Устройство для калибровки сейсмометров Советский патент 1993 года по МПК G01V1/16 

СО

С

Использование: сейсмоизмерительная техника. Сущность изобретения: калибруемый сейсмометр установленный на общем основании с однотипными дополнительным и. компенсирующим сейсмометрами подключают на входы многоканального накопителя сигналов, выходы которого через масштабные усилители с помощью первого переключателя соединяются с дифференциальным усилителем, выход которого соединен с узкополосным анализатором спектра, сигнал с которого, пройдя, интегратор, с помощью второго переключателя поступает на запоминающие устройства,, с выхода которых с помощью третьего и четвертого переключателей поступает на блок вычитания спектров и индикатор для интегральной компенсации спектра остаточной помехи, 1 ил.

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

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для калибровки сейсмометров содержит основание 1, на котором установлены калибруемый 2, компенсирующий 3 и дополнительный 4 сейсмометры, генератор 5 электрических колебаний с измерительным прибором 6, подключены к калибровочной катушке калибруемого.сейсмометра 2. К входам многоканального накопителя 7 сигналов подключены выходы рабочих катушек компенсирующего 3, калибруемого 2 и дополнительного 4 сейсмометров, а его соответствующие выходы на входы первого, второго и третьего масштабных усилителей 8,9 и 10. При этом выходы второго 9 и третьего 10 масштабных усилителей включены на один из входов (неинвертируемый) дифференциального усилителя 12 через первый переключатель 11, а на другой, а на другой подключен выход первого масштабного усилителя 8, Выход дифференциального усилителя 12 подключен через узкополосный анализатор 13 спектра на вход интегратора 14. Выход интегратора

14 подключен через второй переключатель

15 к двумя параллельным первому 16 и второму 17 запоминающим устройствам, выходы которого подключены чрез третий переключа тель 18 к выходу блока 19 вычитания спектров, и через четвертый переключатель 20 к входу индикатора 21. Выход блока вычитания спектров 19 также подключен через четвертый переключатель 20 к входу индикатора 21. Регистратор 22 соединен с выходом индикатора 21.

vj о

00 VI СЛ

ю

Устройство работает следующим образом.

Так как калибруемый 2, компенсирующий 3, дополнительный А сейсмометры установлены на основании 1, незащищенном от воздействия вибровозмущений, то в результате на выходе их рабочих катушек возникают пропорциональные этим возмущенЙ Ям 1 Л ёктрйчейкиё сигналы, которые регистрируется и накапливаются с помощью м нот О к а нального накопителя сигналов. 7, предварительно включенного в режим записи, при этом регистрация сигналов помех-микросейсмов производится по каждому отдельному каналу калибруемого 2, компенсирующего 3, дополнительного 4 рейсмЬ м етров 7 П ричем п:ос л е з;а п н - :тро льнЬгбучастка по каналу калибруемого сейсмометра 2, предназначенного для настройки работы устр 6исШ:а пё ред началом калибровк г)р зёо||йтся р гиетрация ра- :ёочШ:с л ftisnq& K mi&pyeMorb сейсмометра ;2 д| н;Ов Щё ||:(|о:с прдачЁй гр на его калиб- jpotii34 с: гёйё pato ра 5 зл ёктрйчё- с х л;е§Щ Ш 1а/1Ибро в.рЧнь1Х сигналов M:a;/fdr6 уроҐщ Йонтрол;йруемь1х измери- прибором 6 на разных частотах калибровки,: со измеримого или даже меньшего уровня помех-микросейсмов, воздействующих через основание на его чувствительный элемент.

Время работы накопителя 7 сигналов в режиме записи задается исходя из наиболее оптимальных условий из последующей обработки, определяемых требованиями заданной точности калибровки.

Для этого необходимо подключить выход второго масштабного усилителя 9 первым переключателем 11 на вход дифференциального усилителя 12. Затем включить накопитель сигналов 7 на воспроизведение ко.нтртьногоучастка записи канала калибруемого сейсмометра 1 и канала компенсирующего сейсмометра 3, в результате на выходе дифференциального усилителя 12 будет возникать разностный сигнал. Причем регулировкой первого масштабного усилителя 8 необходимо добиться его минимального уровня (скомпенсировать различия характеристик калибруемого 2 и компенсирующего 3 сейсмометров), измеренного узкополосным анализатором спектра 13. После этого необходимо провести подстройку канала дополнительного сейсмометра 4 под параметры канала компенсирующего сейсмометра 3. Для этого на вход дифференциального усилителя 12 подключают с помощью первого переключателя 11 выход третьего масштабного усилителя 10 и его регулировкой по выходному сигналу

. дифференциального усилителя .измеренного анализатором 13, производится компенсация различии характеристик дополнительного и компенсирующего сейсмометров 4,3 по минимальному уровню выходного сигнала дифференциального усилителя 12. После этого необходимо воспроизвести участок записи сигналов компенсирующего 3 и дополнительного 4

сейсмометров, регистрация которых производилась одновременно с записью сигналов калибруемого сейсмометра 2 при подаче на его калибровочную катушку с генератора электрических колебаний 5 калибровочных

сигналов, которые после прохождения их через дифференциальный усилитель 12 будут взаимно вычитаться, причем минимизированный остаточный сигнал (остаточная помеха вибровозмущений) помех-микросейсмов необходимо пропустить через узкополосный анализатор спектра 13 с тем. Чтобы получить спектр этого сигнала, проинтегрировать его интегратором 14 на задан- ном временном интервале и запомнить в

первом запоминающем устройстве 16 (при этом второй переключатель 15 должен быть предварительно замкнут на вход первого запоминающего устройства 16).

Затем необходимо подключить канал

. калибруемого сейсмометра 2 на вход дифференциального усилителя 12 ..переключателем 11 и воспроизвести участок записи сигналов калибруемого сейсмометра при подаче на него калибровочного сигнала генератора электрических колебаний 5 и ком- ПенсирующегО сейсмометра 3. Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 12 будет возникать разностный сигнал (остаточная помеха плюс калибровочный сигнал), который необходимо пропустить через узкополосный анализатор спектра 13 с тем, чтобы получить спектр этого сигнала, проинтегрировать его интегратором 14 на заданном временном интервале и запомнить во втором запоминающем устройстве 17, При этом второй переключатель 15 должен быть замкнут на вход второ- го запоминающего устройства 17. .. После этого третьим переключателем 18

необходимо подключить выходы первого 16 и второго 17 запоминающих устройств на входы блока вычитания спектров 19 и произвести вычитание из спектра хранящегося : во втором запоминающем устройстве 17

(ёпектр остаточной помехи вибровозмущений плюс калибровочный сигнал) спектр, хранящийся в первом запоминающем устройстве 16 (спектр остаточной помехи виб- ровозмущений). Таким образом,

производится окончательная компенсация

остаточной помехи вибровозмущений. Индикатором 21 и регистратором 22.производится измерение уровня сигнала на частоте калибровки. (При этом четвертым переключателем 20 к входу индикатора 21 подклю- чен выход блока вычитания спектров 19). Для контроля содержимого первого и второго 17 запоминающих устройств необходимо подключить вход индикатора 21 четвертым переключателем 20 на выход первого 16 и второго 17 запоминающих устройств.

Перед проведением калибровки на других частотах необходимо очищать (обнулять) содержимое первого и второго 17 запоминающих устройств и проводить калибровку еейсмометра 2 по вышеописанной методике.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа, так как оно позволяет за счет предварительного просмотра и многократного воспроизведения уменьшить влияние нестационарных помех и наводок на результаты калибровки, исключить ошибку при калибровке, возникающую в случае неидентичности характеристик двух дифференциальных усилителей или нестабильности их характеристик в процессе калибровки, обеспечить статистическую точность оценки отклика чувствительного элемента сейсмометра на заданное калиб- ровочное. воздействие за счет усреднения полученных результатов интегратором, уменьшая таким образом влияние отдельных выбросов при оценке полученных ре- зультатов, и наконец, позволяет проводить окончательную компенсацию путем взаимного вычитания усредненных спектров сигналов, а не текущего аналогового сигнала, как это имеет место в прототипе, обеспечивая минимизацию остаточной помехи не за- висимо от фазовых соотношений входных сигналов.

Формула изобретения Устройство для калибровки сейсмометров, содержащее компенсирующий и допол- нительный сейсмометры одного типа с калибруемым, установленные на общем основании, генератор электрических колебаний с измерительным прибором, соединенный с калибровочной катушкой калибруемого сейсмометра, три масштабных усилителя, дифференциальный усилитель, узкополосный анализатор спектра, подключенный к выходу дифференциального усилителя, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены многоканальный накопитель сигналов, интегратор, первое и второе запоминающие устройства, блок вычитания спектров, индикатор и четыре переключателя, при этом выходы компенсирующего, дополнительного и калибруемого сейсмометров подключены к входам многоканального накопителя сигналов, выходы которого подключены соответственно к входам: первого, второго и третьего масштабных усилителей, приче м выход первого масштабного усилителя подключен к инвертирующему входу Дифференциального усилителя, к неинвёртирующему входу которого через первый переключатель подключены выходы второго и третьего масштабных усилителей, а к выходу узкополосното анализатора спектра подключен вход интегратора, выход которого через второй переключатель подключен к входам первого и второго запоминающих устройств, выходы которых через третий переключатель подключены к входам блока вычитания спектров, входы индикатора и регистратора подключены через четвертый переключатель к выходам блока вычитания спектров и первого и второго запоминающих устройств.