RU133946U1 - BOTTOM LASER SEISMOGRAPH - Google Patents
BOTTOM LASER SEISMOGRAPH Download PDFInfo
- Publication number
- RU133946U1 RU133946U1 RU2013114523/28U RU2013114523U RU133946U1 RU 133946 U1 RU133946 U1 RU 133946U1 RU 2013114523/28 U RU2013114523/28 U RU 2013114523/28U RU 2013114523 U RU2013114523 U RU 2013114523U RU 133946 U1 RU133946 U1 RU 133946U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismograph
- chambers
- semiconductor laser
- optical
- mirrors
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
1. Донный сейсмограф, состоящий из выполненных с возможностью открытия и соединенных между собой световодом двух герметичных камер, снабженных плоским основанием и оптическими скамьями, на одной из которых установлена оптическая система, выполненная по схеме неравноплечего интерферометра Майкельсона, включающая полупроводниковый лазер, коллиматор, делительную пластину, два котировочных зеркала на пьезокерамических цилиндрах, поворотные зеркала и фотодетектор, а на другой - уголковый отражатель, при этом сейсмограф содержит систему регистрации, соединенную с фотодетектором и расположенную в одной из камер, а оптические скамьи жестко скреплены с основаниями камер, снабженных грунтозацепами.2. Донный сейсмограф по п.1, отличающийся тем, что камеры выполнены в виде вертикальных цилиндров, снабженных крышками.3. Донный сейсмограф по п.1, отличающийся тем, что в качестве полупроводникового лазера используют лазер с длиной волны 532 нм.1. The bottom seismograph, consisting of two sealed chambers made with the possibility of opening and interconnected by a fiber, equipped with a flat base and optical benches, on one of which an optical system is installed, made according to the scheme of a non-equal Michelson interferometer, including a semiconductor laser, a collimator, a dividing plate , two quotation mirrors on piezoceramic cylinders, rotary mirrors and a photo detector, and on the other a corner reflector, while the seismograph contains a p recording is the coupled to the photodetector and disposed in one of the chambers, and the optical bench are rigidly attached with bases cameras equipped gruntozatsepami.2. A bottom seismograph according to claim 1, characterized in that the chambers are made in the form of vertical cylinders provided with covers. A bottom seismograph according to claim 1, characterized in that a laser with a wavelength of 532 nm is used as a semiconductor laser.
Description
Полезная модель относится к области геофизики и может быть использована для измерения микродеформаций земной коры на дне морей и океанов и изучения пространственно-временной структуры геофизических полей инфразвукового и звукового диапазонов.The utility model relates to the field of geophysics and can be used to measure microdeformations of the earth's crust at the bottom of the seas and oceans and study the spatiotemporal structure of geophysical fields in the infrasound and sound ranges.
Известна автономная донная станция для сейсмических наблюдений (п. RU 2438149 C2, МПК G01V 1/38) предназначенная для сейсмологического мониторинга, изучения полей микросейсм и гидроакустических шумов, а также измерения и регистрации в широком частотном диапазоне сейсмических явлений от местных и удаленных землетрясений на дне морей и океанов. В данной станции для регистрации сейсмических сигналов используют сейсмические и сейсмоакустические датчики. Сейсмические датчики представляют собой велосиметры и имеют три компоненты: две горизонтальные и одну вертикальную, и предназначены для преобразования скорости колебания грунта в электрический сигнал в соответствующем динамическом и частотном диапазоне. Технические характеристики датчиков таковы: частотный диапазон регистрируемых сигналов от 0,03 до 40 Гц. Трехкомпонентный сейсмоакустический датчик предназначен для преобразования третьей производной колебания грунта в электрический сигнал в соответствующем динамическом и частотном диапазонах. Основные технические характеристики датчика: количество сейсмоакустических каналов 3, частотный диапазон 20-1000 Гц, динамический диапазон в полосе 1/3 октавы и центральной частотой 30 Гц.Known autonomous bottom station for seismic observations (p. RU 2438149 C2, IPC
Известен волоконно-оптический донный сейсмограф (п. CN 101799555 (А), МПК G01V 1/18; G01V 1/38) состоящий из сферической камеры, в которой находится центральный груз с присоединенными к нему волоконно-оптическими акселерометрами. Груз удерживается в центре основной сферической камеры при помощи эластичных подвесов. Главная камера установлена в металлический каркас, который служит для передачи колебаний от дна к сейсмографу. Сигналы от сейсмографа передаются к регистрирующему устройству с помощью волоконно-оптического кабеля.Known fiber-optic bottom seismograph (p. CN 101799555 (A), IPC
Наиболее близким к заявляемому является широкополосный донный сейсмограф (в.з. CN №101672927 (А), МПК G01V 1/18; G01V 1/38) состоящий из двух герметичных сферических камер, соединенных между собой платформой, обеспечивающей связь обеих камер с дном. В одной из камер находится аккумуляторный отсек и плата обработки акустических сигналов, в другой камере находится сейсмограф маятникового типа и накопитель информации на который производится запись полученных с сейсмографа данных. Горизонтальное положение сейсмографа обеспечивается карданным подвесом находящимся в той же герметичной камере что и сейсмограф. Коммутация между камерами обеспечивается посредством электрических кабелей. Данный сейсмограф может регистрировать сейсмические колебания в частотном диапазоне от 0,025 до 40 Гц как природного, так и искусственного происхождения. Однако необходимость обеспечения горизонтальности узла сейсмографа значительно усложняет его конструкцию, кроме того, следует отметить невозможность мониторинга сейсмической обстановки в режиме реального времени.Closest to the claimed one is a broadband bottom seismograph (VZ CN No. 101672927 (A), IPC
Общим недостатком всех вышеприведенных сейсмографов являются: ограниченные частотный и динамический диапазон, которые не позволяют проводить измерения вариаций микросмещений земной коры в инфразвуковом диапазоне, начиная с частоты 0 Гц (условно) и соответственно не способны регистрировать медленные процессы, которые могут быть предвестниками опасных геодинамических явлений.A common drawback of all of the above seismographs is: the limited frequency and dynamic range, which do not allow measurements of variations in the Earth’s crust micro displacements in the infrasonic range, starting from a frequency of 0 Hz (conditionally) and, accordingly, are not able to record slow processes that can be harbingers of dangerous geodynamic phenomena.
Задача заявляемой полезной модели разработка донного сейсмографа для измерений микросмещений земной коры в инфразвуковом диапазоне.The objective of the claimed utility model is the development of a bottom seismograph for measuring the micro displacements of the earth's crust in the infrasonic range.
Технический результат - расширение частотного и динамического диапазона измерений микросмещений земной коры в инфразвуковом диапазоне.The technical result is the expansion of the frequency and dynamic range of measurements of micro displacements of the earth's crust in the infrasound range.
Поставленная задача решается донным сейсмографом, состоящим из выполненных с возможностью открытия и соединенных между собой световодом двух герметичных камер, снабженных плоским основанием и оптическими скамьями, на одной из которых установлена оптическая система, выполненная по схеме неравноплечего интерферометра Майкельсона. включающая полупроводниковый лазер, коллиматор, делительную пластину.The problem is solved by a bottom seismograph, consisting of two sealed chambers made with the possibility of opening and interconnected by a light guide, equipped with a flat base and optical benches, one of which has an optical system made according to the scheme of the Michelson non-uniform interferometer. including a semiconductor laser, a collimator, a dividing plate.
два юстировочных зеркала на пьезокерамических цилиндрах, поворотные зеркала и фотодетектор, а на другой уголковый отражатель, при этом сейсмограф содержит систему регистрации, соединенную с фотодетектором и расположенную в одной из камер, а оптические скамьи жестко скреплены с основаниями камер, снабженных грунтозацепами.two alignment mirrors on piezoceramic cylinders, rotary mirrors and a photodetector, and another angle reflector, while the seismograph contains a recording system connected to the photodetector and located in one of the cameras, and the optical benches are rigidly attached to the bases of the cameras equipped with lugs.
Предлагаемая конструкция донного сейсмографа на основе лазерно-интерференциой оптической системы позволяет измерять микросмещения земной коры в частотном диапазоне от 0 до 1000 Гц с точностью до 0,03 нм.The proposed design of the bottom seismograph based on a laser-interference optical system allows you to measure the micro displacement of the earth's crust in the frequency range from 0 to 1000 Hz with an accuracy of 0.03 nm.
На Фиг.1 изображен общий вид донного сейсмографа: а - вид сверху, б - вид сбоку, где 1 и 2 - герметичные камеры, 3 - световод, 4 - основания камер, 5 - грунтозацепы, 6 - оптическая скамья с оптической системой, 7 - оптическая скамья с у толковым отражателем - 8.Figure 1 shows a General view of the bottom seismograph: a - top view, b - side view, where 1 and 2 - sealed cameras, 3 - light guide, 4 - camera bases, 5 - lugs, 6 - optical bench with an optical system, 7 - optical bench with a sensible reflector - 8.
На Фиг.2 - схематично изображена оптическая система, установленная на скамье 6, где 9 - лазер, 10 - коллиматор, 11 - два юстировочных зеркала, установленных на пьезокерамических основаниях (на схеме не показано), 12 - делительная пластина, 13 - поворотные зеркала, 14 - фотодетектор.Figure 2 - schematically shows an optical system mounted on
Камеры и световод донного сейсмографа могут быть выполнены как из металла, так и из любого подходящего полимерного материала. Камеры могут быть выполнены в виде вертикальных цилиндров, которые снабжены крышками либо цилиндры выполнены с возможностью их отсоединения от основания камер. К основанию камер жестко прикреплены грунтозапепы, конкретное выполнение которых и их количество зависит от характера грунта. Герметизация камер достигается при помощи, например, уплотнителей, находящихся в специальных пазах между корпусом и крышкой, либо между корпусом и основанием.The cameras and the light guide of the bottom seismograph can be made of either metal or any suitable polymeric material. The chambers can be made in the form of vertical cylinders, which are equipped with caps or cylinders are made with the possibility of disconnecting them from the base of the chambers. To the base of the chambers are grousers, the specific implementation of which and their number depends on the nature of the soil. The sealing of the chambers is achieved using, for example, gaskets located in special grooves between the housing and the cover, or between the housing and the base.
Сейсмограф работает следующим образом.A seismograph works as follows.
Луч стабилизированного полупроводникового лазера (9), пройдя коллиматор (10) и юстировочные зеркала (11), попадает на полупрозрачную делительную пластину (12), на которой разделяется на два луча. Первый луч, пройдя зеркала раскачки и компенсации (13) и полупрозрачную делительную пластину (12), попадают на фотодетектор (14). Второй луч, пройдя световод (3) и отразившись от уголкового отражателя (8), расположенного на оптической скамье (7), и пройдя полупрозрачную делительную пластину (12), попадает на фотодетектор (14). На фотодетекторе (14) на основе обоих лучей настраивается интерференционная картина, изменение которой связано с изменением расстояния между оптической скамьей (6) и отражателем (8). Изменение интерференционной картины регистрируется фотодетектором (14) и преобразуется в электрический сигнал системой регистрации (на фиг.2 не показана), находящейся в одной из герметичных камер. Далее электрический сигнал с помощью сигнального кабеля, подключенного к системе регистрации передается на береговой пост, где осуществляется запись на носитель информации в режиме реального времени. Точность измерения определяется точностью измерения доли интерференционной полосы.The beam of a stabilized semiconductor laser (9), passing through the collimator (10) and alignment mirrors (11), enters a translucent dividing plate (12), which is divided into two beams. The first beam, passing through the swing and compensation mirrors (13) and the translucent dividing plate (12), fall on the photodetector (14). The second beam, passing through the light guide (3) and reflected from the corner reflector (8) located on the optical bench (7), and passing through the translucent dividing plate (12), enters the photodetector (14). An interference pattern is configured on the photodetector (14) based on both beams, a change in which is associated with a change in the distance between the optical bench (6) and the reflector (8). A change in the interference pattern is detected by a photodetector (14) and converted into an electrical signal by a registration system (not shown in Fig. 2) located in one of the sealed chambers. Further, the electrical signal is transmitted using a signal cable connected to the registration system to the coastal post, where real-time recording is made to the storage medium. The measurement accuracy is determined by the accuracy of the measurement of the fraction of the interference band.
Сейсмограф позволяет измерять вариации интерференционной картины с точностью до 10-4×λ/2, где λ - длина волны лазера. Был изготовлен опытный образец донного сейсмографа, в котором камеры в виде вертикальных цилиндров высотой 400 мм и диаметром 400 мм и световод в виде трубы диаметром 150 мм и длиной 1500 мм выполнены из полимерного материала. При использовании в донном лазерно-интерференционного сейсмографе зеленого полупроводникового лазера (532 нм) точность измерения примерно равна 0,03 нм в частотном диапазоне от 0 до 1000 Гц.A seismograph makes it possible to measure variations in the interference pattern with an accuracy of 10 -4 × λ / 2, where λ is the laser wavelength. A prototype of the bottom seismograph was made in which chambers in the form of vertical cylinders with a height of 400 mm and a diameter of 400 mm and a light guide in the form of a pipe with a diameter of 150 mm and a length of 1500 mm were made of polymer material. When using a green semiconductor laser (532 nm) in the bottom laser interference seismograph, the measurement accuracy is approximately 0.03 nm in the frequency range from 0 to 1000 Hz.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114523/28U RU133946U1 (en) | 2013-04-01 | 2013-04-01 | BOTTOM LASER SEISMOGRAPH |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114523/28U RU133946U1 (en) | 2013-04-01 | 2013-04-01 | BOTTOM LASER SEISMOGRAPH |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU133946U1 true RU133946U1 (en) | 2013-10-27 |
Family
ID=49447165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013114523/28U RU133946U1 (en) | 2013-04-01 | 2013-04-01 | BOTTOM LASER SEISMOGRAPH |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU133946U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653099C1 (en) * | 2017-08-21 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Laser interferometric bottom seismograph |
| RU191766U1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-08-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Device for determining ground vibration |
-
2013
- 2013-04-01 RU RU2013114523/28U patent/RU133946U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653099C1 (en) * | 2017-08-21 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Laser interferometric bottom seismograph |
| RU191766U1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-08-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Device for determining ground vibration |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fernández-Ruiz et al. | Seismic monitoring with distributed acoustic sensing from the near-surface to the deep oceans | |
| US9194738B2 (en) | Fiber optic microseismic sensing systems | |
| CA2574192C (en) | Pressure compensated optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system | |
| US7222534B2 (en) | Optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system using such accelerometer and inclinometer | |
| US9250118B2 (en) | Leaf-spring optical seismometer using fringe signals for seismic measurements | |
| Zumberge et al. | An optical seismometer without force feedback | |
| US11092478B2 (en) | Retro-reflective interferometer | |
| Janneh et al. | Field demonstration of an optical fiber hydrophone for seismic monitoring at Campi-Flegrei caldera | |
| CN101799555A (en) | Optical fiber ocean bottom seismograph | |
| Bernard et al. | Onland and offshore extrinsic Fabry–Pérot optical seismometer at the end of a long fiber | |
| CN107121708B (en) | Absolute gravity measurement system and measurement method | |
| RU133946U1 (en) | BOTTOM LASER SEISMOGRAPH | |
| CN205353121U (en) | Servo -type acceleration sensor based on CCD position is detected | |
| CN207198347U (en) | Absolute gravity measurement system | |
| CN109839514A (en) | A kind of high-precision optical accelerometer with from zeroing function | |
| RU2653099C1 (en) | Laser interferometric bottom seismograph | |
| RU145461U1 (en) | THREE COMPONENT WELL SEISMOMETER | |
| Williams et al. | Teleseisms and microseisms on an ocean-bottom distributed acoustic sensing array | |
| CN206583930U (en) | A kind of optical fiber interference type detector device with collimater | |
| CN112764115B (en) | Quantum absolute gravimeter and probe thereof | |
| CN214623074U (en) | Quantum absolute gravimeter and probe thereof | |
| RU101848U1 (en) | SEISMOGRAPH | |
| Janneh et al. | Monitoring underwater seismic activity in the Campi-Flegrei caldera with fiber optic seismic hydrophones | |
| Haldorsen et al. | A Fiber‐Optic, Multicomponent Sensor for Borehole Seismic Formation Imaging and for Monitoring of Natural or Induced Seismicity | |
| CN107990971A (en) | A kind of three-dimensional differential optical fiber vector hydrophone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180402 |