П’єзоелектричний сейсмоприймач

Корисна модель стосується пристроїв перетворення пружних коливань в електричні сигнали і може використовува тися для приймання сейсмічних хвиль в наземній сейсморозвідці і сейсмоакустиці. Відомий п'єзоелектричний сейсмометр [1], що містить циліндричний корпус, в якому співвісно по його подовжній осі підвішена на пружинах циліндрична інерційна маса. В інерційній масі виконано осьовий отвір з центральною перегородкою, до якої співвісно кріпляться тонкі циліндричні п'єзоелементи, закріплені іншими кінцями в механізмі аретування в торцевих частинах корпусу. Недоліком цієї конструкції є наявність вираженого резонансу власних коливань інерційної маси по подовжній осі сейсмометра, обумовлених відсутністю демпфування її пружинної підвіски, а також наявність резонансу крутильних коливань інерційної маси в поперечній площині пристрою внаслідок малої згинальної жорсткості використовуваних тонких п'єзоелементів. Крім цього сейсмометр конструктивно складний через наявність механізму аретування і ненадійний в експлуатації через використання тонких п'єзоелементів. Найближчим за технічною суттю до пропонованого рішення є п'єзоелектричний сейсмоприймач [2], що містить циліндричний корпус, циліндричну інерційну масу, встановлену співвісно в корпусі на еластичних демпфувальних прокладках тороїдальної форми. У центральній частині торців інерційної маси встановлені кульові елементи, що контактують з прямокутними плоскими п'єзоелементами, розташованими в торцях корпусу на циліндричних опорах. Недоліками цієї конструкції є низька ефективність демпфування власних коливань інерційної маси в корпусі приймача еластичними тороїдальними прокладками, що мають круглу форму перетину і є своєрідним підшипником котіння, а також конструктивна і технологічна складність сейсмоприймача внаслідок необхідності установки п'єзоелементів на кульових опорах. В основу пропонованої корисної моделі поставлено завдання створення п'єзоелектричного сейсмоприймача, в якому за рахунок конструкції системи демпфування власних коливань інерційної маси в корпусі, виконаної у вигляді розташованих в крайових частинах корпусу наскрізних рівномірно розміщених по периметру радіальних отворів, заповнених еластичним компаундом, що зв'язує корпус з бічною поверхнею інерційної маси, досягається технічний результат - підвищення ефективності демпфування власних поперечних і подовжніх коливань інерційної маси в корпусі, спрощення конструкції і підвищення експлуатаційної надійності п'єзоелектричного сейсмоприймача. Поставлене завдання розв'язується тим, що в п'єзоелектричному сейсмоприймачу, що містить циліндричний корпус, циліндричну інерційну масу, встановлену в корпусі співвісно по подовжній осі приймача, і циліндричні п'єзоелементи, розташовані співвісно в торцевих частинах корпусу, відповідно до корисної моделі, в крайових частинах корпусу приймача рівномірно по його периметру виконані наскрізні радіальні отвори, заповнені еластичним компаундом, що зв'язує корпус з бічною поверхнею інерційної маси, жорстко пов'язаної з торцями п'єзоелементів, які жорстко зв'язані іншими торцями з корпусом. Конструкція п'єзоелектричного сейсмоприймача представлена на Фіг.1 в подовжньому розрізі і на Фіг.2 в поперечному розрізі по площині отворів у корпусі. Пристрій містить циліндричний корпус 1 з торцевими кришками 2 з двостороннього фольгованого склотекстоліту. Всередині корпусу співвісно по подовжній осі приймача розташована циліндрична (бронзова або латунна) інерційна маса 3, між торцями якої і кришками корпусу співвісно по подовжній осі приймача встановлені циліндричні п'єзоелементи 4, що жорстко зв'язані клейовим з'єднанням з торцями інерційної маси 3 і з внутрішньою поверхнею кришок 2 і такі, що мають електричний контакт з фольгованою поверхнею кришок і з інерційною масою. Поблизу торцевих частин корпусу по його периметру виконані наскрізні радіальні отвори 5, які заповнені пластичним компаундом 6, що зв'язує корпус з бічною поверхнею інерційної маси 3. П'єзоелементи встановлені електричне послідовно зустрічне і контакт одного з них передається по дроту 7, що проходить через крізний отвір 8 в інерційній масі 3 до фольгованої площадки 9 зовнішньої поверхні кришки 2. Контакт від іншого п'єзоелемента передається до фольгованої площадки на зовнішній поверхні кришки через металізований отвір 10 у кришці. Сейсмоприймач працює в такій спосіб. Під впливом пружних коливань досліджуваного середовища відбувається зсув корпусу 1 відносно інерційної маси 3, яка робить стискальний вплив на один з п'єзоелементів 4 і розтягальний на іншій. Виникаючі на обкладках п'єзоелементів електричні заряди підсумовуються (внаслідок послідовно зустрічного підключення п'єзоелементів) і надходять на контактні площадки однієї з торцевих кришок 2 приймача. Пластичний компаунд 6, що зв'язуює бічну поверхню інерційної маси 3 з отворами 5 корпусу приймача, робить демпфуючий вплив на власні коливання інерційної маси в корпусі, які обумовлені пружністю п'єзоелементів і вагою інерційної маси. При цьому демпфування власних коливань інерційної маси здійснюється як по подовжній осі приймача, так і по поперечній. Розташування отворів 2 по периметру бічної поверхні корпусу приймача поблизу його торцевих частин у вигляді двох поясів, симетричних відносно поперечної осі корпусу, при однаковій кількості отворів в поясах і однаковій відстані між суміжними отворами, і заповнення їх пластичним компаундом після збірки приймача визначає збалансованість підвіски інерційної маси й ефективність демпфування власних подовжніх і поперечних коливань інерційної маси в корпусі. Внаслідок цього пропонований сейсмоприймач має лінійну амплітудно-частотну характеристику в широкому частотному діапазоні (від 40Гц до 10000Гц), достатню для реєстрації хвильових процесів у сейсмічних і сейсмоакустичних дослідженнях. При цьому сейсмоприймач має просту конструкцію, технологічний у виготовленні і надійний в експлуатації. Джерела інформації 1. А.с. №980033 СССР, МКИ G 01 V 1/16. Пьезоэлектрический сейсмометр. / Б.Е. Шейн и Т.А. Дозоров (СССР). - №3298361/18-25, Заявлено 10.06.81. Опубл. 07.12.82. Бюл. №45. 2. А.с. №1492333 СССР, МКИ G 01 V 1/16. Пьезоэлектрический сейсмоприемник. / А.С. Трифонов (СССР), УФ ВНИМИ. - №4176751/24-25, Заявлено 08.01.87. Опубл. 07.07.89. Бюл. №25.