Устройство определения коэффициента нелинейных искажений электродинамического сейсмоприемника с коррекцией погрешности Советский патент 1990 года по МПК G01V1/16 

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

Цель изобретения - повышение точности .

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство состоит из генератора 1 синусоидального напряжения, компаратора 2, источника 3 тока, управляемого напряжением, эталонного резистора 4, испытуемого сейсмоприемника 5, первого замыкающего ключа 6 с одним замыкающим контактом, синхронного одновибратора 7, режекторного

фильтра 8, второго замыкающего ключа 9, логического элемента 2И 10, трехпозиционного переключателя 11 с пот ложениями контактов 12, 13, 14, частотомера 15, квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота.

Выход генератора 1 соединен с входами компаратора 2 и источника 3 тока, управляемого напряжением. Выход компаратора 2 соединен с тактирующим входом синхронного одновибратора 7, управляющий вход которого соединен с первым контактом ключа 6, а второй контакт этого ключа соединен с общей точкой. Первый выход синхронного

ел

ел ьэ

sj

одновибратора 7 соединен с одним из входов логического элемента 2И 10, второй вход которого соединен с выходом квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота. Выход логического элемента 2И 10 соединен с входом частотомера 15. Выход источника 3 тока соединен с положением 12 трехпозиционИого переключателя 11 и первым выводом эталонного резистора 4, второй вывод которого соединен с положением 13 трехпозиционного переключателя 11, входом режекторного фильтра, первым контактом второго замыкающего ключа 9 и первым выводом испытуемого сейсмоприемника 5. Второй контакт второго замыкающего ключа 9 и второй вывод испытуемого сейсмоприемника 5 соединены с общей точкой. Выход .режекторного фильтра 8 соединен с положением 14 трехпозиционного переключателя 11, общий вывод которого соединен с входом квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота .

Устройство работает следующим образом.

При подаче постоянного тока в катушку сейсмоприемника последний представляет собой чисто активное сопротивление R кзтушки.

При возбуждении же сейсмоприемник гармоническим током с частотой, равной собственной, он, согласно эквивалентной схеме, представляет собой последовательно соединенные комплексное сопротивление катушки и активное механическое сопротивление эквивалентного контура замещения. Однако модуль комплексного сопротивления (Zf) катушки сейсмоприемника можно на собстаенной частоте с достаточной точностью заменить значением активного сопротивления RK катушки. Действ вительно

f

R

т ч

+ W0 Lk ,

(1)

где LK - индуктивность катушки, W0 циклическая собственная частота.

Сейсмоприемник не является идеально линейной колебательной системой и обладает некоторой нелинейностью. Поэтому эквивалентный контур замещения должен включать не только линейные элементы (на собственной частоте

это активное механическое сопротивление R), не приводящие, естественно, к появлению нелинейных искажений, но и нелинейной сопротивление, которое и обусловливает их наличие. Последнее можно представить в общем случае

п

в виде суммы Z.. где Z- - нели-

нейная часть эквивалентного сопротивления сейсмоприемника, обусловливающая появление i-й гармоники в его выходном сигнале.

Тогда коэффициент KHVt нелинейных искажений сейсмоприемника можно записать в виде

п

|z,

R

(2)

0

5

0

5

0

5

0

5

Процесс измерения осуществляется в четыре такта, каждый из которых начинается по кратковременному замыканию в ключе 6.

Выходное напряжение генератора 1 преобразуется источником 3 тока в гармонический токовый сигнал, возбуждающий испытуемый сейсмоприемник 5 Выходной сигнал генератора 1 поступает также на вход компаратора 2, с помощью которого он из синусоидального преобразуется в прямоугольный сигнал той же частоты, поступающий на тактирующий вход синхронного одновибратора 7. При изменении потенциала на управляющем входе последнего, что достигается кратковременным замыканием ключа 6, на его выходе появляются единичные ворота, длительность которых кратна периоду CHI- нала генератора 1„

В первом такте измерения ключ 9 разомкнут, а переключатель 11 находится в положении 13, и на вход квадратичного преобразователя 16 подается сигнал сейсмоприемника 5. Первая гармоника этого напряжения определяется суммой последовательно включенных активного сопротивления катушки RK и эквивалентного сопротивления R сейсмоприемника, а высшие гармоники - нелинейной частью эквивалентного сопротивления сейсмоприемника о Поэтому после кратковременного замыкания ключа 6 на выходе логического элемента 2И 10 появляется пачка импульсов, количество N которых в соответствии с функцией

преобразования квадратичного преобразователя напряжение - частота будет равно

сов, причем

N4

N,

(7)

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в сейсмометрии. Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника. Устройство состоит из генератора синусоидамльных колебаний, источника тока, управляемого напряжением, эталонного резистора, компаратора синхронного одновибратора, режекторного фильтра, двух замыкающих ключей, трехпозиционного переключателя, квадтратичного преобразователя напряжение-частота, частотомера. Введение замыкающего ключа и эталонного резистора, а также последовательность измерений в три такта позволяют компенсировать падение напряжения на активном сопротивлении сейсмоприемника при возбуждении его гармоническим сигналом и освободиться от аппаратурных погрешностей измерительного канала, что приводит к повышению точности определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника. 1 ил.

N, М„ - К12(Ик + R)1 + Ј Z-J(3) где N - количество импульсов на выходе квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота при замыкании его входа на обшую точку} k - коэффициент преобразования

квадратичного преобразователя ,

I - ток источника 3 тока, управляемого напряжением. Учитывая, что коэффициент нелинейных искажений сейсмоприемника составляет не более 0,2%, последним чл-эном выражения (3) можно пренебречь. Тогда выражение (3) можно переписать в виде:

N

f

N.

- kIZ(Rk + R)

Во втором такте измерения ключ 9 замыкается, а переключатель 11 переводится в положение 12, при этом на вход квадратичного преобразователя 16 поступает напряжение на эталонном резисторе R3T. После кратковременного замыкания ключа 6 на выходе логического элемента 2И 10 появляется пачка из N импульсов, причем

N

Nn - kl R

. т

В третьем такте измерения ключ 9 разомкнут, а переключатель 11 переводится в положение 14, при этом на вход квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота поступают с выхода режекторного фильтра 8 высшие гармоники выходного сигнала сейсмоприемника 5. После кратковременного замыкания ключа 6 на -выходе логического элемента 2И 10 появляется пачка из Ns импульсов, причем л

«3

N. - kl Z Z

В последнем четвертом такте измерения ключ 9 замкнут, а переключатель 11 переводится в положение 13. и вход квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота соединяется с общей точкой. После нажатия кнопки 6 на выходе логического элемента 2И 10 появляется пачка из N импуль

В каждом такте измерения число импульсов Nf - N4 в пачках просчитывается частотомером 15, работающим в режиме счета импульсов.

Из выражений (4), (5), (7) находят эквивалентное сопротивление R - сейсмоприемника

R

- R

(8)

D N4 N. R ЭТ

Из выражений (5), (6), (7) находят

I г 1 нелинейную часть X Z , эквива1 1

лентного сопротивления сейсмоприемника

25

(ь;

V ,с 7

N - Нэ NA - N

эг

(9)

Коэффициент нелинейных искажений . сейсмоприемника определяется отношением выражений (9) и (8):

30

ни

(10)

35

40

45

50

55

Как следует из выражения (10), результат измерения коэффициента нелинейных искажений сейсмсприемника не зависит от коэффициентов функции преобразования измерительного канала.

Таким образом, изобретение позволяет выделить из суммарного напряжения на сейсмоприемнике непосредственно его выходной сигнал, что дает возможность скорректировать методическую погрешность измерения коэффициента нелинейных искажений на собственной частоте сейсмоприемника и тем самым повысить точность определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника.

Формула изобретения

Устройство определения коэффициент та нелинейных искажений электродинамического сейсмоприемника с коррекцией погрешности, содержащее генератор синусоидального напряжения, источник тока, управляемый напряжением, режекторный фильтр, трехпозиционный переключатель, квадратичный преобразователь напряжение - частота, компаратор, синхронный одновибратор, первый замыкающий ключ, логический элемент 2И, частотомер, причем вход квадратичного преобразователя напряжение - частота подключен к общему выводу трехпозиционного переключателя, а его выход - к первому входу логического элемента 2И, к второму входу которого подключен выход синхронного одновибратора, тактирующий вход которого соединен с выходом , компаратора, а управляющий вход - с первым контактом кнопки, второй ее контакт соединен с общей точкой, куд также подключен первый вывод испытуемого сейсмоприемника, второй вывод которого соединен с входом режектор ного фильтра, выход которого соеди- нен С первым положением трехпозиционjHoro переключателя, выход генератора синусоидального напряжения подключен к входам компаратора и источника тока, управляемого напряжением, выход логического элемента 2И соединен с входом частотомера, отличаю-, щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым замыкающим ключом и эталонным резистором, первый вывод которого соедине с вторым выводом сейсмоприемника, входом режекторного фильтра, вторым положением трехпозиционного переключателя и первым контактом замыкающего ключа, второй контакт которого подключен к общей точке, а второй вывод эталонного резистора соединен с выходом источника тока, управляемого напряжением и третьим положением трехпозиционного переключателя.