Способ определения параметров электродинамических сейсмоприемников Советский патент 1989 года по МПК G01V1/16 

Изобретение о гносится к области геофизики приборостроения и может быть использовано для измерения параметров сейсмоприемников при их серийном изготовлении,

Цель изобретения - повышение точности определения параметров сейсмоприемников..

На фиг. приведена схема электрического эталона сейсмоприемника; на фиг. 2 - схема реализации предлагаемого способа,

На фиг. 1 и 2 показаны: активное сопротивление 1 сейсмоприемника и индуктивность 2 катушки сейсмоприемникаJ механическая емкость 3, сопротивление 4, индуктивность 5, частотомер 6, фазометр 7, генератор 8 гармонического напряжения, суммирующий источ- 1П-1К 9 тока, управляемый напряжением, инвертирующий усштитель 10 с единичным коэффициентом усиления, источник 1i постоянного напряжения, испытуемый сейсмоприемник 12, вольтметр 13, осциллограф 14, конденсаторы 15 и 16, резисторы 17 и 18, потенщюметр 19 и переключатели 20 и 21,

При возбуждении сейсмоприемника током cos(0t напряжение на нем изменяется по закону

CSi55

31509772

,cos(cot+q)),

где 1„ - амплитуда тока возбуждения; частота тока возбуждения; амплитуда напряжения на сейсмоприемнике; сдвиг фаз между возбуждающим сигналом и напряжением на сейсмоприемнике; текущее время,10

Как видно из фиг. 1, это напряжеие складывается из дтаух. напряжений: oCOs(Qt+q )Uo, cos(COt+q),)+Uo(; cos у

x(cot+q(.) .(1)

о со

и„ Cf t 20

где Up. - амплитуда напряжения на 15

катушке сейсмоприемника; Ц - его фаза.

Первое слагаемое в правой части () вызвано прохождением тока возбуждения через последовательно включенные сопротивление 1 и индуктивность 2 катушки, второе слагаемое равно падению напряжения на параллельном контуре, образованном величинами 3-5 и есть напряжение, генерируемое сейсмоприемником при возбуждении его током i. Амплитуда Uoc и фаза напряжекмя и, cos{u)t+tf), именуемого в дальнейшем собственным сигналом сейсмоприе1 1ика, определяются, следующими формулами: (kVm)io(J

и

ос

nl(cot-co f+(2pw,w)

f .1 - f л tgcf,

со

(2)

) (3) 35

где k

i.

2f)Qo03

коэффициент преобразованияj амплитуда тока возбуждения; (Со собственная частота; Р) - степень затухания; m - масса катушки. Подвергаем (1) следующему преобразованию:

UocCos(tot+cpc)UoCOs(cot+tp)-Uo, cdsj (cot+tf,)(иоС08(р-ио| cosqj,)cosco t- -(UoSinq -Uo, sinc(,)sina)t

Отсюда Uoc cosCpc UoCoslf-Uoi cosL,;

40

45

Uj,,. sinCfc U sinlp-Uo, sinCf, .

Из соотношения (4) получаем

(4)

30

25 т

50

50

Переключатель 20 устанавливают в нижнее положение- и потенциометро 19 устанавливают нулевые показания фазометра 7. Эта операция выполняет ся перед измерениями один раз и необходима для коррекции сдвига фаз, вносимого S исследуемый сигнал раз делительной цепью: конденсатор 16, резистор 18, потенциометр 19. УкаUPC JUo+Uo, -2UoUo, cos(tf-(,) J (5) ((f-Uo, sintf,)/U(cos(p-Uo, costf,. занная цепь служит для того, чтобы

(6)

Таким образом, зная амплитуды UQ, UQ, и фазы ср и cf, , рассчитывают амплитуду Uoc и фазу tpp собственного сигнала сейсмоприемника по формулам (5) и (6). Амплитуду и и фазу Ц) измеряют непосредственно при возбужпостоянная составляющая напряжения сейсмоприемника 12 в случае, когда 55 он заторможен не попадала на вход фазометра. При этом цепь: конденсатор 15, резистор 17 вносят в опорны сигнал, каковым является сигнал ген ратора, такой же сдвиг фаз, что и

дении сейсмоприемника источником тока i igCoscot. Дня измерения величин UQ, и Ц, необходимо возбудить сейсмоприемник источником тока, гармонический сигнал которого имеет постоянную составляющую. Под действием постоянной составляющей происходит срыв механических колебаний в сейсмоприемнике и амплитуда и фаза напряжения на нем определяются только сопротивлением и индуктивностью катушки.

Из формулы (3) следует

tgcp,(G),)/tgq(eo,)()Q2/(tOo-co2)t(.

(7)

Вводя обозначение n tgiL| j, (О)/ /tgtj g(Q2) и переходя к обычным частотам, из (7) определяют собственную частоту сейсмоприемника

f, (f, f.

nfz-f, . 2

i nf,-f2 Зная собственцую частоту f

(8)

о

5 также тангенс угла tgcf(.f) на частоте f из формулы (3) определяют степень затухания сейсмоприемника. :

г,п-pfS (9)

2f;,(f)

Амплитуду CHPiiana сейсмоприемника U(3j, находят по формуле (5). По известным значениям f, А и П согласно формуле (2) находят коэффициент преобразования сейсмоприемника;

Л

2TmUoc (f )

io f

rf+() (10)

где ro - масса катушки;

io - амплитуда тока возбуждения.

Последовательность операций при реализации предлагаемого способа при помощи приведенной схемы следующая (фиг, 2)

Переключатель 20 устанавливают в нижнее положение- и потенциометром 19 устанавливают нулевые показания фазометра 7. Эта операция выполняется перед измерениями один раз и необходима для коррекции сдвига фаз, вносимого S исследуемый сигнал разделительной цепью: конденсатор 16, резистор 18, потенциометр 19. Указанная цепь служит для того, чтобы

занная цепь служит для того, чтобы

постоянная составляющая напряжения сейсмоприемника 12 в случае, когда он заторможен не попадала на вход фазометра. При этом цепь: конденсатор 15, резистор 17 вносят в опорный сигнал, каковым является сигнал генератора, такой же сдвиг фаз, что и

51

цепь: резистор 18, конденсат ор 16, потенциометр 19 - в исследуемый сигнал. Переключатель 20 возвращается в исходное верхнее положение. Пере- ключатель 21 устанавливают в нижнее положение, при этом сейсмоприемник

12возбуждается переменным током от генератора 8 и постоянным током от источника 11 постоянного напряжения с помощью суммирующего источника 9 тока. Под действием постоянного тока происходит срыв механических колебаний в сейсмоприемнике. Вольтметром

13и фазометром 7 измеряют амплитуду

так как этот ток определяется по выходному напряжению Ug,, генератора 8 и высокоточному сопротивлению R,, входящему в схему источника 9 тока по формуле ,b|x/R,

Предлагаемый способ позволяет определить параметры электродинамических сейсмоприемников с точностью порядка единиц процентов.

Формула изобретения

Способ определения параметров электродинамических сейсмоприемни

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано для измерения параметров сейсмоприемников при их серийном изготовлении. Цель изобретения - повышение точности определения параметров сейсмоприемников. Испытуемый сейсмоприемник возбуждают гармоническим током. Отключают механический импеданс сейсмоприемника, пропуская через его катушку постоянный ток. Измеряют амплитуду тока возбуждения, амплитуду и фазу напряжения на катушке сейсмоприемника. Выключают постоянный ток и измеряют амплитуду и фазу напряжения на сейсмоприемнике. Меняют частоту возбуждения и повторяют измерение амплитуд и фаз напряжений на катушке сейсмоприемника и на сейсмоприемнике. По результатам измерений вычисляют собственную частоту, степень затухания, амплитуду собственного сигнала и коэффициент преобразования по определенным формулам. 2 ил.

UQ, (f,) и фазу Cf, (f ,) напряжения на катушке сейсмоприемника, инвертируемого усилителем 10, Частотометром 6 измеряют частоту f-f возбуждения сейс моприемника. Осциллограф 14 служит для визуального контроля.

Переключатель 21 возвращают в исходное верхнее положение и измеряют амплитуду U(,(f,) и фазус (f,) напряжения на сейсмоприемнике, возбуждаемого только переменным током.

Меняют частоту генератора и повторяют операции по измерению амплитуды UQ, (f ) и фазы q, (f ) напряжения на катушке сейсмоприемника, амплитуды Up (f) и фазы CpCf) напряжения на сейсмоприемнике и частоты возбуждения сейсмоприемника.

Вычисляют последовательно tgCj)j,(f,

tg.qicCfi) foP UQC и к по приведенным формулам,

1ри реализации предлагаемого способа по приведенной схеме нет необходимости измерения амплитуды тока,

Uoc f,-2Uof,Uo, f,(f) -(f.(f, )

K

pr

fmUocCf,) iofi

.-()+

где n tgCfcXfO/tgM cCfi);

t-aro Cf и 0 (f о si( fj Л.. Д / I f Uo(fV)coW f;y-Uor(fV) cos4,CfV)

ff ч Ца(fг)8int;(fИ-ио, (fОsinCfДf)

(T,)ЪЪV(f(fO-Uo,f

где f и f - частоты возбуждения;

1д - амплитуда тока возбуждения;

о.. Up,,

tf и Lp, - соответственно амплитуды и фазы напряжений на сейсмоприемнике и на его катушке}

ков, заключающийся в возбуждении сейсмоприемника гармоническим током, отключении его механического импеданса путем пропускания через катуш0 ку постоянного тока, измерении амгши- туд тока возбуждения сейсмоприемника и напряжении на его катушке, выключении постоянного тока и измерении амплитуды напряжения на сейсмоприем5 нике, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, перед измерениями у сейсмоприемника отключают , при измерении амплитуд напряжений на сейсмо0 приемнике и на его катушке измеряют также фазы этих напряжений и определяют собственную частоту f,, , степень

о

затухания сигнала U 5 вания К по формулам

f,(f, f,

(Ь , амплитуду собственного д и коэффициент преобразиР

LO LI

nf, -fo

t|2

2fef,,tg4 c(fi)

55

tfc - сдвиг фаз между возбуждающими сигналом и напряжением на сейсмоприемнике;

m - номинальное значение массы катушки.

ОН

f

фие.2