Новый вариант высокочувствительного одноосного датчика сейсмоакселерометра

Новый вариант высокочувствительного
одноосного датчика сейсмоакселерометра

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

Автор для переписки: О.С. Казанцева, e-mail:ok800@ifz.ru

Рассмотрены вопросы построения одноосного высокочувствительного датчика, являющегося составной частью трехкоординатного сейсмоакселерометра. Обсуждаются вопросы создания строго одноосного датчика с включением дополнительной магнитной жесткости на основе применения SmCo (самарий-кобальтовых) постоянных магнитов. Изготовлен макет однокоординатного чувствительного датчика, оригинальными элементами которого являются удерживающие пробную массу осциллятора упругие растяжки, которые создают механическую жесткость и одновременно обеспечивают одноосность, и постоянные магниты, использование которых позволяет вносить дополнительную “магнитную” жесткость. Создание и испытания модели датчика методом наклонов основания прибора показали соответствие результатов испытаний расчетным значениям крутизны преобразования датчика и его динамического диапазона.

Ключевые слова: сейсмометр, механическая жесткость, магнитная жесткость, механический подвес, предельная чувствительность, тепловые шумы

Цитируйте эту статью как: Манукин А.Б., Казанцева О.С., Калинников И.И. Новый вариант высокочувствительного одноосного датчика сейсмоакселерометра // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 4. C.66–76. DOI: 10.21455/si2018.4-5

Готлиб В.М., Евланов Е.Н., Зубков Б.В., Липким В.М., Манукин А.Б., Подколзин С.Н., Ребров В.И. Высокочувствительный кварцевый акселерометр для измерения малых ускорений космических аппаратов // Космические исследования. 2004. Т. 42, № 1. С.57–62.

Гусев Г.А., Манукин А.Б. Предельная чувствительность гравиинерциальных приборов при измерении квазистатических процессов // Физика Земли. 1985. № 9. С.90–95.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. 202 с.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1992. 621 с.

Манукин А.Б., Горшков О.Н., Андреев О.Н., Шлык А.Ф. Малогабаритный высокочувствительный акселерометр-сейсмометр // Космические исследования. 2010. Т. 48, № 4. С. 355–361.

Михайлов П.С., Конешов В.Н., Железняк Л.К., Соловьев В.Н. Методические приемы повышения точности при выполнении гравиметрических съемок на море // Труды VI Международной научно-практической конференции “Морские исследования и образование (MARESEDU – 2017)”: [сборник]. СПб.: ГНЦ РФ АО “Концерн “ЦНИИ “Электроприбор”, 2017. С.332–337.

Смитлз К.Дж. Металлы: Справочник. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1980. 447 с.

Шнирман Г.Л. Астазирование маятников. М.: Наука, 1982. 168 с.

МАНУКИН Анатолий Борисович – доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, профессор, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499)254-23-50. E-mail: amanukin@yandex.ru

КАЗАНЦЕВА Ольга Сергеевна – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 254-23-50. E-mail: ok800@ifz.ru

КАЛИННИКОВ Игорь Иванович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 254-23-50. E-mail:i-kalinn@yandex.ru

English Translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Abstract. The article discusses the construction of a single-axis sensitive sensor, which is part of the three-axis seismic detector. The creation problems of a strictly single-axis sensor with additional magnetic stiffness based on the use of SmCo (Samarium-Cobalt) permanent magnets are discussed. A model of a single-axis sensitive sensor is made, the principal original elements of which are elastic extensions and permanent magnets. The elastic extensions hold the test mass of the oscillator, which create mechanical rigidity and simultaneously provide uniaxiality. The permanent magnets add additional “magnetic” stiffness. The creation and testing of the sensor model by the method of tilting the base of the instrument showed that the test results corresponded to the calculated values of the sensor conversion steepness and its dynamic range.

Keywords: seismometer, mechanical stiffness, magnetic stiffness, mechanical suspension, limiting sensitivity, thermal noise

MANUKIN Anatoly Borisovich – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Chief Researcher, Professor, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, bld. 1. Tel.: +7(499) 254-23-50. E-mail: amanukin@yandex.ru

KAZANTSEVA Olga Sergeevna – Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, bld. 1. Tel.: +7(499) 254-23-50. E-mail: ok800@ifz.ru

KALINNIKOV Igor Ivanovich – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Leading Researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. 123242, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya, 10, bld. 1. Tel.: +7(499) 254-23-50. E-mail: i-kalinn@yandex.ru

Cite this article as: Manukin A.B., Kazantseva O.S., Kalinnikov I.I. New version of highly sensitive single-axis sensor for seismic accelerometer.SeismicheskiePribory, 2018, Vol. 54, no. 4, pp. 66–76. (in Russian). DOI: 10.21455/si2018.4-5

English translation of the article will be published in Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online), https://link.springer.com/journal/11990), 2019, Volume 55, Issue 4.

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. 2018. Том 54. № 4. C.66–76. DOI: 10.21455/si2018.4-5