Устройство для автоматической стабилизации нулевого положения маятника Советский патент 1981 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к технике ,и методике -геофизических исследований, в частности к методам и аппарат ре для сейсмических наблюдений и может быть использовано при измерении сейсмических колебаний, а также колебаний зданий, инженерных сооружений и т.п. приборами маятникового типа. Известно устройство подстройки нулевого положения маятника сейсмометра, содержащее исполнительную часть и управляющий узел, исполни- тельная часть меняет положение точки подвеса пружины и создает момент, изменяющий положение маятника . Однако такая система не обеспечивает достаточной точности подстройки нулевого положения. Механические элементы исполнительной части системы С храповые кол1еса, регулировочный винт и др, имеют зону нечувствительности, что ограничивает возможности получения необходимой точности Исполнительная часть системы подстройки включается при определенном смещении маятника, которым обусловливается точность стабилизации.- Это смещение не может быть очень малым, так как определяет.частоту включения исполнительной части системы, и, в конечном итоге, ее надежность. Кроме то- го, стабилизация подобным способом вызывает возмущение маятника, что приводит к возникновению переходных процессов, которые при съеме геофизической информации .через фильтры могут иметь значительную длительность. Известен также способ линейной стабилизации нулевого положения маятника, заключающийся, в создании проти-. водействующего момента стабилизации, пропорционального смеще1шя маятника. В системах, работающих по этому способу, для силового воздействия на маят-. ник используют различные преобразователи электрического сигнала в силу: электромагнитные катушки, кольца Гельмгольца и т.п. Эти элементы совместно с фильтром нижних частот образуют цепь обратной связи.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система автоматической баллансировки маятника вибрографа, содержащее соединенные последовательно преобразователь перемещения маятника, фильтр HWKtuix частот, и элемент силового . воздействия на маятник, выполненный в виде балансирующей катушки, в электромагнитное поле которой помещен постоянный магнит, укрепленный на маятнике С-.

Однако такая система имеет узкий диапазон допустимых смещений маятника, так как элементы цепи обратной связи обладают ограниченной, зоной линейности. Система не обеспечивает необходимой точности стабилизации, так как ошибка стабилизации возрастает пропорционально смещению маятника, а значит необходима периодическая перенастройка прибора вручную или полуавтоматически.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации нулевого положения маятника в широком диапазоне смещений.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для автоматической стабилизации нулевого положения маятника сейсмометра, содержащее соединенные последовательно преобразователь перемещения маятника, фильтр нижних частот и элемент силового воздействия на маятник, введено устройство компенсации, .содержащее управляюпщй и исполнительный блоки, подключенное параллельно элементу силового воздействия к выходу фильтра нижних частот, ко входу которого подключен блок формирования сигнала, пропорционального скорости изменения момента компенсации, управляющий бло устройства компенсации выполнен в виде реле.

Полученная двухконтурная автоматическс1Я система стабилизации позволяет с высокой -ТОЧНОСТЬЮ стабилизировать нулевое положение маятника с помощью элемента силового воздействия и автоматически проводить компенсацию, т.е. разгрузку линейного контура стабилизации .при достижении допустимой величины-ошибки стабилизации Ч. смещения). При компенсации

сигнал, поступающий с блока формирования сигнала, пропорционального .скорости изменения момента компенсации, уменьшая величину выходного напряжения фильтра, тем самым уменьшает момент, создаваемый элементом, силового воздействия. При этом момент, действующий на маятник со стороны системы, остается постоянным и,

0 следовательно, возмущения маятника не происходит.

На чертеже представлена блоксхема устройства автоматической стабилизации нулевого положения маятйи5 ка сейсмометра.

Устройство содержит маятник 1, преобразователь 2 .перемещения маятника, фильтр 3 нижних частот и элемент 4 силового воздействия, соединенQ ные последовательно, а также устройство 5 компенсации, включающее управляющий 6 и исполнительный 7 блоки, и блок 8 формирования сигнала, пропорционального скорости изменения

5 момента компенсации. Управляющий блок устройства компенсаций выполнен в виде электронного реле с зоной нечувствительности и гистерезисом. Преобразователь 2 перемещения маятника выдает сигнал, пропорциональный смещению маятника 1. Через фильтр 3 нижних частот сигнал поступает на элемент 4 силового воздействия на маятник и управляющий блок 6 устройства 5 компенсации. Элемент 4 создает стабилизирующий момент, действующий на маятник и уменьшающий его смещение.

При возрастании смещения маятника увеличивается,напряжение на выходе фильтра 3 нижних частот, которое при достижении порога срабатывания реле управляющего блока 6 приводит к включению устройства 5 компенсации. Под действием сигнала ,с управляющего блока 6 исполнительный блок 7 устройст.ва 5 компенсации меняет один из параметров маятника, что приводит к возникновению момента компенсации, действующего на маятник. Для исключения возмущения маятника выполняют условие постоянства суммы действую Ш51х на маятник моментов стабилизации и компенсации. Для этого сигнал, пропорциональный скорости изменения

5 момента компенсации, подают с блока 8 на вход фильтра 3 нижних частот, уменьшая напряжение .на его выходе и, соответственно,- изменяя момент.