Устройство для калибровки сейсмометрических каналов Советский патент 1979 года по МПК G01V1/16 

I

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для калибровки сейсмометрических каналов, использующих сейсмометры с магнитоэлектрическими преобразователями и гальванометрическую регистрацию при помощи светолучевых осциллографов.

Известен вибрационный электродинамический стенд, который представляет собой стол, перемещаемый вертикально электродинамическим возбудителем I.

Недостаток известного устройства - большие размеры, что не дает возможности использовать его в измеряемых точках высоких плотин. Стенд Ограничен в области низких частот; возможна тарировка в полосе от 5 Гц, в то время как необходимо получить частоту от 0,3-0,5 Гц. И, кроме того, в известном стенде одна компонента вертикальная, а нужна и горизонтальная.

Известно приспособление для импульсной калибровки или контроля увеличения сейсмометрического канала, содержащее генератор одиночного прямоугольного импульса, при помощи которого в калибровочную или рабочую катушку маятника сейсмометра

подается импульс тока, выводяцхий маятник из положения равновесия, времясдвигающая цепь для выделения интервала измерения, состоящая из двух последовательно включенных ждущих мультивибраторов, первый из которых запускается от этого же генератора, ключ, щунт и гальванометр светолучевого осциллографа. При этом увеличение определяется как отнощение ординаты записи осциллографа к значению скорости маятника сейсмометра в выделенном с помощью кяюча интерэада измерения 2. К недостаткам устройства относится, то, что значение скорости маятника сейсмометра в интервале измерения определяется по cooтвeтctвyющeй величине ЭДС катущки

сейсмометра и при известной ее чувствительности. Последняя, в свою очередь, выполняется только в статике при известных основных параметрах сейсмометра, получаемых расчетно-экспериментальными методами. Это, а также необходимость фотохимического проявления осциллограмм отклика сейсмометра и последующего ее использования для измерения ординат, в значительной мере снижает точность определения увеличеимя или масштаба и повышает трудоемкость калибровки, особенно при многоканальной регистрации сейсмических колебййМЙ на крупных гидроузлах.

Целью изобретения является повышение точнсюти и упрощение калибровки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для калибровки сейсмометри-. ческих каналов дополнительно содержит индикатор моментов прохождения маятника вблизи нулевого положения, индикатор моментов прохождения вблизи нулевого положения световой точки на смотровом экране осциллографа, отраженной от зеркальца гальванометра, схему совпадений, и каждый индикатор снабжен фоторезистором с заслонкой, имеющей два отверстия, пороговым формирователем импульсов с установленными в первом индикаторе электролампочкой, заслонкой с отверстием, укрепленной на маятнике, а второй индикатор закреплен на смотровом экране осциллографа, причем каждый фоторезистор индикаторов подключен к свое.му пороговому формирователю импульсов, вььходы от которых подсоединены соответственно, к второму и третьему входам схемы совпадений, соединенной с управляющим входом нормально разомкнутого ключа, включенного между катушкой сейсмометра и выходом устройства, и второй мультивибратор соединен с первым разрешающим входом схемы совпадений.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит генератор одиночного импульса, ждущие мультивибраторы 2 и 3, схему совпадения 4, электролампочку 5, заслонку с отверстием 6, катушку 7 на маятнике сейсмометра, фоторезистор 8 с заслонкой с двумя отверстиями, пороговый формирователь 9 импульса, ключ 10, шунт II, гальванометр 12 и смотровой экран 13 осциллографа, фоторезистор 14 с заслонкой с двумя отверстиями, пороговый формирователь 15 импульса. На фиг. 2а-з изображена временная диаграмма, где фиг. 2а - импульс на выходе генератора 1 одиночного импульса, фиг. 26 - напряжение отклика катушки 7 маятника сейсмометра на импульсное воздействие, фиг. 2в - времясдвигающий импульс на выходе ждущего мультивибратора 2, фиг. 2г - импульс разрешения или интервала измерения на выходе ждущего мультибиратора 3, фиг. 2д - импульсы индикации моментов прохождения маятника сейсмометра вблизи нулевого положения на выходе порогового формирователя 9, фиг. 2е - импульсы индикации моментов, прохождения вблизи нулевого положения световой точки на смотровом экране осциллографа на выходе порогового формирователя 15, фиг. 2ж - импульсы управления ключом 10 на выходе схемы совпадения 4, фиг. 2з - измеряемые импульсы на выходе приспособления.

Приспособление для калибровки сейсмометрического канала работает следующим образом.

Прямоугольный импульс с выхода генератора одиночного импульса (фиг. 2а) поступает одновременно в катущку 7 маятника сейсмометра, выходя ее из положения равновесия, и на вход времясдвигающего ждущего мультивибратора 2. Задним фронтом снимаемого с него импульса (фиг. 2в) запускается ждущий мультивибратор 3, формирующий импульс разрешения или интервала измерения (фиг. 2г), который поступает на первый разрешающий вход схемы совпадения 4. Индикатор моментов прохождения

0 маятника вблизи нулевого положения, выполненный в виде съемной приставки к сейсмометру, вырабатывает при помощи порогового формирователя 9 импульсы (фиг. 2д) только при совпадении отверстия заслонки фоторезистора 8. При этом на него пропускается свет от электролампочки 5 и его Сопротивление падает. Импульсы порогового формирователя 9 поступают на второй вход схемы совпадений 4 и соответствуют во времени максимумам напряжении сигнала отклика катушки 7 (фиг. 26), поскольку оно пропорционально скорости перемещения маятника сейсмометра. Индикатор моментов прохождения световой точки на смотровом экране осциллографа, выполненный в виде съемной и регулируемой по положению приставки, вырабатывает при помощи порогового формирователя 15 импульсы (фиг. 2е) тоже только при совпадении световой точки с отверстиями заслонки фоторезистора 14. Импульсы порогового формирователя 15 поступают на третий вход схемы совпадений 4 и соответствуют во времени минимальным, ио разнополярным значениям напряжения отклика (фиг. 26). С помощью ждущих мультивибраторов 2 и 3 осуществляется выбор интервала измерения (фиг. 2г), при котором на

J управляющий вход ключа 10 с выхода схемы совпадений 4 поступают только две пары импульсов (фиг. 2ж). Ключ 10, замыкаясь на время действия этих импульсов, пропускает на выход приспособления или на вход внешнего измерительного устройства с катущки 7

o маятника сейсмометра сигнальные импульсы (фиг. 2з), амплитуды и полярности которых равны значениям выходного напряжения катушки 7 в моменты замыкания.

5 Увеличение или масштаб сейсмометрического канала, регистрирующего скорости колебаний, определяется по формуле

V, - л11д±ди. , д t,

« ( д X ° -/ гдеДи и A Ui - амплитуды импульсов, пропорциональных значениям входного напряжения катушки 7 сейсмометра в моменты прохождения маятника вблизи нулевого положения;Д t.i - интервал между импульсами. ЛХ - расстояние между отверстиями заслонки фоторезистора 8, равное пути, который проходит маятник за время Л t; А и и Д U - амплитуды импульсов, пропорциональных значениям выходного напряжения катушки 7 сейсмометра в моменты прохождения световой точки на смотровом экране 13 осциллографа вблизи нулевого положени Д Y - расстояние между отверстиями заслонки фоторезистора 14, равное пути, который проходит световая точ ка на смотровом экране осциллографа, вблизи нулевого положения, В случае, если А Ui Д Uj. и/Л Uj/ /AUj(,/, а также Дх Ду, выражение (1) упрощается и принимает вид (2) Поскольку требуется определить отношение Д Ui к Д Uj или Д Ui +Д Ua к/А. Us/ +/Д U, а не сами величины, то при использовании, например, электронного осциллографа с послесвечением или запоминающего амплитуды импульсов определяются в мм или числом делений сетки на его экране, и необходимость в калибровке напряжения отпадает. При этом трудоемкость измерений снижается, а их точность повышается. Расстояние между импульсами Д t измеряется на этом же осциллографе. В случае необходимости повышения точности измерения можно использовать цифровой импульсный вольтметр и цифровой измеритель временных интервалов. Формула изобретения 1.Устройство для калибровки сейсмометрических каналов, включающее генератор одиночного прямоугольного импульса, рабочую катушку маятника сейсмометра, последовательно соединенные два ждущих мультивибратора, ключ, шунт и гальванометр светлолучевого осциллографа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения калибровки сеймометрических каналов, в него введены схемы совпадений и индикаторы моментов прохождения вблизи нулевого положения маятника и световой точки на смотровом экране осциллографа, отраженной от зеркальца гальванометра, при этом выходы индикаторов подсоединены, соответственно, ко второму и третьему входам схемь совпадений, соединенной с управляющим входом нормально разомкнутого ключа, включенного между катушкой сейсмометра и выходом устройства, причем мультивибратор соединен с первым разрешающим входом схемы совпадений. 2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что индикатор моментов прохождения маятника вблизи нулевого положения содержит фоторезистор с заслонкой, имеющей два отверстия, соединенный с пороговым формирователем импульсов, заслонку с отверстием, укрепленную на маятнике, и источник света. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что индикатор моментов прохождения вблизи нулевого положения световой точки на смотровом экране осциллографа содержит фоторезистор с заслонкой, имеющей два отверстия, соединенный с пороговым формирователем импульсов и закреплен на смотровом экране осциллографа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Шейнин И. С. Измерение вибрации сооружения. Л., Стройиздат, 1974, с. 254. 2.Сб. Аппаратура и методика сейсмометрических наблюдений в СССР. М., «Наука, 1974, с. 174-176 (прототип).