Корреляционный измеритель шумов электрохимических сейсмоприемников

 

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ШУМОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ , содержащий задающий &TIOK и подключенный к нему вибростенд с установленным на нем опорным сейсмоприемником , соединенным с опорным каналом, состоящим из последовательно соединенных усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления, переgf prOWTiOr .. ft :v::;.. 3 вйМйе; „,. . множающего блока и интегратора, и подключаемой к испытуемому сейсмоприемнику , размещаемому на вибростенде, измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных усилителя квадратора иинтегратора, балансный . индикатор амплитуд, подключенный к усилителю измерительного канала, подключенный к выходам интеграторов блок разности, к выходу которого подключен индикатор, отличающийся тем, что, с целью ггсключения влияния внешних возмущений, он снабжен избирательным фильтром, включенным между усилителем измерительного канала и квадратором, последова-, тельно соединенными фазовращателем и избирательным фильтром, включенными между усилителем опорного канала и перемножающим блоком, и индикатором баланса фаз, вк/воченным параллельно индикатору баланса амплитуд, второй вход которого включен между фазовра- S щателем и фильтром опорного канала. СП СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 01 R 31/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3567056/18-28 (22) 11.03. 83 (46) 30.06.84. Бюл. 9 24 (72) М.Л. Осипов, В . И.Ермолин и 10.К.Евдокимов (71) Казанский ордена Трудового

Красного Энамени и ордена Дружбы

-народов авиационный институт им; А . Н. Туполева (53) 534.835.46(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 310201, кл, G 01 R 31/26, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

9 318890, кл, G 01 R 31/26, 1970 (прототип) ° (54) (57) КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЭМЕРИТЕЛЬ

ШУМОВ ЭЛЕКТР ОХИМИЧЕСКИХ CEACMOQPHEMНИКОВ, содержащий задающий бпок и подключенный к нему вибростенд с установленным на нем опорным сейсмоприемником, соединенным с опорным каналом, состоящим иэ последовательно соединенных усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления, пере„„SU„„1100591 множающего блока и интегратора, и подключаемюй к испытуемому сейсмоприемнику, размещаемому на вибростенде, измерительный канал, состоящий иэ последовательно соединенных усилителя квадратора и интегратора, балансный, индикатор амплитуд, подключенный к усилителю измерительного канала, подключенный к выходам интеграторов блок разности, к выходу которого подключен индикатор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью гсключения влияния внешних возмущений, он снабжен избирательным фильтром, включенным между усилителем измерительного канала и квадратором, последовательно соединенными фазовращателем и избирательным фильтром, включенными между усилителем опорного канала и перемножающим блоком, и индикатором баланса фаз, включенным параллельно индикатору баланса амплитуд, второй вход которого включен между фазовращателем и фильтром опорного канала.

1100591

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано з сейсмометрическом приборостроении.

Известно устройство для измерения коэффициента шума, содержащее эталонный источник шума, усилитель, квадратичный вольтметр, переключатель и реактивный элемент, используеьый и качестве входного сопротивления испытуемой схемы, причем выход усили- 10 теля канала калибровки соединен с клеммой переключателя рода работы и с входом этого усилителя через цепь отрицательной обратной связи, а выход дополнительного усилителя измеритель- 5 ного канала подключен к другой клемме,переключателя и к входу этого же усилителя также через цепь отрицатель ной обратной связи fl).

Однако данное устройство,не может 0 быть использовано для измерения шумов электрохнмических сейсмоприемников, так как s любой точке земного шара на сейсмоприемнвк действует сейсмический фон, вызванный колебаниями ! земной коры даже в отсутствие землетрясения.

Наиболее близким к изобретению является корреляционный измеритель шумов электрохимических сейсмоприемныков содержащий задающий блок и подключенный к нему вибростенд с установленным на нем опорным сейсмоприемвиком,,соединенным с опорным каналом, состоящим из прследовательно соедйненных усилителя с перестраи- ваемым коэффициентом усиления, перемножающего блока и интегратора, и подключаем @ к испытуемому сейсмс1.— приемныку, размещаемому на вибростенде, измерительный канал, состоящий 40 нз последовательно соединенных усилителя, квадратора и интегратора, балансный индикатор амплитуд, подключенный к усилителю измерительного канала, подключенный к выходам ин- 45 теграторов блок разности, к выходу которого подключен индикатор (2 3.

Недостатком известного устройства является влияние сейсмического фона на процесс измерений, которое выража-50 ется в появлении нелинейных искажений сигналов.

Цель изобретения — исключение злия. ния знешны» возмущений.

Поставленная цель достигается тем, 5 что корреляционный измеритель шумов электрохимических сейсмоприемныков,. содержащий задающий блок и подключенный к нему вибростенд с установленным на ием опорным сейсмоприемником, соединенным с опориым каналом, @ состоящим as. последовательно соединенных усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления, перемножающего блока и интегратора, и подключаемый к испытуемому сейсмоприемнику 65 размещаемому на вибростенде, измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных усилителя, квадратора и интегратора, балансный индикатор амплитуд, подключенный к выходам интеграторов блок разности, к выходу которого подключен индикатор, снабжен избирательным фильтром, включенным между усилителем измерительного канала и квадратором, последовательно соединенными фазовращателем и избирательным фильтром, включенными между усилителем опорного канала и перемножающим блоком, и индикатором баланса фаз, включенным параллельно индикатору баланса амплитуд, второй вход которого включен между фазовращателем и фильтром опорного канала, На чертеже представлена блок-схема измерителя.

Корреляционный измеритель шумов электрохимических сейсмоприемников состоит из возбуждаемого задающего блока 1 вибростенда 2, на котором установлены ыспытуемяй 3 и опорный 4 электрохвмические сейсмоприемныки, образующие измерительный и опорный каналы соответственно.

Измерительный канал состоит из последовательно соединенных усилите-, ля 5, набора фильтров 6, настроенных на фиксированные частоты исследуемого диапазона, квадратора 7 и интегратора 8.

Опорный канал состоит из последовательно соединенных усилителя 9 с перестраиваеьым коэффициентом усиления, фаэозращателя 10, набора фильтров 11, аналогичных фильтрам испытуемого канала, перемножытеля 12 ы интегратора 13.

Выход фазовращателя 10 соединен также с одним из входов индикатора

14 баланса амплитуд ы индикатора 15 баланса фаз, другие входы которых соединены с выходом усилителя 5.

Выход фильтра 6 .дополнительно соединен с одним из входов жеремножытеля

12. Выход интегратора 8 соединен с одним из входов блока 16 разности, другой вход которого подключен к выходу интегратора 13. Выход блока 16 соединен с измерительным прибором

17..

Измеритель работает следующим образом, Вибростенд 2 с закрепленными на его столе электрохимическими сейсмопрыемникамы 3 и 4 возбуждается задающим блоком 1, вырабатывающим гарМоввческый сигнал частоты и исследуемого диапазона. Пры этом возбуждение вибростенда 2 производится таким образом, чтобы выходные сигналы сейсмоприемников 3 и 4, вызванные колебаниями вибростенда 2, на 1,5-2,0 порядка превышали соответствующие вы1100591 ходные сигналы, вызванные сейсмичес- ким фоном, т,е, 3 ) " ф9 (ti f ) i

Ucn о (ti 1) >) U ф (tiff) (1)

5 где 0 „(t,f„)

0,ф (t,f ) и — мгновенные значения выходных напря. жений сейсмоприемников 3 и 4 соот- )p ветственно, вызванные колебания- . ми вибростенда на частоте f

0С„(t, й„) = S х ° s1n(2g7f> у Ч„) > (2)

0сп (t Ц) = S> x эмап(2721+ Ч )1 и S2 — коэффнциен.т преобразованкя испытуемого к . опорного сейсмоприем-45 ников соответственно) х - амплитуда смещения стола вибростендами и Ч - Фазовые сдвиги на вые испытуемого и 50 опорного сейсмоприемников соответственно.

Напряжение на выходах усилителя

5 и фаэовращателя 10

9 (" 1) =Оеп (t i f )Ks= хК9 з п" (2РЕ +9 )

01о (ti f1) 0«р(f )К9 ()

Я х К9 (f ) э1п(2>f „+Ч +Ч) » (4} где К и К (f ) — коэффициенты усили-шО телей 5 к 9 соответственнор — фазовый сдвиг, получаемый за счет

Фаэовращателя 10; басф (сй„)

0сф (, f,) - мгновенные значения выходных. напряжений сейсмоприемников 3 и,4 соответственно, вызванные состав- 2О ляющей сейсмического Фона частоты

f1 °

Выполнение соотношения (1) необходимо для исключения влияния сейсми- 25 ческого фона на точность балансировки, Так как даже небольшие различия в величинах и характере частотной зависимости коэффициентов преобразования испытуемого 3 к опорного 4 сейсмо-3О приемников приводят к различным сигалам по амплитуде и фазе на их выхо. 4 ах; то необходима балансировка испытуемого и опорного сейамоприемников как по амплитуде, так и по фазе на З5 каждой частоте измерения исследуемого диапазона.. Таким образом, и результате балансировки на частоте f

0 1о(° f„ )i (5) что достигается балансом амплитуд

Ъ (6) SxK Зхк (f ) и балансом фаэ (7) Равенство (5) регистрируется по нулевому показанию индикатора 14 баланса амплитуд и совпадению синусоид по фазе на индикаторе 15 баланса фаз.

После балансировки стол вибростенда жестко закрепляется на основании, и производится измерение.

На выходе блока 16 разности будет только напряжение, пропорциональное квадрату среднеквадратичного значения шума на частоте Е сейсмоприемника (1) .

При закрепленном crone вибростенда мгновенные значения выходных напряжений сейсмоприемников 3 B 4 (tif)=U (tif)+Up (ю ) г .0«„(. )=0ш (tif)+0 4, (t f) ° (9) где 0ш (f) и

U (t., f ) — мгновенные значения

" 2 выходных шумовых напряжений сейсмоприемников 3 н 4 соответственно.

Напряжение на выходах усилителя

5 к Фазовращателя 10

Uq (t i-f) = V«ç(t g f) K9

В сф() 9 (10)

0 у (ti f) Uz <(ti )К9 (f „)

Ощ (t й) (f )+U (ti ) 9 () (.Напряжение на выходах фильтров

0 (ю ) Ош1 (0„(рg 0ш (tif )K9 ()К . где К и K „- коэффициенты передачи фильтров 6 и 11, Для составляющей сейсмического фона .частоты измерительный и опорный

Зависимость K> (f <) подчеркивает то обстоятельство, что для каждой частоты измеренкя исследуемого диапазона необходимо подобрать свое определенное значение коэффициента усиления усилителя 9. Коэффициент передачи фаэовращателя 10 равен 1.

Целью балансировки является равенство выходных напряжений усилителя

5 к фазовращателя 10

1100591

U,„„(t,f )è S(t,f<) 12

25 т

e(f 1) =T Uzz(t ° f ) = (19) Составитель Ю.Богданов

Редактор Л.Веселовская ТехредЖ. Кастелевич КорректорЛ.Пилипенко

Заказ .4577/36...........Тираж 711 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 к аналы сбалансированы — сейсмический фон подобно колебаниям вибростенда воздействует на оба сейсмоприемника одновременно и с одинаковой амплитуДой cl Поэтому при К = К „.

5 +3() 5 Ь сФ (1) 9 (1) 11

В сОответствии с выражением (14) соотношения (12) (13) имеют вид 30

U <(t f 1) 1)щ (t fz ) K+Ke+S (t f z ) (15)

Щ1

U«(tif„) =Ue, (t< т )K>(f )K +S(t< f)(16)

Напряжение на выходе квадратора 7 где K„ - нормируюший множитель (Кт=

=0,1 1/В) .

Напряжение на выходе перемножителя

U 1г (t i f 1 ) =K iz 1) e (t i ч ) 1) 11 (< 1) =.

Где К, > — нормирующнй множитель (К

"0,11/В) .

Напряжение на выходе интегратора так как т

11 т)20ш (trf„)S(t f )K K„K)zdt =-. 0 (20) а

Левая часть выражения (20) представJIHeT собой оценку взаимной йорреляции двух центрированных случайных процессов

Напряжение на выходе интегратора

13

U (f )=ф 0„(t.,f„)dt= S (1 )К, (21) так как

Т (Щи (+, „3к к (цк к„,к„аь=о, (») о

Т т 5М!Ош (Ц "а(Ч" " И=о (г ) о

Т т "в,("4 Н j"з "" +<= () о.Выражения (22-24) равны 0 по той же причине, что и выражение {20)

Напряжение на выходе блока 16 разности

0q<(f<) =U<4(f„J-Ъ(Ч -,0 („, . „„°,г)

91

Иэ выражения (25) видно что показания измерительного прибора 17 будут пропорциональны квадрату среднеквадратичного значения шума сейсмоприемника 3 на частоте f, .

Для проведения измерений на других частотах устройство сначала балансируется на требуемой частоте f,Х

Гв, а затем на частоте балансйровки производится измерение квадрата среднеквадратичного значения шума сейсмоприемника 3.

Подавление сейсмического фона и выделение измеряемых шумов при наличии вибростенда и набора фильтров позволяет измерить шумы электрохимических сейсмоприемников даже при значитель ном сейсмическом фоне, что повышает точность измерений.