Патент на изобретение №2238574

(54) СЕЙСМИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР

(57) Реферат:

Изобретение относится к подводной геоакустике и может быть использовано для предупреждения землетрясений и цунами с помощью включения соответствующих систем сигнализации. Сущность сейсмотриггера содержит маятник, оптоэлектронный датчик отклонения маятника. Датчик отклонения маятника выполнен в виде сигнальной и опорной волоконных катушек, оптически связанных с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр. При появлении цунами в районе расположения триггера маятник отклоняется от положения равновесия и ударяется о сигнальную катушку. На выходе интерферометра при этом появляется сигнал, направляемый через усилитель и частотомер на сигнализатор тревоги. Сигнальная и опорная катушки расположены в корпусе, установленном на морском дне. Источник когерентного света и фотоприемник расположены на надводном центре управления и регистрации. Технический результат: повышение надежности за счет упрощения юстировки оптической схемы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к подводной геоакустике и может быть использовано для предупреждения землетрясений и цунами с помощью включения соответствующих систем сигнализации.

Известен сейсмический триггер [1], принятый за прототип, содержащий герметичный корпус с прикрепленными к его нижней части приемником сейсмических колебаний, а к верхней – маятником с распределенной массой, а также оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника, включающего в себя оптически согласованный источник когерентного света и фотоприемник, подключенный выходом через последовательно соединенные усилитель фототока и частотомер к сигнализатору тревоги.

В прототипе маятник выполнен обращенным. Маятник подвешен к опоре в центре его тяжести. К верхней части маятника прикреплен диск с отверстием посередине. По одну сторону диска напротив отверстия расположен светодиод, по другую – фотодиод. Когда маятник спокоен, фотодиод, освещенный светодиодом, замыкает на массу источник питания логической электронной схемы, и она не работает. Если маятник в ответ на землетрясение выводится из положения равновесия, свет от светодиода не попадает на фотодиод, электронная схема включается и считает импульсы, соответствующие качанию маятника. Если количество импульсов достигает заданного числа, включается звуковая или световая сигнализация тревоги.

Недостатком прототипа является необходимость расположения источника когерентного света и фотоприемника внутри корпуса, что препятствует их своевременной замене, а также неизбежные трудности с повторной юстировкой оптоэлектронного датчика, расположенного в корпусе под водой.

Техническим результатом, возникающим при внедрении изобретения, является повышение надежности за счет упрощения юстировки оптической схемы.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном сейсмическом триггере, содержащем герметичный корпус с прикрепленными к его нижней части приемником сейсмических колебаний, а к верхней – маятником с распределенной массой, а также оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника, включающего в себя оптически согласованные источник когерентного света и фотоприемник, подключенный выходом через последовательно соединенные усилитель фототока и частотомер к сигнализатору тревоги, оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника выполнен в виде сигнальной и опорной волоконных катушек, оптически связанных через источник когерентного света и фотоприемник в интерферометр, при этом сигнальная и опорная волоконные катушки расположены в корпусе, установленном на морском дне, соответственно и вне траектории отклонения маятника от положения равновесия, а источник когерентного света и фотоприемник расположены на надводном центре управления и регистрации.

Сигнальная волоконная катушка выполнена с возможностью смещения в корпусе вдоль маятника с распределенной массой.

Сигнальная и опорная волоконные катушки покрыты звуконепроницаемой оболочкой.

Герметичный корпус заполнен жидкостью, преимущественно водой или маслом.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 представлена конструктивная схема сейсмического триггера, на фиг.2 – его оптоэлектронная схема.

Сейсмический триггер содержит герметичный корпус 1 (фиг.1) с прикрепленным к его нижней части приемником 2 сейсмических колебаний, выполненный в виде традиционного штыря, втыкаемого в грунт морского дна 3.

К верхней части герметичного корпуса 1 подвешен маятник 4 с распределенной массой.

В состав триггера также входит оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника 4, выполненный в виде сигнальной и опорной волоконных катушек 5, 6 (фиг.1, 2), оптически связанных с источником 7 когерентного света и фотоприемником 8 (фиг.2) в интерферометр, например, собранный по схеме Маха-Цендера, как показано на фиг.2.

Сигнальная катушка 5 интерферометра расположена на траектории отклонения маятника 4 от положения равновесия, а опорная катушка 6 – вне траектории отклонения маятника 4.

Выход фотоприемника 8 подключен через последовательно соединенные усилитель фототока 9 и частотомер 10 к сигнализатору тревоги – звуковому или световому устройству сигнализации (на чертеже не показан).

Волоконные катушки 5, 6 интерферометра закреплены непосредственно в герметичном корпусе 4, а остальные элементы триггера расположены на подводном центре управления и регистрации (на чертеже не показан).

Связь подводной части сейсмического триггера с надводной осуществляется по кабель-тросу 11. На фиг.2 подводная часть устройства отделяется от надводной линией А-А.

Согласно дополнительных пунктов формулы изобретения для изменения чувствительности триггера к сейсмическим колебаниям сигнальная волоконная катушка 5 выполнена с возможностью смещения в корпус 1 вдоль маятника 4 с распределенной массой. (На фиг.1 смещение катушки происходит параллельно стрелке. Одно из дополнительных положений катушки 5 показано пунктиром).

С этой же целью герметичный корпус 1 сейсмического триггера может быть заполнен жидкостью, например водой или маслом.

Для устранения влияния акустических шумов на работу триггера волоконные катушки 5, 6 покрывают звуконепроницаемой оболочкой.

Сейсмический триггер работает следующим образом.

При появлении в районе морского дна 3 землетрясений или цунами сейсмический приемник 2, являющийся одновременно и якорем корпуса 1, воспринимает ускорения, вызванные воздействием подземных толчков на сейсмический триггер. Маятник 4 с распределенной массой в ответ на землетрясение приходит в колебательное движение. Если подземные толчки достигают определенной амплитуды, отклонение маятника 4 достигает критической величины, при которой он ударяет о сигнальную катушку 5. На выходе фотоприемника 8 при этом появится сигнал в виде последовательности интерференционных пиков. После усиления фототока в усилителе 9 частотомер 10 считает частоту и количество интерференционных пиков и последний выдает на сигнализатор тревоги соответствующий командный сигнал.

Чувствительность сейсмического триггера предварительно задается такой, чтобы последний не реагировал на случайные искусственные сейсмические колебания или на природные сейсмические колебания, не относящиеся к опасным землетрясениям и цунами.

При этом в отличие от прототипа в заявленном сейсмическом триггере не происходит разъюстировки оптоэлектронного датчика при работе устройства. А источник когерентного света и фотоприемник можно подвергнуть замене непосредственно на надводном центре управления. Чем достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. Патент США №4214238, кл. 340-690 (G 08 В 21/00), 1980 – прототип.

Формула изобретения

1. Сейсмический триггер, содержащий герметичный корпус с прикрепленными к его нижней части приемником сейсмических колебаний, а к верхней – маятником с распределенной массой, а также оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника, включающего в себя оптически согласованные источник когерентного света и фотоприемник, подключенный выходом через последовательно соединенные усилитель фототока и частотомер к сигнализатору тревоги, отличающийся тем, что оптоэлектронный датчик наперед заданного предельного значения отклонения маятника выполнен в виде сигнальной и опорной волоконных катушек, оптически связанных через источник когерентного света и фотоприемник в интерферометр, при этом сигнальная и опорная волоконные катушки расположены в корпусе, установленном на морском дне, соответственно на и вне траектории отклонения маятника от положения равновесия, а источник когерентного света и фотоприемник расположены на надводном центре управления и регистрации.

2. Сейсмический триггер по п.1, отличающийся тем, что сигнальная волоконная катушка выполнена с возможностью смещения в корпусе вдоль маятника с распределенной массой.

3. Сейсмический триггер по п.1, отличающийся тем, что сигнальная и опорная волоконные катушки покрыты звуконепроницаемой оболочкой.

4. Сейсмический триггер по п.1, отличающийся тем, что герметичный корпус заполнен жидкостью, преимущественно водой или маслом.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 19.06.2005

Извещение опубликовано: 10.12.2006 БИ: 34/2006