Устройство для калибровки сейсмометров Советский патент 1992 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к сейсмоизме- рительной технике и может быть использовано при поверке сейсмометров.

Известны устройства для калибровки сейсмометров, когда в качестве метрологической базы используется инерционная масса опорного сейсмометра, заведомо большая, чем общая масса калибруемого сейсмометра, совершающая вынужденное колебательное движение, вызванное сигналами генератора электрических колебаний, подаваемых на калибровочную катушку опорного сейсмометра. Контроль параметров задаваемого движения осуществляется по сигналам рабочей катушки опорного сейсмометра, а частотный диапазон и уровень

помех-микросейсм определяется его рабочим участком частотной характеристики.

Однако указанное устройство не позволяет производить калибровку сейсмометров, имеющих различные габаритно-массовые характеристики, так как требует определенных соотношений масс инерционного элемента опорного и общей массы калибруемого сейсмометров. Кроме того, степень виброзащиты метрологической базы калибруемого сейсмометра от воздействия помех-микросейсм существенно зависит от динамических характеристик опорного сейсмометра.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для калибровки сейсмометров, в котором инерционное возбуждение чувствительного элемента

VI

Ю

сл о сл

калибруемого сейсмометра через основание заменяется возбуждением сигналами, поступающими с внешнего генератора электрических колебаний на его калибровочную катушку. Уменьшение влияния no- мех-микросейсм осуществляется вторым аналогичным калибруемому сейсмометром, установленным рядом на одном основании и включенным через первый дифференциальный усилитель совместно с калибруемым таким образом, что их синфазные составляющие сигналов взаимно компенсируются, а остаточный некомпенсированный сигнал помех-микросейсм на частоте калибровки подавляется сигналом компенсирующего генератора при прохождении его через второй дифференциальный усилитель. При этом амплитуда сигнала компенсирующего генератора подстраивается регулятором выходного уровня и фаза-фазовращателем. Степень компенсации сигнала помех-микросейсм на частоте калибровки измеряется узкополосным анализатором спектра и фиксируется регистратором.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет компенсировать возможное изменение величины остаточного сигнала вибровозмущений в процессе калибровки сейсмометра, так как настройка на подавление уровня остаточной помехи компенсирующего генератора осуществляется перед началом калибровки и остается неизменной в течение всего времени калибровки вне зависимости от изменения реального уровня остаточной помехи в измерительном канале устройства.

Кроме того, устройство не позволяет проводить компенсацию остаточной помехи одновременно во всем рабочем диапазоне. А также не позволяет проводить поверку сейсмометров на малых уровнях входных воздействий методом сравнения параметров образцового и калибруемого сейсмометров (допусковый контроль) или осуществлять проверку сейсмометров на идентичность их характеристик.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства и обеспечение возможности выбора сейсмометра с заданной характеристикой.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для калибровки и допуско- вого контроля сейсмометров содержит основание 1, на котором установлены калибруемый 2, компенсирующий 3 и дополнительный 4 сейсмометры, задающий генератор 5 электрических колебаний с

измерительным прибором 6 подключен к калибровочной катушке калибруемого сейсмометра 2 и через переключатель 7 - к калибровочной катушке дополнительного

сейсмометра 4. Рабочая катушка калибруемого сейсмометра 2 через масштабный усилитель 8, а компенсирующего сейсмометра 3 через масштабный усилитель 9 подключены на вход дифференциального усилителя

0 10. Одновременно рабочая катушка компенсирующего сейсмометра 3 через масштабный усилитель 9 подключена на один из входов дифференциального усилителя 11, на другой вход которого через масштабный

5 усилитель 12 подключена рабочая катушка дополнительного сейсмометра 4. Выходы дифференциальных усилителей 10 и 11 подключены на входы дифференциального усилителя 13, выход которого соединен с

0 входом узкополосного анализатора 14 спектра, выход которого соединен с регистратором 15. Для обеспечения симметрирования устройства входных каналов в схеме используются три идентичных: масштабных усилителя

5 8,9,12 и два идентичных дифференциальных усилителя 10 и 11.

Устройство работает следующим образом.

Так как калибруемый 2, компенсирую0 щий 3, дополнительный 4 сейсмометры установлены на основании 1, не защищенном от воздействия вибровозмущений, то в результате на выходе их рабочих катушек возникают пропорциональные этим возмущениям

5 электрические сигналы, величина которых из-за неполной идентичности выходных характеристик сейсмометров несколько различна. Сигналы компенсирующего сейсмометра 3, проходя через масштабный усилитель 9,

0 поступают на одноименные входы (например, канал Б) дифференциальных усилителей 10 и 11. Одновременно сигналы калибруемого 2 и дополнительного 4 сейсмометров, проходя через масштабные уси5 лители 9 и 12, поступают соответственно на другие входы дифференциальных усилителей 10 и 11 (каналы А), обеспечивая компенсацию синфазных составляющих этих сигналов. Затем выходные сигналы диффе0 ренциальных усилителей 10 и 11, пропорциональные разности входных сигналов, поступают на входы дифференциального усилителя 13,обеспечивающего окончательную компенсацию остаточного сигнала вибро5 возмущений основания в реальном масштабе времени в рабочем частотном диапазоне калибровки сейсмометра 2. Скомпенсированный выходной сигнал, пропорциональный разности входных сигналов дифференциального усилителя 13, поступает на узкополосный анализатор 14 спектра и регистратор 15.

Устройство позволяет реализовать два режима поверки сейсмометров.

Режим калибровки сейсмометров. Для задания этого режима работы устройству необходимо разомкнуть переключатель 7. Затем перед началом калибровки сейсмометра 2 регулировкой масштабного усилителя 9 необходимо максимально скомпенсировать различие уровней выходных сигналов рабочих катушек сейсмометров 2, 3 по минимальному уровню выходного сигнала дифференциального усилителя 10, величина которого контролируется узкополосным анализатором 14 спектра и регистратором 15 (при этом дифференциальный усилитель 13 включен в синфазный режим работы по входу А). После этого необходимо регулировкой масштабным усилителем 12 максимально скомпенсировать различие уровней выходных сигналов рабочих катушек сейсмометров 3, 4 по минимальному уровню выходного сигнала дифференциального усилителя 11, величина которого контролируется узкополосным анализатором 14 спектра и регистратором 15. При этом дифференциальный усилитель 13 включен в синфазный режим работы по входу Б. После этого необходимо переключить дифференциальный усилитель 13 в дифференциальный режим, работы (режим вычитания выходных сигналов дифференциальных усилителей 10и 11)и проконтролировать узкополосным анализатором 14 спектра и регистратором 15 степень их взаимной компенсации. В случае необходимости можно проводить по показаниям узкополосного анализатора 14 спектра и регистратора 15 дополнительную подрегулировку выходного сигнала дифференциального усилителя 13 масштабным усилителем 12.

По величине минимизированного сигнала вибровозмущений, измеренной узкополосным анализатором 14 спектра и регистратором 15, судят о степени готовности устройства к работе. Затем с генератора 5 электрических колебаний на вход калибровочной или демпфирующей катушки калибруемого сейсмометра 2 подается электрический сигнал, контролируемый измерительным прибором 6, и производится калибровка сейсмометра 2 генераторным способом по известной методике.

Режим допускового контроля сейсмо метров включает в себя измерение параметров калибруемого сейсмометра, сравнение их с известными параметрами образцового сейсмометра в реальном масштабе времени при идентичном калибровочном воздействии их на чувствительные элементы. Для задания этого режима работы необходимо переключатель 7 перевести в положение Замкнуто. В этом случае образцовым сей- 5 смометром будет являться дополнительный сейсмометр. Затем подается с генератора 5 электрических колебаний на вход калибровочной или демпфирующей катушки дополнительного сейсмометра 4 и калибруемого

0 сейсмометра 2 электрический сигнал, контролируемый измерительным прибором 6, аналогично производится сравнение характеристик калибруемого сейсмометра 2 с ха- рактеристиками сейсмометра 4 и

5 определение величины отклонения измеряемого параметра от заданного допуска. По величине измеренного сигнала узкополосным анализатором 14 спектра и регистратором 15 на частоте поверки судят о степени

0 идентичности характеристик сравниваемых дополнительного 4 и калибруемого 2 сейсмометров. Этот режим работы устройства позволяет также проводить отбор сейсмометров по идентичности их характеристик,

5 например, когда к дополнительному сейсмометру 4 необходимо подобрать другой сейсмометр (калибруемый) с аналогичными характеристиками (это необходимо, например, при использовании сейсмометров в из0 вестных схемах измерения угловых параметров движения).

Предлагаемое устройство позволяет проводить компенсацию остаточной помехи в реальном масштабе времени, а также од5 повременно во всем рабочем диапазоне частот устройства, обеспечивая при этом интегральный характер компенсации, уменьшение соотношения сигнал - шум и повышение тем самым точности работы ус0 тройства.

Кроме того, устройство обеспечивает проведение допускового контроля методом сравнения параметров образцового сейсмометра с параметрами поверяемого сейсмо5 метра и подбор сейсмометров с идентичными характеристиками.

.Ф о. рмула изобретены Я 1. Устройство для калибровки сейсмометров, содержащее основание, на котором

0 установлен компенсирующий сейсмометр одного типа и с одинаково направленной осью чувствительности с калибруемым сейсмометром, генератор электрических колебаний с измерительным прибором, первый

5 масштабный усилитель, два дифференциальных усилителя, узкополосный анализатор спектра и регистратор, при этом генератор электрических колебаний с измерительным прибором соединен с калибровочной катушкой калибруемого сейсмометра, рабочая катушка компенсирующего сейсмометра соединена с входом первого масштабного усилителя, выход которого соединен с одним из входов первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с одним из входов второго дифференциального усилителя, выход которого через узкополосный анализатор спектра соединен с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительный сейсмометр того же типа, что и калибруемый, и установленный на основании с одинаково направленной с ним осью чувствительности, второй и третий масштабные усилители и третий дифференциальный усилитель, причем рабочая катушка дополнительного сейсмометра соединена с входом второго масштабного усилителя, выход которого соединен с одним из входов третьего дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого .масштабного усилителя, а выход с вторым входом второго дифференциального усилителя, рабочая катушка калибруемого сейсмометра соединена с входом третьего масштабного усилителя, выход которого соединен с вторым входом первого

дифференциального усилителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью выбора сейсмометров с заданными характеристиками, калибро- вочная катушка дополнительного сейсмометра соединена через переключатель с генератором электрических колебаний с измерительным прибором.

Изобретение относится к сейсмо- и виброизмерительной технике. Цель - повышение точности. Для этого на общем основании параллельно калибруемому и компенсирующему сейсмометрам устанавливают дополнительный сейсмометр того же типа и с одинаково направленной осью чувствительности. Рабочие катушки сейсмометров через масштабные усилители подключены на соответствующие входы двух дифференциальных усилителей, выходы которых соединены с входами третьего дифференциального усилителя, выход которого через узкополосный анализатор спектра соединен с регистратором. При калибровке генератор соединен с калибровочной катушкой калибруемого сейсмометра. При выборе сейсмометра с заданными характеристиками выход генератора, кроме того, через переключатель соединен с калибровочной катушкой дополнительного сейсмометра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. -5 Ё

.К

4

г

п

ZHI

U.

15

П