Способ определения параметров индукционного сейсмоприемника Советский патент 1987 года по МПК G01N1/16 

1 1

Изобретение относится к области измерительной техники и -касается способа определения параметров индукционных сейсмоприемников (СП) - электродинамических и электромагнитных.

Цель изобретения - одновременное снижение трудоемкости и повышение достоверности измерения,

На фиг.1 представлена схема измерений, реализующая предложенный способ; на фиг,2 - вариант схемы-для весьма малых измеряемых сигналов,

Схема содержит генератор 1 низкочастотных синусоидальных сигналов (ГНЧ), резисторы 2-4, амперметр 5 переменного тока, синхронно-фазовый детектор (СФД) 6 и вольтметр 7 постоянного тока.

Резисторы, амперметр и СП образуют мостовую схему, питаемую ГНЧ.

Напряжение с диагонали моста поступает на первый и второй входы и СФД. На третий вход СФД от ГНЧ посту пает синхронизирующий сигнал. Вольтметр подключен между четвертым выходом СФД и его вторым входом.

В исходном состоянии все токи и напряжения в схеме равны нулю.

При включении ГНЧ 1 через обмотку .СП протекает переменный ток, обуславливающий напряжение на обмотке СП и на входе вольтметра 7. Часть этого напряжения обусловлена резистивной составляющей электрической части импеданса СП.

Для ее компенсации отключают электромеханическую часть импенданса затем изменяют омическое сопротивление компенсирующей цепи (резистор 4) до тех пор, пока напряжение на входе вольтметра 7 не станет равным нулю.

После балансировки и включения электромеханической части импеданса на входе вольтметра 7 появляется напряжение, пропорциональное резистивной компоненте указанной части импеданса при данной частоте тока.

Измерив это напряжение и поделив на величину тока протекающего по обмотке СП, находят значение резистивной компоненты электромеханическо го импеданса, соответствующее некоторой частоте.

Изменяя частоту, находят аналогичным образом еще не менее двух значений резистивной компоненты электромеханического импеданса, причем на350531

чальная компенсация резистивной компоненты электрической части импеданса при изменении частоты не наруша- g ется.

Полученные значения резистивной компоненты электромеханической части импеданса, соответствующие разным частотам, интерпретируют на основе 10 нижеприведенного аналитического выражения, связьгоающего эту компоненту (обозначена Re) с параметрами СП и частотой:

15

Re

К

./Q.

2r/f,m ( (/Q) где m - масса, подвижной части СП; ((, - относительная частота;

f - частота возбуждающего тока; fo - собственно частота СП; 20 Q добротность СП;

К - коэффициент электромеханической связи СП. Искомые параметры СП: f, Q, К, Методика интерпретации результа- - 25 тОБ измерений может быть различной, В частности, для определения искомых параметров можно использовать следующие особенности функции (1):.

Re Re.-cnc при f f ; 30 Ке„а,.с K -q/2 f m;

Q f. /л f,,. .

где 4 f, - ширина частотной характеристики Re(f) на относительном уровне 0,5,

35 Если используются приведенные соотношения, то и измерения ведут (после балансировки) соответствующим образом: фиксируют частоту f, при которой напряжение максимально; 40 фиксируют частоты f и f , при которых ,5 и„, находят добротность (, / lf. ;определяют коэффициент электромеханической связи по формуле

45

К vlzr. Ке„„„ /Q,

Очевидно, что измерение резистивной компоненты электромеханической части импеданса предполагает синхронное и синфазное детектирование 50 напряжения на обмотке СП. При таком . преобразовании сигнала влияние электрических сигналов с обмотки СП, обусловленных вибрациями -- помехами, резко снижается, поскольку эти поме- 55 хи не синхронны напряжению ГНЧ, синхронизирующему работу СФД.

Таким образом, переход на измерение указанной компоненты обеспечивает достижение главной цели данного

50531

чальная компенсация резистивной компоненты электрической части импеданса при изменении частоты не наруша- g ется.

Полученные значения резистивной компоненты электромеханической части импеданса, соответствующие разным частотам, интерпретируют на основе 10 нижеприведенного аналитического выражения, связьгоающего эту компоненту (обозначена Re) с параметрами СП и частотой:

Re

К

./Q.

2r/f,m ( где m - масса, подвижной ((, - относительная ч

45

К vlzr. Ке„„„ /Q,

Очевидно, что измерение резистивной компоненты электромеханической части импеданса предполагает синхронное и синфазное детектирование напряжения на обмотке СП. При таком преобразовании сигнала влияние электрических сигналов с обмотки СП, обусловленных вибрациями -- помехами, резко снижается, поскольку эти поме- хи не синхронны напряжению ГНЧ, синхронизирующему работу СФД.

Таким образом, переход на измерение указанной компоненты обеспечивает достижение главной цели данного

предложения - повышение достоверности измерения путем обеспечения воэ-i. можности снижения уровня возбуждения при определении параметров СП, Одновременно достигается и вторая из поставленных целей - снижение трудоемкости, поскольку при переходе на измерение резистивной компоненты электромеханической части им- педанса требуется компенсировать лишь аналогичную компоненту его электрической части, что проще и требует меньших трудозатрат.

Дальнейшее снижение трудоемкости может быть достигнуто при условии, что сопротивление, включенное в ветвь моста последовательно с СП, выбрано много большим измеряемой компоненты импеданса. При этом условии уровень тока практически не изменяется с изменением частоты и отсчет его значения может выполняться однократно.

В тех случаях, когда уровень измеряемых сигналов настолько мал, что требуется их предварительное усилие, операцию измерения тока при помощи амперметра целесообразно заменить на операцию измерения приращения выходного напряжения ди при включении последовательно с СП резистора с точно известным сопротивлением R. На фиг.2 показана схема, позволяющая реализовать указанную разновидность предлагаемого способа.

В нее вместо амперметра включено сопротивление , шунтирование нормально замкнутым ключом 9.

Кроме того, в схему введен усилитель 1 9.

Разделив Л U на R, получаем коэффициент сквозной калибровки схемы А, с помощью которого напряжение на выходе испытательной схемы пересчи- тьшается в значение резистивной компоненты. Точность измерений в этом случае повьшается, так как исключается погрешность измерения коэффициен- та усиления усилителя. Одновременно снимаются сложности, обусловленные тем, что выпускаемые в стране амперметры переменного тока не предназна

чены для измерения тока частотой ниже 20 Гц.

За счет перехода на измерение и интерпретацию не менее трех значений резистивной компоненты электромеханической части импеданса появляется возможность снижения уровня возбуждения СП при его проверке в 10 и более раз - в зависимости от выбранной постоянной времени фильтра нижних частот, входящего в состав СФД. В комбинации с другими известными мерами виброзащиты обеспечивается возможность проверки СП при вибровозбуждении на уровне 1 О

Одновременно упрощается и становится менее трудоемкой операция начальной балансировки, поскольку вместо двух регулируемых величин остается лишь одна.

Формула изобретения

1.Способ определения параметров индукционного сейсмоприемника, включающий возбуждение сейсмоприемника переменным током, начальную кО1Мпен- сацию резистивной компоненты электрической части импеданса, измерение на не менее чем трех частотах электромеханической части импеданса и расчет параметров сейсмоприемника по

результатам этих измерений, отличающийся тем, что, с целью одновременного снижения трудоемкости и повышения достоверности, проводят измерение резистивной компоненты электромеханической части импеданса путем синхронно-фазового детектирования напряжения на сейсмоприемнике и деления его на величину тока.

2.Способ ПОП.1, о тлич.аю- щ и и с я тем, что резистивную составляющую Re электромеханической части импеданса находят путем включения последовательно с сейсмоприем- ником сопротивления R, измерения приращения напряжения U на сейсмоприемнике ли и вычисления по формуле (Ro/AU).

Фаг,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис- пользовано для определения параметров индукционных сейсмоприемников (СП) - электродинамических и электромагнитных. Цель изобретения - одновременное снижение трудоемкости и повьшение достоверности измерения. Уровень возбзгждения током сейсмопри- емника в процессе измерения выбира- ется малым на уровне рабочих ускорений сейсмоприемника, далее проводится компенсация только резистивной составляющей электрической части импеданса СП при отключенной, например, путем затормаживания катушки электрической части импеданса. Далее путем синхронного детектирования выделяют и измеряют синфазный с током возбуждения сигнал напряжения с СП и по его величине, измеренной не менее, чем при трех частотах возбуждения, определяют резистивную компоненту электромеханического импеданса СП, а по ней собственную частоту, добротность и коэффициент электромеханической связи,СП. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О (Л с: ел ел СО

А-х