Устройство обнаружения источника микросейсмических волн

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Мокринский Владимир Валерьевич Белько Юрий Валерьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство обнаружения источника микросейсмических волн, содержащее введенные в грунт первый и второй электроды генератор переменного тока, первый выход которого подключен к первому электроду, резистор нагрузки, который подключен ко второму выходу генератора переменного тока последовательно подключенные регулируемый усилитель, квадратичный детектор, интегратор и индикатор, отличающееся тем, что в него включен дифференциальный трансформатор, первая первичная обмотка которого подключена к резистору нагрузки и первому выходу генератора переменного тока, вторая первичная обмотка подключена ко второму выходу генератора переменного тока и второму электроду, а вторичная обмотка подключена ко входу регулируемого усилителя.(56) 1. .с. СССР 1182462, МПК 01 3/00, 1985. 2. Патент на полезную модель Республики Беларусь 1862, МПК 01 3/00, 2004. 30842006.10.30 Полезная модель относится к геофизике, а именно к области исследования физических явлений, происходящих в земной коре, и может быть использована для обнаружения источников микросейсмических волн при проведении инженерной разведки. Известно устройство, реализующее способ предсказания времени наступления землетрясения 1, включающее источник тока, введенные в грунт электроды и устройство измерения мощности шума тока в земной коре. Однако известное устройство отличается низкой чувствительностью, что не позволяет регистрировать микросейсмические волны, создаваемые маломощными источниками. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является устройство обнаружения источника микросейсмических волн 2, содержащее введенные в грунт первый и второй электроды источник тока, первый полюс которого подключен к первому электроду переменный резистор нагрузки, который подключен ко второму полюсу источника тока и второму электроду первый регулируемый усилитель, вход которого подключен ко второму полюсу источника тока, а выход подключен к первому входу дифференциального усилителя второй регулируемый усилитель, вход которого подключен ко второму электроду, а выход подключен ко второму входу дифференциального усилителя последовательно подключенные квадратичный детектор, интегратор и индикатор,у которых вход квадратичного детектора подключен к выходу дифференциального усилителя. Однако чувствительность известного устройства ограничена напряжением источника тока, при котором переходное сопротивление электроды-грунт становится нелинейным,что приводит к появлению дополнительного источника постороннего шума. Задачей полезной модели является повышение чувствительности устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение чувствительности устройства, как минимум, в 2 раза. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство,содержащее введенные в грунт первый и второй электроды генератор переменного тока,первый выход которого подключен к первому электроду резистор нагрузки, который подключен ко второму выходу генератора переменного тока последовательно подключенные регулируемый усилитель, квадратичный детектор, интегратор и индикатор, включен дифференциальный трансформатор, первая первичная обмотка которого подключена к резистору нагрузки и первому выходу генератора переменного тока, вторая первичная обмотка подключена ко второму выходу генератора переменного тока и второму электроду, а вторичная обмотка подключена ко входу регулируемого усилителя. На фигуре приведена схема заявляемого устройства. Обозначения на фигуре следующие 1 - генератор переменного тока, выполненный, например, на микросхеме К 564 ТГ, с усилителем мощности, выполненным на транзисторах КТ 814 АКТ 819 А 2 - первый электрод, введенный в грунт 3 - второй электрод, введенный в грунт 4 - резистор нагрузки 5 - первая первичная обмотка дифференциального трансформатора, выполненного,например, на ферритовом сердечнике 6 - вторая первичная обмотка дифференциального трансформатора 7 - вторичная обмотка дифференциального трансформатора 8 - регулируемый усилитель, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 9 - квадратичный детектор, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 7 . 10 - интегратор, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 6, содержащий конденсатор в цепи обратной связи 11 - индикатор, например, стрелочный. Принцип работы устройства состоит в следующем. Величина сопротивления резистора нагрузки подбирается равной сопротивлению межэлектродного промежутка в невоз 2 30842006.10.30 мущенном состоянии. Поэтому, через обе первичные обмотки трансформатора 5, 6 текут одинаковые токи(1) 120,где 0 - амплитуда тока- циклическая частота- время 1, 2 - токи в первой 5 и второй 6 первичных обмотках соответственно. Оба этих тока создают в сердечнике дифференциального трансформатора магнитные поля противоположного напряжения. В результате во вторичной обмотке 7 дифференциального трансформатора ток отсутствует, а следовательно отсутствует показание индикатора. При прохождении микросейсмической волны осуществляется модуляция сопротивления межэлектродного промежутка. В этом случае величина тока в первой первичной обмотке дифференциального трансформатора описывается формулой (1), а во второй первичной обмотке появляется случайная составляющая 2000. (4)Здесь учтено, что, 00 . Таким образом, во вторичной обмотке дифференциального трансформатора действует ток, а на входе регулируемого усилителя 8 напряжение прямо пропорциональное разности токов первой 6 и второй 7 первичных обмоток(7)8020 2. После квадратичного детектирования напряжения 8, напряжение на выходе квадратичного детектора 9 составит(8)92 ( 020 2 )2. Это напряжение поступает на интегратор 10, на выходе которого напряжение равно 2 22(9) 10(( 0 20,2 где- коэффициент пропорциональности. 1 В (9) учтено, что 2. 2 Таким образом, заявляемое устройство регистрирует не только дисперсию флуктуаций амплитуды тока, но и дисперсию флуктуаций фазы. 30842006.10.30 За счет того, что первая первичная обмотка дифференциального трансформатора подключена к резистору нагрузки и первому выходу генератора переменного тока, вторая первичная обмотка дифференциального трансформатора подключена ко второму выходу генератора переменного тока и второму электроду, а вторичная обмотка подключена к входу регулируемого усилителя, обеспечивается регистрация как дисперсии флуктуаций амплитуды, так и дисперсия флуктуаций фазы тока, которые суммируются с соответствующими весовыми коэффициентами в выходном сигнале. Это обеспечивает, как минимум, двукратное повышение чувствительности заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом. Кроме того, комплексное сопротивление цепи, включающее вторую первичную обмотку, равноэ,(10) где э - сопротивление межэлектродного промежутка- индуктивность первичной обмотки 1 . Это означает, что,то есть, величина 2 может быть увеличена за счет увеличения частоты, а не напряжения источника. Последнее обеспечивает еще большее увеличение чувствительности заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.