WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

«УДК 550.34.03 ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ. Петров С.А., Захарченко Л.С. ООО «ДСис» (эксклюзивный дистрибутор ...»

УДК 550.34.03

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ.

Петров С.А., Захарченко Л.С.

ООО «ДСис» (эксклюзивный дистрибутор компании Guralp Systems Ltd.), sales@dsys.ru

Технологии изготовления чувствительных элементов

Сейсмический датчик – основной инструментов для сейсмологических наблюдений.

Какие параметры важны при выборе сейсмического датчика?

Основные параметры:

частотный диапазон, • динамический диапазон, • чувствительность • внутренний уровень шумов.

• В зависимости от решаемой задачи и условий применения перечень параметров может дополняться По технологиям изготовления (принципу действия) чувствительных элементов сейсмические датчики можно разделить на:

• магнитоэлектрические

• молекулярно-электронные

• пьезоэлектрические

• электромеханические

• микроэлектромеханические (МЭМС) Магнитоэлектрические датчики имеют подвижную катушку в кольцеобразном воздушном зазоре, образованном полюсными наконечниками и сердечником (рис.1) не имеют электрической обратной связи, что сужает их динамический диапазон почти в 2 раза по сравнению с остальными датчиками.

Рис.1. Магнитоэлектрический датчик.

Молекулярно-электронные датчики (рис.2) работают по принципу смещения рабочей жидкости через мембрану из анодов и катодов. Жидкость может изменять свои свойства в зависимости от температуры и давления, что может вносить погрешность в результаты измерений.



Конечно, производители утверждают о сверх стабильных характеристиках рабочей жидкости, но все же не стоит забывать об изменении свойств текучести в зависимости от температуры и давления. В любой жидкости могут образовываться пузырьки воздуха и при потере герметичности (либо в следствие каких-либо других процессов) это может вызывать ложные срабатывания при регистрации событий. Можно сделать небольшой вывод, что при работе с этими датчиками необходимо учитывать температурный диапазон работы инструмента и надеяться, что система будет герметична без образования пузырьков.

Рис. 2. Смещение корпуса приводит к перетоку рабочей жидкости (серая толстая линия слева направо) через пористую перегородку (черно-белые ячейки) вследствие инерционности жидкости, что вызывает появление выходного сигнала при смешении зарядов.

Пьезоэлектрические преобразователи (Рис.3) используют пьезоэлектрический эффект в кристаллах, керамике или плёнках и преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот, за счет возникновения разности потенциалов на пьезокристалле при его механической деформации.

Рис. 3. Примерная схема работы пьезоэлектрического преобразователя.

Здесь стоит обратить внимание на обратный пьезоэффект, который присутствует во всех пьезо-преобразователях. Т.е. система может быть подвержена электромагнитным наводкам, которые в свою очередь будут влиятьна пьезо-элементы и вместо того чтобы упругие элементы, к примеру, сжимались, они будут расширяться (либо препятствовать сжатию) и следовательно результаты измерений будут иметь ощутимую погрешность. Отсюда можно сделать вывод, что такие датчики хорошо использовать только в местах с минимальным влиянием каких-либо электромагнитных полей.

Электромеханические датчики (рис. 4) действуют по принципу маятника подвешенного на пружине. Электромеханические датчики стабильно работают при перепаде температур в рабочем диапазоне, вследствие малого влияния температур на свойства металлической пластины. Конечно, когда речь идет об экстремально низких или высоких температурах, то будет использована пластина из другого металла, которая сохраняет свойства в другом диапазоне температур. Электронная часть соответственно тоже модифицируется для возможности работы в экстремальных условиях. Наличия силовой обратной связи обеспечивает динамический диапазон более 120 дБ (в некоторых случаях больше 160дБ), что в несколько раз больше по сравнению с датчиками без неё.

Рис. 4. Слева – маятник на подвесе как основная идея (принцип действия). Справа – полная система с силовой обратной связью.

Микроэлектромеханические (МЭМС) системы (рис.5), устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты.

МЭМС-устройства обычно изготавливают на кремниевой подложке с помощью технологии микрообработки, аналогично технологии изготовления однокристальных интегральных микросхем.

Типичные размеры микромеханических элементов лежат в диапазоне от 1 микрометра до 100 микрометров, тогда как размеры кристалла МЭМС микросхемы имеют размеры от 20 микрометров до одного миллиметра.

Рис. 5. Чувствительный элемент МЭМС-датчика.

Про МЭМС-датчик можно сказать, что их динамический диапазон составляет около 80-90дБ, но стоит отметить, что они имеют намного более широкий частотный диапазон (вплоть до 2кГц и больше), что делает их лучшими работниками в местах с большими уровнями локального шума и сильными высокочастотными вибрациями.

Каждый датчик подходит для решения определенного списка задач. Здесь рассмотрены только аналоговые части датчиков. Всем аналоговым датчикам для работы необходим регистратор – внешний или внутренний.

–  –  –

Регистраторы выполняют функцию оцифровки аналогового сигнала, который поступает на аналоговые входы регистратора, и накапливают и/или передают данные уже в виде цифрового сигнала, который, как известно практически не подвержен никаким помехам.

Опции для (требования к) регистрирующей аппаратуры:

- возможность подключения различного количества датчиков (количество каналов регистрации).

- возможность подключения датчиков разных производителей.

- наличие встроенной памяти (в виде чип-модулей памяти или съемных USB-флэш накопителей)

- наличие Ethernet, Wi-Fi, Firewire, USB, 3G и оптоволоконной передачи данных.

- возможность конвертации или записи в требуемом формате.

- сопряжение с максимально возможным количеством самых распространенных программ для анализа сейсмических данных.

- наличие широкого выбора типов синхронизации внутренних часов (от GPS приемников до сетевого протокола PTP).

- пониженное энергопотребление в отсутствии постоянного электропитания.

Оборудование Guralp

Велосиметры и акселерометры используются при проведении сейсмологических, сейсмометрических и инженерно-сейсмометрических наблюдений (мониторинга), при полевых, стационарных исследованиях, исследованиях вулканов, сейсмическом микрорайонировании и в инженерной сейсмологии.

Ниже приведены самые распространенные модели сейсмических датчиков подходящих для перечисленных задач:

Трехкомпонентный широкополосный высокочувствительный велосиметр со встроенным регистратором CMG-3ESPCDE производства Guralp Systems, Великобритания (Рис. 6. А) для мест с низким уровнем шума. Шум ниже, чем в Новой Модели Низкого Шума (USGS NLNM) в диапазоне частот от 30 сек до 10 Гц.

Трехкомпонентный широкополосный велосиметр со встроенным регистратором CMG-6TD производства Guralp Systems, Великобритания (Рис. 6. Б). Подходит для мест со средним уровнем шума, который ниже чем в Новой Модели Низкого Шума (USGS NLNM) в диапазоне частот от 10 сек до 50 Гц. Идеальный вариант для работы в полевых условиях, при временных и постоянных установках.

Трехкомпонентный широкополосный акселерометр со встроенным регистратором CMG-5TDE производства Guralp Systems, Великобритания (Рис. 6. В) широко применяется для мониторинга сильных движений, для локальных сетей, временных установок, мониторинга зданий и сооружений, вулканов, инженерной сейсмологии.

Ниже представлен список некоторых проектов, реализованных в 2015 году и ранее:

- CMG-6TD используется в региональных сейсмических сетях Геофизической Службы РАН (г.Обнинск)

- Институт Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН и Камчатский Филиал ГС РАН (г.Петропавловск-Камчатский) использует цифровые велосиметры CMG-6TD для регистрации вулканического дрожания и землетрясений в зонах современного вулканизма, ведут запись сейсмического шума и собственных колебаний земли методами пассивной регистрации.

- CMG-6TD входят в сейсмическую подсистему Системы Предупреждения Цунами на Дальнем Востоке и установлены на Камчатке, Сахалине, Курилах.





- Проект в Арктике реализованный в 2015 году Государственным научным центром «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» с участием Института Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН с применением CMG-6TD с новыми модулями памяти на 32ГБ.

- Институт Экологических Проблем Севера г. Архангельск в 2015 году установил на Земле Франца Иосифа датчик для полярных исследований CMG-3T Polar который работает до -55С, с

А Б В

Рис. 6. Трехкомпонентные сейсмостанции производства Guralp Systems.

регистратором CMG-DM24,

- Академия Наук Туркменистана использует CMG-5TC и CMG-3ESPC для системы мониторинга территории Республики Туркменистан, установленных более чем на 25 станциях.

- ОАО «Атомэнергопроект» (г. Москва) использует цифровые велосиметры CMG-6TD и акселерометры CMG-5TDE для обновления сети сейсмического мониторинга АЭС на территории России

- Система сейсмологического мониторинга Сулакского каскада ГЭС, состоящая из 13 станций с цифровыми велосиметрами CMG-6TD, установлена в 2015 году

- Алтае-Саянский Филиал ГС СО РАН (г. Новосибирск) используют комплекты датчиков:

аналоговый велосиметр CMG-6T, аналоговый акселерометр 5TC и 6-ти канальные регистраторы CMG-DM24S6EAM для мониторинга техногенной сейсмичности и сейсмической обстановки на карьерах. Комплекты, состоящие из высокочувствительного аналогового велосиметра CMG-3ESPC, 5TC и 6-ти канальных регистраторов, осуществляют мониторинг Саяно-Шушенской ГЭС. На Новосибирской ГЭС стоят высокочувствительные цифровые велосиметры CMG-3ESPCDE

- ИФЗ (Москва) использует 5TC для эпицентральных наблюдений (сейсмологического мониторинга)

Список литературы

Официальный сайт Guralp Systems. [Электронный ресурс], 2015. http://www.guralp.com 1.

Пьезоэлектрический эффект. [Электронный ресурс], 2015. https://ru.wikipedia.org 2.

МЭМС. [Электронный ресурс], 2015. http://www.npk-photonica.ru/content/products/mems 3.

Электромолекулярный сейсмометр. [Электронный ресурс], 2015. http://www.сейсмометр.рф/tech.html



Похожие работы:

«ISSN 2304-9081 Учредители: Уральское отделение РАН Оренбургский научный центр УрО РАН Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал) 2013 * № 2 On-line версия журнала на сайте http://www.elmag.uran.ru Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН...»

«Станюкович М.В. Бетель и другие легкие жевательные стимуляторы растительного происхождения. Основные направления исследования (программа). // Отв. ред. Ю.К. Чистов, М.А.Рубцова. Радловский сборник. СПб., 2010. С. 323-328 М.В.Станюкович Бетель и другие легкие...»

«Литература Бабич О.А. Особливості поширення та вдосконалення моніторингу хмельової цистоутворюючої нематоди / Бабич О.А., Бабич А.Г. // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. – 2010. – №145. – С. 136–140. Кирьянова Е.С. Паразитические нематоды растений и меры борьбы с ними. – Т....»

«Вестник СибГУТИ. 2011. № 4 УДК 621.3.049.77 Расчёт электрических полей в ультратонких диэлектриках с неоднородной границей в среде TCAD Sentaurus Г.В. Перов, В.И. Сединин Разработана графическая и технологическая модель перепрограммируемого элемента памяти упр...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюс Зарегистрировано в Минюсте России 25 августа 2014 г. N 33769 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 28 июля 2014 г. N 835 ОБ УТВЕРЖ...»

«взято с сайта http://conros.ru МОНЕТНОЕ ДЕЛО В РОССИИ В ЦАРСТВОВАНИЕ ПЕТРА ВЕЛИКОГО (1696—1725) Невеселую картину представляло государственное хозяйство России во второй половине XVII века. Почти совершенное разорение податного сословия, повсеместное повышение цен, полная заводская и фабричная бездеятельность и злоупотребление...»

«Соглашение об оказании услуг "Триколор ТВ"1. Общие положения 1.1. Определение терминов, используемых в тексте Абонентского договора, раскрывается в Условиях оказания услуг "Триколор ТВ" и используется сторонами в целях толкования условий Абонентского договора.1.2. Предложенная версия Абонентского договора адр...»

«Российская Федерация Администрация Морозовского городского поселения Ростовской области ПОСТАНОВЛЕНИЕ 30 ноября 2011 года № 570 г. Морозовск Об утверждении муниципальной долгосрочной целевой программы "Комплексное развитие систем коммунальной инфраструктуры Морозовского городского поселения на период 2012-2014...»

«ВОПРОСЫ ОТВЕТЫ ТИПЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ: Dual-Up — соединение по телефонной линии наземных сетей связи (при отсутствии Интернет-соединения); Ethernet – обычная компьютерная сеть с выходом в Интернет; GSM GPRS – подключение через сети мобильных операторов (использ...»

«1 Официальное издание Калининградской рабочей группы "93 in 39" и общества АЗОТ: http://a-z-o-t.com http://vk.com/practical_magic Приложение № 30. 1-15 мая 2013 e.v. (B4.21 e.n.) Frater U.D. Практическая магия сигил Совместный выпуск...»








 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.