Способ определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника с шунтом Советский патент 1990 года по МПК G01V13/00 

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к определению и контролю параметров электродинамических сейсмоприемников.

Цель изобретения - упрощение способа при одновременном повышении точности.

Электродинамический сейсмоприем- ник является обратимой системой типа -генератор - двигатель. При воздействии возбуждающей силы на корпус прибора на его выходах генерируется напряжение, пропорциональное скорости перемещения х подвижной инертной массы:

К-х

0)

При воздействии с электрической стороны током i прибор становится движущей системой, в которой работает механическая сила- F, прилагаемая- к подвижной инертной массе:

F « K-i . (2)

Коэффициент К характеризует величину электромеханической связи, зависящей от значения плотности маг- аитвого потока, пронизывающего витки катушки.

Из разрешения уравнений (1) и 2) следует, что

«

(3)

z

z

&

- импеданс, вносимый из механической в электрическую часть сейсмоприемника при 5 движении инертной массы катушки в магнитном и воздушном полях со скоростью х.

Поскольку механический поступательный ИМПеДаНС ттлттт чп лЛ ттшшштгп-К

массы равен

F

z подвижной инертной

М

.дПг

(4)

м х

то вносимый электрический г. и поступательный механический ZM импедансы связаны между собой через коэффициент электромеханической связи К как

К

z.

Z я

(5)

м

Импедансы z. и

z ,t является сложfin

ными комплексными величинами, структура которых определяется числом активных и реактивных элементов в электрической и механической частях сей смоприемника.

Исследуют сейсмоприемник как движущую систему с импедансом z, равным

2Э + SB

(6)

возбуждением и анализом электрических характеристик, где z g - электрический импеданс электрической части сейсмоприемника, а z в- вносимый в электрическую часть электрический импеданс от движения инертной массы.

В таком представлении вносимый импеданс z. отображает сопротивление трения от тепловых токов з проводящем каркасе, сопротивление воздушного трения и сопротивление реактивных элементов и их взаимовлияния. На собственной частоте ш сейсмоприемника реактивные элементы механической части компенсируются и их век- торная сумма равна нулю, т.е. импедан

Z M М

где Р м - механическое соп

ротивление. В области низких частотs

0

5

0

к которой относится и собственная частота, самоиндукция L катушки и тем более распределенные и проходные емкости между катушкой и каркасом малы по сравнению с омическим сопротивлением катушки и поэтому принимают, что сопротивление на выходах сейсмоприемника на собственной частоте равно сопротивлению, измеренному на постоянном токе, т.е.

гэ R ,

где R - электрическое сопротивление электрической части сейсмоприемника при неподвижной инертной массе. При таких допущениях полное сопротивление на выходах катушки Б при движении инертной массы можно записать в виде

R R + Р„ .

ffВ

Затухание сейсмоприемника я складывается из доли электрического л , создаваемого нагрузкой катушки на шунт Рщ, и доли вносимого /i0 от механического сопротивления RM:

л

+

5

Р Р з + Ро

RM

2т ш„

К

2ma;0(RK + Рш) (7)

где т - масса подвижной части сейсмоприемника ;

RK - сопротивление катушки. При исследованиях полных сопротивлений Rv сейсмоприемников разных типов и достоверности модели затухания (7) при подключении разных величин шунтов RU, установлено, что между вносимым в электрическую часть сопротивлением R6 и механическим сопротивлением RM существует строгая связь не по коэйкЬициенту электромеханической связи К, а по чувствительности сейсмоприемника К,,:

R.

14

R Кд -(- ft R

r

(9)

а определяемое по измерениям сопротивлений на постоянном токе и на собственной частоте R вносимое сопротивление R „ , равное

Б

Р.в Р„- Р , (Ю)

является линейной Функцией.

Исходя из установленного, модель затухания (7) можно выразить как

Зависимость выходного напряжения сейсмоприемника F(t) при возбуждении его ступенью тока i длительностью, превышающей длительность переходного процесса, выражают формулой

(17)

Исследуя экстремумы выражения (17) и разрешив его относительно чувстви-

ГЧ

тельности К,„ выражение (17) для

максимума ЕМ первого смежного колебания представляют в виде .

J i

/i

arccos

Введя в выражение (18) обозначение R для сопротивления переходного процесса на первом максимуме Е „

ЛП

arccos

,(19)

35

)

ш RK - R

Способ может быть осуществлен изменением собственной частоты и)о (или частоты видимых колебаний сив), измерением максимальной амплитуды FM, определением степени затухания р средством применения серийных установок и измерением активного сопротивления R и полного сопротивления Rx сейсмоприемника на собственной частоте, например, с помопгью цифрового

де универсального вольтметра и генератора. Погрешность способа определяется в основном погрешностями измерения величин установками типа АИС и САКС (1-2%) и не превышает допузд скаемой стандартом для электродинамических сейсмоприемников (+10%).

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным состоит в упрощении способа за счет исключесе ния операций подключения дополнительного шунта и измерений на нем в режимах постоянного и переменного токов, при одновременном повышении точ- . ности за счет исключения определения

дополнительного затухания. Предлагаемый способ обладает также и большей достоверностью по сравнению с известным в части теоретического обоснования.

Способ может быть автоматизирован с выдачей документации на цифровые индикаторы, что существенно для метрологического контроля.Ю

Формула изобретения

Способ определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника с шунтом, включающий измерение сопротивления R сейсмо приемника на постоянном токе, измерение собственной частоты w0, воз- -буждение сейсмоприемника импульсом постоянного тока и определение степени затухания 0 возбуждение сейсмоприемника на собственной частоте измерение его сопротивления Ry,

5

отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при одновременном повышении точности, длительность импульса устанавливают превышающей длительность переходного процесса сейсмоприемника, параллельно с определением степени затухания /J измеряют величину напряжения Ем первого максимума смежного колебания, определяют значение сопротивления Rf, переходного процесса как

R |й. е НЬ- ссов 9

П 1

и .находят коэффициент К преобразования сейсмоприемника с тунтом по Формуле

0

К

Г«W1

2ftв„-к

где m - масса подвижной части сейсмоприемника;

i - сила тока возбуждающего импульса .

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к определению и контролю коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника с шунтом. Цель изобретения - упрощение способа при одновременном повышении точности. Способ заключается в измерении сопротивления R на собственной частоте, измерении сопротивления R на постоянном поле, возбуждении сейсмоприемника ступенькой тока I и определении затухания β и амплитуды первого максимума отклика E_м, определении сопротивления R_п переходного процесса по формуле R_п = E_м/I EXP (β/√1 - β² ARCCOSβ) и определении коэффициента преобразования K сейсмоприемника с шунтом по формуле K = √M^.Ω_о^.R_п (1 + 2β(R/R_п) - (R/R_{@ - R), где M - масса подвижной части сейсмоприемника. Предложенный способ позволяет определить коэффициент преобразования сейсмоприемника с шунтом, не нарушая заводскую сборку для определения сопротивлений катушки и шунта, а также не производя измерений дополнительного затухания с подключением дополнительных шунтов, что повышает точность и достоверность способа при его упрощении.}