Устройство автоматического измерения параметров электродинамических сейсмоприемников Советский патент 1987 года по МПК G01V13/00 

113

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и мелеет быть использовано для контроля основных параметров сейсмоприемников как при ; их серийном изготовлении, так и полевых условиях.

Целью изобретения является повышение точности и автоматизация процесса измерения.

На фиг о 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема логического формирователя временных интервалов; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - структурная схема блока управления.

Устройство состоит (фиг, 1) из генератора 1 прямоугольных импульсов тока положительной полярности, идентичного ему генератора 2 прямоугольных импульсов тока отрицательной полярности, двухвходового мультиплексора 3, испытуемого сейсмоприемника 4, блока 5 управления, демультиплек- сора 6 на два выхода, генератора 7 линейно изменяющегося напряжения, измерителя 8 собственной частоты сей

смоприемника, нуль-органа 9, компара- зо ляется гармонический сигнал,частота

тора 10, логического формирователя 11 временных интервалов, преобразователя 12 временных интервалов в код, блока 13 математических операций и блока 14 индикации.

Логический формирователь временных интервалов состоит (фиг, 2) из D-триг- геров 15-23, триггера Шмидта 24, зле- мента НЕ 25, элементов ИСЮИОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26-29 и элемента ИЛИ 30,

На временных диаграммах (фиг, 3) приведены сигналы 31-34 соответственно сейсмоприемника (пунктиром показаны сигналы генератора линейно изменяющегося напряжения), нуль-органа, включенное в цепь постоянного

компаратора и блока управления, поступающие на вход логического формирователя временных интервалов, и внутренние 35 - 49 и выходной 50 сигналы логического формирователя временных интервалов.

50

тока. Величина сопротивления равна отношению падения напряжения на нем к значению тока возбуждения. Поэтом для определения активного сопротив ления обмотки катушки сейсмоприемни ка по команде с блока 5 управления запускается генератор 7 линейно изменяющегося напряжения.

Блок 5 управления может быть выполнен в виде пересчетной схемы, состоящий из последовательно соединенных : генератора импульсов, счетчика и дешифратора, с выходов которого снимаются управлякщие сигналы, или в виде мультивибраторной (фиг. 4).

Блок управления состоит из кнопки Пуск 51, резисторов 52-54, логических элементов И 55 и 56, ИЛИ 57 и 58 и одновибраторов 59-66.

Входы 67 и 68 блока 5 управления связаны (фиг. 1).с выходами генераторов положительных и отрицательных импульсов тока соответственно. Выходы блока управления соединены следующим образом (фиг. 1 и 4): выход 69 - с управляющими шинами блока 13 математических операций и блока 14 индикации, выходы 70 и 71 - демультиплексора 6, выходы 72 и 73 - мультиплексора 3, ; выход 74 - генератора 7 линейно изменяющая напряжения, выход 75 -- логического формирователя 11 временных интервалов.

Устройство работает следующим образом.

По команде с блока 5 управления испытуемый сейсмоприемник 4 через де- мультиплексор 6 подключается к измери- телю собственной частоты сейсмоприемника. Последний представляет собой, измерительный генератор с сейсмопри- )емником в качестве частотно-задающего контура. На выходе измерителя 8 появ5

которого равна собственной частоте сейсмоприемника 4. Логический форми- . рователь 11 формирует первый временной интервал (фиг, 3), равньм по длительности периоду выходного сигнала измерителя 8„После этого по команде с блока 5 управления сейсмоприемник 4 через мультиплексор 3 возбуяодается генератором 1 прямоугольных импульсов „ тока положительной полярности. Через интервал времени, необходимый для прекращения собственного процесса сейсмоприемника 4 последний можно рассматривать как активное сопротивле включенное в цепь постоянного

тока. Величина сопротивления равна отношению падения напряжения на нем к значению тока возбуждения. Поэтому для определения активного сопротивления обмотки катушки сейсмоприемника по команде с блока 5 управления запускается генератор 7 линейно изменяющегося напряжения.

Компаратор 10 фиксирует момент сравнения выходного сигнала генератора 7 с напряжением на сейсмоприемни- ке 4, а формирователь 11 формирует второй временной интервал от момента запуска генератора 7 до момента ера31327035

батывания компаратора 10 (фиг. 3), длительность которого пропорциональна величине активного сопротивления обмотки катушки- сейсмоприемника 4,

По окончании действия положительного импульса тока выходной сигнал сейсмоприемника 4 соответствует сво- бодньм колебаниям его инертной массы. Нуль-орган 9 фиксирует моменты пере- ю хода выходного сигнала сейсмоприемгд

ника 4 через нуль, а логический формирователь 11 формирует третий временной интервал (фиг. 3) между вторым и третьим перекодами выходного 15 сигнала сейсмоприемника через нуль.

Далее по команде с блока 5 управления сейсмоприемник 4 через мультиплексор 3 возбуждается генератором 2 отрицательных импульсов тока. В- мо- 20 мент окончания отрицательного импульса тока по команде с блока 5 управления запускается генератор 7 линейно изменяющегося напряжения. Компаратор 10 фиксирует момент сравнения выход- 25 ных сигналов генератора 7 и сейсмоприемника 4. Формирователь 11 формирует четвертый временной интервал между моментом запуска генератора 7 и моментом срабатьгоания компарато- ЗО ра 10, длительность которого пропориональна мгновенному значению выходного сигнала сейсмоприемника 4 и соответствующему ему моменту времени t,a также пятый временной интервал между оц вторым и третьим пересечениями нуля выходным сигналом сейсмоприемника. Суммарная длительность третьего и пятого временных интервалов равна условному периоду свободных затухающих 40 колебаний инертной массы сейсмоприемника.

Все сформированные временные интервалы поступают на преобразователь 12, где преобразуются в код, поступа- 45 ющий на блок 13 математических операций, где происходит вычисление степени затухания fl и коэффициента преобразования сейсмоприемника К, а также преобразование измеренных вре50

менных интервалов в частоту и активное сопротивление R обмотки катушки сейсмоприемника в соответствии с выражениями:

J f 2 f 2 /i U )

X 1 sintot

t +t tj i-(.j.

V

«

гдеГ

l I

ц -1

Г- -.

5

5

0 5 О ц 0

5

0

X

(

0

5

соответственно первый, второй, третий и пятьй временные интервалы, формируемые логическим формирователем 11J коэффициент, определяемый наклоном пилы генератора 7 линейно изменяющегося напряжения; собственная и условная частоты свободных затухающих колебаний инертной массы сей- смоприемника j скорость свободных колебаний инертной массы сейсмоприемника;

значение инертной массы сейсмоприемника;

циклическая собственная частота сейсмоприемника;циклическая условная частота свободных затухающих колебаний инертной массы сейсмоприемника. ток, протекаюищй по обмотке сейсмоприемника.

На блоке 14 индикации в цифровом виде отображаются собственная частота сейсмоприемника, условная частота свободных затухающих колебаний инертной массы сейсмоприемника, сопротивление обмотки катушки преобразователя, степень затухания и коэффициент преобразования сейсмоприемника.

Логический формирователь 11 вре- менных интервалов (фиг. 2) работает следующим образом.

D-триггеры 15 и Т6, счетные входы которых соединены с блоком управления, осуществляют синхронизацию работа w ш

I ты лдгичесЕсого формирователя временных интервалов со всем устройством.

Триггер Шмидта 24 предназначен для формирования прямоугольных импульсов из выходного сигнала измерителя собственной частоты.

Цепочка из элементов 15, и 26 формирует первьш временной интервал, равный собственному периоду испытуемого сейсмоприемника. Последе- вательность срабатывания этих элементов и формирования первого интервала показана на временных диаграммах 31, 34,35,37,38,39 и 40 (фиг. 3). Элементы 15,16,18 и 27 формируют второй и четвертый временные интервалы, пропорциональные сопротивлению обмотки катушки сейсмоприемника и мгновенному значению его выходного сигнала соответственно. Последовательность ерабатьшания этих элементов и формирования второго и четвёртого интервалов показана на временных диаграммах 31, ,35,36,41 и 42 (фиг,3). Элементы 19,20,22,23,28 и 29 формируют тре тий и пятый временные интервалы, сумма которых равна условному периоду свободных затухающих колебаний инертной массы сейсмоприемника. Последовательность срабатывания этих элемен тов и формирования третьего и пятого интервалов показана на временных диаграммах 32,43 - 49 (фиг. 3). Элемен ИЛИ 30 объединяет сформированные интервалы (диаграмма 50, фиг„ 3) для передачи их по- одной линии связи.

Блок 5 управления работает следующим образ ом.

Цикл работы предлагаемого устройства начинается по налсатию кнопки Пуск 51, в результате которого срабатывает одновибратор 59, Импульс с его выхода поступает на блок 13 математических операций и блок 14 индикации и подготавливает их к работе По окончании этого импульса (см. временные диаграммы, фиг. 4) срабатьша- ет одновибратор 60, по выходному импульсу которого демультиплексор 6 подключает сейсмопрнемник 4 к измери телю 8 собственной частоты на время, j необходимое для осуществления этого измерения. По окончании шшульса од- новибратора 60, т.е. по завершении процесса измерения собственной часто ты, срабатывают одновибраторы 61 и 62. По импульсу первого-из них де. мультиплексор 6 подключает сейсмопри емник к нуль-органу 9 и компаратов5

10. По импульсу одновибратора 62 мультиплексор 3 подключает генератор 1 положительных импульсов тока к сей смоприемнику 4„ Кроме того, этот импульс дает разрешение на одновибратор 64, которьй, в свою очередь, фор - мирует импульс длительностью большей, чем врег успокоения сейсмоприемника 4. По завершении последнего импульса одновибратор 65 формирует импульс, поступающий через элемент ИЛИ 57 на генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и дающий разрешение на запуск последнего для измерения сопротивления обмотки катушки сейсмоприемника. По окончании импульса одно- вибратора 62, . после затухания свободных колебаний инертной массы сейсмоприемника, одновибратор 63 формирует импульс, по которому мультиплексор 3 подключает сейсмоприем- ник 4 к генератору 2 отрицательных импульсов тока и который- дает разрешение на прохождение импульсов этого генератора через элемент И 56 на одновибратор 66, Последний по окончании импульса генератора 2 тока также формирует импульс, поступающий ч е- рез элемент ШШ 57 на генератор 7 линейно изменяющегося напряжения и дающий разрешение на запуск последнего для измерения мгновенного значения выходного сигнала сейсмоприемника 4, Импульсы одновибраторов 59,65 и 66 обьединяются на элементах 1-ШИ 57 и 58 и с выхода последнего поступают на логический формирователь 11 временных интервалов. I

Сопротивления 52 и 53 служат для преобразования импульсов тока в импульсы напряжения.

Ф о р;-м у л а и 3 о б р в т е и и я

Устройство автоматического измерения параметров электродинамических сейсмоприемников, содержащее первый генератор прямоугольных импульсов тока, измеритель собственной частоты сейсмоприемника, блок математических операций, выход которого соединен с блоком индикации, и блок управления, подключенньм к управляющим шинам блока математических операций и блока индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерения, оно снабжено вторым, идентичным первому, генератором прямоугольных импульсов тока, но противоположной полярности, двухвходовым мультиплексором, . демультипдексором на два выхода, нуль-органом, компаратором, генератором линейно изменяющегося напряжения, логическим формирователем временных интервалов и преобразователем временных интервалов в код, причем блок линейно изменяющегося напряжения, выравления соединен с управляющими шинами мультиплексора, демультиплексора, генератора линейно изменяющегося напряжения и логического формирователя временных интервалов, один выход испытуемого электродинамического сейсмоприемника соединен с общей точкой, а другой - с выходом мультиплексора и входом демультиплексора, генераторы прямоугольных импульсов тока раздель-

но соединены с входами двухвходового мультиплексора и блоком управления, один из выходов демультиплексора соединен с входом измерителя собственной частоты сейсмоприемника, а другой - с входом нуль-органа и одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом генератора

ходы измерителя собственной частоты сейсмоприемника, нуль-органа и компаратора соединены раздельно с входами логического формирователе временных интервалов, выход которого соединен с входом преобразователя временных интервалов в код, а выход последнего - с входом блока математических операций. I

Изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быть использовано для контроля основных параметров сейсмоприемников, Цель изобретения - повьшение точности и автоматизация процесса измерения. По командам блока управления сейсмоприемник автоматически последовательно подключается к измерителю собственной частоты, нуль-органу, компаратору, генераторам прямоугольных положительных и отрицательных импульсов тока. Логический формирователь временных интервалов формирует пять временных интервала, несущих информацию о параметрах сейсмоприемни- ка. При этом вычисляются собственная и условная частоты, степень затухания, сопротивление обмотки катушки и коэффициент преобразования сейсмо- приемника. Значения этих параметров отображаются на блоке индикации.Пог- . решность определения параметров не хуже 2%. 4 ил.

фие.7

ЗГ

32

tfff

Фиг.З

Редактор А. Лежнина

Составитель Д. Заргарян Техред Л.Сердюкова .

Заказ 3385/42

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фи.

Корректор в. Бутяга