые запрессовываются фигурной гайкой 18 по резьбе на корпусе 2. Выводные провода 19, оканчивающиеся зажимами 20, соединены с контактами 21 на пластмассовом колпачке 15 с маркировкой полярности (+) и (-). В свою очередь к другим концам контактов 21 припаяны спиральные провода 14. Резистор-шунт 22 обеспечивает необходимое затухание колебаний. Наружная панель 23 сейсмоприемника с его маркировкой винтами 24 прижимает резиновые переходники 25 с выводными проводами 19.
При работе сейсмоприемник установочным штырём 5 жёстко соединяется с землёй. Зажимы 20 соединяют сейсмоприёмник с кабелем соответствующего канала сейсмостанции. Колебания земли вызывают перемещение обмотки соленоида относительно магнита 1. Создаваемая в цепи ЭДС регистрируется каналом сейсмостанции.
Жёсткость ирисовых пружин С задаётся из расчёта собственной частоты v с учетом значений масс m [6]- 200 г
(1.1)
Немагнитный материал ирисовых пружин - бериллиевые бронзы или сплав «Камелон» (медно-никелевый сплав).
В последнее время создаются сейсмоприёмники с установкой в них высокоточных датчиков перемещения, которые измеряют при землетрясениях переменный зазор между корпусом и инерционной массой, подвешенной на ирисовых пружинах.