Многокомпонентный акселерометр с одной массой - RU2018119488A
Код документа: RU2018119488A
Формула
1. Сейсмический датчик, содержащий:
раму;
центральную массу, расположенную внутри рамы, при этом центральная масса имеет три главные оси; и
множество преобразователей, механически присоединенных между рамой и центральной массой;
в котором преобразователи размещены тремя парами, при этом преобразователи в каждой паре соединены с противоположными сторонами центральной массы, образованными вдоль отдельной одной из трех главных осей.
2. Сейсмический датчик по п. 1, в котором каждый из преобразователей имеет ориентацию кристалла, определяющую чувствительность к сдвигу, при этом чувствительности к сдвигу преобразователей в каждой паре ориентированы обычно параллельно друг другу и по существу перпендикулярно к соответствующим главным осям.
3. Сейсмический датчик по п. 2, в котором чувствительности к сдвигу трех пар преобразователей ориентированы по взаимно перпендикулярным направлениям.
4. Сейсмический датчик по п. 1, в котором рама содержит множество боковых элементов рамы, размещенных парами на противоположных сторонах центральной массы, обозначенных тремя главными осями, при этом преобразователи соединены с боковыми элементами рамы в каждой соответствующей паре.
5. Сейсмический датчик по п. 4, также содержащий множество изолирующих элементов, расположенных между боковыми элементами рамы в углах ее, при этом изолирующие элементы выполнены с возможностью уменьшения передачи сдвиговой нагрузки между ними.
6. Сейсмический датчик по п. 4, также содержащий стержень, расположенный вдоль центрального участка каждого бокового элемента рамы, при этом стержень выполнен с возможностью соединения с соответствующим преобразователем напротив центральной массы.
7. Сейсмический датчик по п. 6, в котором стержень имеет неравномерное поперечное сечение, определяющее относительно высокую жесткость по основному направлению восприятия соответствующего преобразователя и относительно низкую жесткость перпендикулярно к основному направлению восприятия.
8. Сейсмический датчик по п. 4, также содержащий один или несколько прутков, соединенных с каждым боковым элементом рамы и расположенных в проеме, образованном в ней, при этом один или несколько прутков выполнены с возможностью присоединения соответствующего преобразователя к соответствующему боковому элементу рамы по основному направлению восприятия и уменьшения передачи нагрузки перпендикулярно к основному направлению восприятия.
9. Сейсмический датчик по п. 1, также содержащий электропроводную внешнюю поверхность центральной массы, при этом каждый из преобразователей электрически соединен с электропроводной внешней поверхностью для образования потенциала общего вывода.
10. Сейсмический датчик по п. 1, также содержащий электронику датчика, выполненную с возможностью объединения сигналов преобразователей в каждой паре для образования выходного сигнала, характеризующего ускорение рамы по направлению, перпендикулярному к соответствующим главным осям.
11. Сейсмический датчик по п. 1, также содержащий электронику датчика, выполненную с возможностью объединения сигналов преобразователей в каждой паре для образования выходного сигнала, характеризующего поворот рамы вокруг соответствующей главной оси.
12. Сенсорное устройство, содержащее:
модульный корпусный узел, имеющий один или несколько компонентов, выполненный с возможностью развертывания в водяной толще;
сейсмический датчик, расположенный в модульном корпусе, при этом сейсмический датчик содержит центральную массу, расположенную внутри рамы, и множество преобразователей, механически присоединенных между рамой и центральной массой, при этом преобразователи размещены парами, присоединенными к противоположным сторонам центральной массы, противоположные стороны образованы вдоль трех главных осей ее; и
электронику датчика, выполненную с возможностью образования выходного сигнала путем объединения сигналов преобразователей в каждой паре, при этом выходной сигнал характеризует сейсмическое волновое поле, распространяющееся через водяную толщу.
13. Сенсорное устройство по п. 12, в котором первая комбинация сигналов является реагирующей на ускорение по направлению восприятия, перпендикулярному к главной оси, вдоль которой пара преобразователей соединена с массой, и вторая комбинация сигналов является реагирующей на поворот вокруг главной оси.
14. Сенсорное устройство по п. 12, в котором каждая пара преобразователей имеет ориентацию кристаллов, определяющую чувствительность к сдвигу по направлению восприятия, при этом чувствительности к сдвигу других пар преобразователей ориентированы по взаимно перпендикулярным направлениям.
15. Сенсорное устройство по п. 12, в котором рама содержит множество боковых элементов рамы, размещенных на противоположных сторонах центральной массы, и также содержит множество изолирующих элементов, расположенных между боковыми элементами рамы и выполненных с возможностью уменьшения передачи сдвиговой нагрузки между ними.
16. Сенсорное устройство по п. 12, в котором рама содержит множество сторон, расположенных вокруг центральной массы по главным осям ее, при этом каждая из сторон соединена с соответствующим одним из преобразователей напротив центральной массы.
17. Сенсорное устройство по п. 16, в котором стороны выполнены с возможностью обеспечения относительно высокой жесткости по направлению восприятия соответствующих преобразователей и относительно низкой жесткости перпендикулярно к соответствующему направлению восприятия вдоль соответствующей главной оси массы.
18. Сенсорное устройство по п. 12, также содержащее электропроводную внешнюю поверхность центральной массы, при этом каждый из преобразователей электрически соединен с электропроводной внешней поверхностью для образования потенциала общего вывода сенсорного устройства.
19. Сенсорное устройство по п. 12, также содержащее схему синхронизации, выполненную с возможностью образования синхронизирующего сигнала, соответствующего выходному сигналу электроники датчика, и запоминающее устройство, сконфигурированное для сохранения выходного сигнала и соответствующего синхронизирующего сигнала, при этом схема синхронизации и запоминающее устройство расположены внутри модульного корпуса вместе с сейсмическим датчиком и электроникой датчика.
20. Сенсорное устройство по п. 19, также содержащее источник питания, выполненный с возможностью снабжения электроэнергией электроники, схемы синхронизации, запоминающего устройства и электроники датчика, и также содержащее датчик глубины, выполненный с возможностью управления источником питания на основании глубины погружения сенсорного устройства в водяной толще.
21. Способ сборки сейсмического датчика, содержащий этапы, на которых:
подготавливают массу, при этом массой задаются три ортогональные оси;
располагают множество преобразователей с прилеганием к массе, при этом преобразователи размещают парами на противоположных сторонах массы вдоль по меньшей мере двух из ортогональных осей;
выравнивают преобразователи, при этом каждой парой преобразователей задается основное направление восприятия, ориентированное перпендикулярно к соответствующей ортогональной оси; и
присоединяют множество преобразователей к массе, при этом каждый из преобразователей поддерживают выровненным по соответствующему основному направлению восприятия.
22. Способ по п. 21, также содержащий:
подготовку выравнивающего сборочного приспособления, при этом выравнивающее сборочное приспособление имеет основание;
расположение массы на основании выравнивающего сборочного приспособления;
расположение множества преобразователей на выравнивающем сборочном приспособлении, при этом преобразователи размещают вдоль по меньшей мере двух ортогональных осей;
выравнивание преобразователей при использовании сборочного приспособления, при этом во время присоединения каждый из преобразователей в сборочном приспособлении поддерживают выровненным вдоль соответствующих основных направлений восприятия.
23. Способ по п. 22, в котором расположение массы на основании выравнивающего сборочного приспособления содержит вставление массы в отверстие, образованное в основании, при этом отверстие выполнено с возможностью выравнивания массы относительно ортогональных осей.
24. Способ по п. 22, в котором расположение множества преобразователей с прилеганием к массе, содержит вставление преобразователей в пазы, образованные вблизи отверстия в основании, при этом пазы выполнены с возможностью выравнивания преобразователей для задания соответствующих основных направлений восприятия перпендикулярно к соответствующим ортогональным осям.
25. Способ по п. 21, также содержащий
расположение рамы вокруг массы, при этом стороны рамы выравнивают относительно трех ортогональных осей; и
присоединение множества преобразователей к раме, при этом преобразователи присоединяют между массой и соответствующими сторонами рамы.
