Устройство для определения коэффициента нелинейных искажений электродинамического сейсмоприемника Советский патент 1989 года по МПК G01J3/00 

. 1

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в сейсмометрии.

Цель изобретения г повьппение точности и помехоустойчивости.

На чертеже приведена структурная схема предпагаемого устройства.

Устройство состоит из генератора 1 синусоидального напряжения, ком- паратора 2, источника 3 тока, управляемого напряжением, испытуемого сейсмоприемника 4, синхронного одновибратора 5, режекторного фильтра 6, логического элемента 2И 7, квадратичного преобразователя 8 напряже- j

ние - частота частотомера 9, пере-п ключателя 10 на три положения с одним обищм выводом и ключа 11 с одним замыкающим контактом.

Генератор I соединен с источником 3 тока, выход которого подключен к входу режекторного фильтра 6 и одному выводу испытуемого сейсмо- приемника 4, первое положение переключателя 10 соединено с выходом режекторного фильтра, второе-с его входом, а третье - с общей точкой, куда также подключен второй вывод испытуемого сейсмоприемника 4, а общий вывод переключателя 10 подклю - чен к входу квадратичного преобразователя 8 напряжение -частота, выход которого подключен к одному из входов логического элемента 2И 7, к другому его входу подключен выход синхронного одновибратора 5 такти- руюший вход которого соединен с выходом компаратора 2, а управляющий вход - через ключ 11 соединен с общей точкой, к входу компаратора 2 подключен выход генератора 1 синусоидального напряжения, выход логического элемента 2И 7 соединен с входом частотомера 9. При этом в качестве квадратичного преобразователя 8 напряжение - частота можно использовать известные из цифровой измерительной техники преобразователи,

Режекторньш фильтр должен обладать высокой добротностью, более 100, что достигается применением биквадратных : фильтров

Процесс измерения происходит в три такта, каждый из которых осущест вляется по нажатию ключа 11, Выходно напряжение генератора 1 преобразуется источником 3 тока, управляемого напряжением, в гармонический токовый сигнал, возбуждающий испытуемый сейсмоприемник 4, Выходной сигнал сейсмоприемника 4 поступает на вход режекторного фильтра 6, настроенного на частоту генератора 1 и на второе положение переключателя 10.

Сигнал на выходе режекторного фильтра 6 представляет соб ой выходной сигнал сейсмоприемника 4 без основной гармоники, т.е. высапие гар МОНИКИ, обусловленные нелинейностью испытуемого сейсмоприемника. Выходной сигнал генератора 1 поступает также на вход компаратора 2, с помощью которого он на синусоидального преобразуется в прямоугольный сигнал той же частоты, поступающий на тактирующий вход синхронного одно- вибратора 5. При изменении потенциал а на управляннцем входе -последнего, что достигается нажатием кпюча 11, на его выходе появляются единичные

ворота, длительность которых кратна . периоду сигнала генератора 1,

В первом такте измерения переключатель 10 находится в первом положении, и на вход квадратичного преобразователя напряжение - частота поступают высшие гармоники выходного сигналя сейсмоприемника. Функция преобразования квадратичного преобразователя напряжение - частота при подаче на его вход постоянного сигнала имеет вид

2

fo

KU

(1)

где f.

Г - ™

и к выходная частота преобразователя;

выходная частота преобра- . Зователя при отсутствии входного сигнала;.

напряжение входного сигна- .л.а; коэффициент преобразования.

В случае переменного входного сигнала его функцию преобразования мож- 35 но переписать в виде

fxT

N„1

(2)

N. N.

(3)

где Т

5

интервал времени, за который осуществляется измерение;

NJJ и Нд- количество импульсов на. выходе преобразователи за интервал времени Т соответственно гфи наличии и отсутствии входного сигнала;

U; - среднеквадратическое значение напряжения входного сигнала.

Интервал времени Т формируется, g как указано выше, синхронным одно- вибратором 5 в виде единичных ворот, дакщих разрешение на прохождение пачек импульсов через логический элемент 2И 7.

0

Таким образом, в первом такте измерения, после нажатия ключа 11, на выходе логического элемента 2И 7 появляется пачка из N, импульсов, причем

N, N. - К.(4)

NO - К,и;,,

где и - среднеквадратическое значение напряжения высших гармоник выходного сигнапа сейсмоприемника,

Во втором такте измерения переключатель 10 переводится во второе положение, при этом на вход квадратичного преобразователя напряжение - частота поступает выходной сигнал сейсмоприемника. После нажатия ключа I1 на выходе логического элемента 2И 7 появляется пачка из N импульсов, причем

N,

NO - К,и,,

(5)

и

(. - среднеквадратическое значение напряжения выходного сигнала сейсмоприемника, включающего как первую, так и высшие гармоники .

В третьем такте измерения переключатель 10 переводится в третье положение, и вход квадратичного преобразователя 8 напряжение - частота оказывается соединенным с общей точкой. После нажатия ключа 11 число N j им1460628

пульсов в пачке на выходе логического элемента 2И 7 равно

N,

N

(6)

В каждом такте измерения число импульсов в пачках N, N, N просчитывается частотомером 9, работающим в режиме счета импульсов,

В случае, когда коэффициент нелинейных искажений fiin%, что имеет место для всех сейсмоприемников, коэффициент нелинейных искажений можно определить, как отношение среднёквадратического напряжения высших гармоник к среднеквадратическому напряжению всего сигнала.

Таким образом, коэффициент К нелинейных искажений сейсмоприемника легко определяется по трем полученным результатам (N, , N, .N,) измерения

25

К

иц

(7)

Как видно из выражения (7), ко- эф(}мциент иелине-(яых искажений не зависит от медленных (временных, температурных и др.) дрейфов амплитуды генератора синусоидального напряжения, коэффициента преобразования источника тока, управляемого напряжением, и коэффициента преобразования измерительного канала, т,е, квадратичного преобразователя напряжение - частота.

5

7