Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики сейсмоприемников

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ, содержащее корпус, установочную платформу и укрепленные на ней возбудитель гармонических механических колебаний и измеритель параметров колебаний, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьшения точности измерепня при одновременном исключении необходимости калибровки измерителя параметров колебаний , последний выполнен в виде емI костного датчика , содержащего три статорных цилиндра, соосно расположенных и разделенных равными диэлектрическими промежуткам1-5, жестко соединенных с корпусом устройства, но электрически изолированных от него, и два роторных цилиндра, соосно расположенных и разделенных диэлектрической шайбой, которая жестко связана с установочной платформой и имеет толщину, не меньп1ую максимальной амплитуды измеряемых механических колебаний , причем статорные цилиндры выполнены в виде идентичных.круглых металлических цилиндров, роторные цилиндры - в виде идентичных круглых металлических цилиндров, высота которых равна расстоянию между серединами смежньрс статорных цилиндров, роторные цилиндры электрически изолированы от статорных и расположены внутри них и коаксиально с ними, причем одно основание роторных цилиндров , неприлегающее к диэлектрической шайбе, совпадает с серединой одного из крайних статорных цилиндров , все цилиндры через коммутатор подключены к преобразователю емкости в цифровой код, выход которого подсл ключен к блоку арифметических операО5 ций.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECClYEiËÈН з< G 01Ч 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

i f(l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3571822/18-25 (22) 01 . 04. 83 (46) 07. 10.84. Бюл. № 37 (72) 3.M. Бромберг, Ф.У. -П.Оруджев, В.И.Шпимак и П.А.Хубов (71) Научно †исследовательск и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 550.834 (088.8) (56) 1. Брюль и Къер. Пьезоэлектрические акселерометры и предусилители. Справочник по теории и эксплуатации. Себорг, Дания, "К.Ларсен и сын", 1978, с. 8. 51-52, 99-101, 108.

2. Слуцковский А.И. Сейсморазведочная аппаратура. М., "Heqpa", 1970, с. 54-58 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЛИТУДНΠ— ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ, содержащее корпус, установочную платформу и укрепленные на ней возбудитель гармонических механических колебаний и измеритель параметров колебаний, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения при одновременном исккючении необходимости калибровки измерителя параметров колебаний, последний выполнен в виде емкостного датчика, содержащего три статорных цилиндра, соосно рас полов женных и разделенных равными диэлект- рическими промежутками, жестко соединенных с корпусом устройства, но электрически изолированных от него, и два роторных цилиндра, соосно расположенных и разделенных диэлектрической шайбой, которая жестко связана с установочной платформой и имеет толщину, не меньп|ую максимальной амплитуды измеряемых механических колебаний, причем статорные цилиндры выполнены в виде идентичных круглых металлических цилиндров, роторные цилиндры — в виде идентичных круглых @

С2 металлических цилиндров, высота которых равна расстоянию между серединами смежных санаторных цилиндров, роторные цилиндры электрически изолированы от статорных и расположены внутри них и коаксиально с ними, причем одно основание роторных цилиндров, неприлегающее к диэлектрической шайбе, совпадает с серединой одного из крайних статорных цилиндров, все цилиндры через коммутатор подключены к преобразователю емкости в цифровой код, выход которого подключен к блоку арифметических операций. вДь

111 j 56÷/

Изобретение относится к геофиз«вЂ” ческому приборострое«ию и может бьггь использовано для исследования и калибровки сейсмоприемников.

Известно устройство для калиб— ровки вибродатчиков методом сличения, содержащее измеритель параметров виброперемеще«ия, чувсттттгтельттьтй элемент которого выполнен в виде пьезоэлектрического акселерометра, 10 инерциок«ая масса которого перевер— нута, наложена па пьезоэлемент и прижата пружиной в центре, а в основании и верхней части корпуса предуслтотрены резьбовые отверстия для креп-5 крепления эталонного акселерометра к вибратору и калибруемого вибродатчика к эталонному. Погрешность заводской калибровки эталонного акселерометра не хуже 0,5%, а неравно- 20 мерность частотной характеристики в диапазоне 0,2-3100 Гц составляет 1% f1) .

Однако акселерометр требует калибровки, которая осуществляется не- 25 посредсттзенко изготовителем с помощью лазерного интерферометра, являю— щегося уникальным устройством,. -.то затрудняет проведекие необходимой для данного акселерометра периодической калибровки и поверки.

Наибогтее близким к изобретению является устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики сейсмоприемников, содержащее корпус, 5 установочную платформу и укрепленные на ней возбудитель гармонических механических колебаний и измеритель параметров колебаний (2) .

При этом измеритель параметров колебаний выполкек в виде электродинамического сейсмоприемника. В этом устройстве измерение амплитуд— но-частотной характеристики одного с ейсмоприемкика осуществляется с помощью аналогичного ему другого сейсмоприемника, амплитудна-частотную характеристику которого, в сваю очередь, несбходимс предварительно точна измерить. Отсюда и тгизкая 50 точность устройства, наименьшая погрешность которого составляет 5%.

Цель изобретения — повышение точ-ности измерений при одновременном исключе«ии необходимости калибровки ."5 измерителя параметров колебаний, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерени"". а гпттитутттто-- тастотнсй харттт»тот)исттлт»и сейсмогриемников, содержащем корпус, уста«овоч«ую платформу и укрепленные ка ней всзбудитслт гармаш) теских меха«ических колебаний и измерптель па раметров I» оле ба «ий, последний выполнен в ниде емкостногс дат тит»а, содержащего три статортпгх цилиндра, сооско расположенньх и разделенных равными диэлектрич(-"..кими гтротлежутками „жест)»О c c(-диттетт ных с корпусом устройства, но электрически изолиро— ванных от него, и два роторкых цили«дра, соосно расположенных и разделенных диэлектрической шайбой, которая жестко связана с установочной платформой и имеет толщину, «е мекьшую максимальной амггитудьт измеряемых механических колебаний, причем с;аторкые цилиндры выполнены н виде идентичных круг)тьгх металлических цили«дров, роторные цилиндры — в виде идентич«ых круглых теталлических цилиндров, высота кот эрых равна pac— стоянию между серединами смежных с тат орн ьтх цилиндров, р стор кые гтили ндры электрически изолиг)сватты ст статорных и располсжетттт внутри тплх и коаксиальнс с ними, причем одно основание роторпьтх цилиндров, ке прилегающее к диэлектрической итайбе, совпадает с середи«сй одного из крайних ст атор ньгх цттлинггров, все цилштдры через коммутатор подключены к преобразователю емкости в цифровой код, выход которого под:»л очек к блоку арифметическттх оперы-.ий.

На чертеже гтриведена стру ктур)тая схема устройства.

1 устройство содержит корпус возбудитель 2 гармонических механических колебаний, устачовочную платформу 3, подвешекнук при пс foIITH угругих подвесов 4 к корпусу, чувствительный элемент измерителя параметров колебаний., состоящий из с .атор— кых ци)тикдров 5, разделенны;,цруг от друга и 6т корг.уса (1 .)электриком

6, и роторных цилиндров !, разделентгьгх диэгтектрической шайбой 8, жестко свттзаннсй стОЙкОЙ 9 c . уст гптовоч кой платформ Ой,, коммутатор 1 0 д с 1гх Од Ом кот "porc электрически соединены терез клеммы 1 все цчтгиттдрьт -:увствительнОГО элемента 8 Бь.- .Од комм та тора соединен с преобразоватег ем . 2

;ьткосттл -; цифровой код, выход которого соединен с блоком 13 арифметических операций.

Устройство работает следующим образом.

Измерение амплитуды перемещений установочной платформы осуществляет7 56 4 вую)ш)й/ максимальному. значению емкос-!

TH этого конденсатора, определяется выражением с а,t(H -g+yj 1((Но ) 1 (3) (1)

20 где Х

50 с.я в четыре такта.

В первом такте к преобразователю

12 емкости в цифровой код через коммутатор 10 подключается конденсатор, 10 образованный верхними роторным и статорным цилиндрами чувствительного элемента измерителя параметров гармонических механических колебаний.

Ход 11 (соответствующий -максимальному значению емкости этого конденсатора, определяется выражением

Н,=a o, Н x) aã("îix) амплитуда колебаний установочной платформы, коэффициент, учитывающий ошибку нуля, изменение которого определяет аддитивную

-погрешность, коэффициент чувствительности преобразования перемещения платформы в цифровой код, изменение которого определяет мультипликатив— и ую и огр ешност ь; коэффициент, учитb)BB!o;i;HH влияние нелинейности второ—

ro порядка, вызваннрй нели-

35 нейностью усилительного канала.

Во втором такте подключается кон— денсатор, образованный верхним роторным и средним статорным цилиндра- 4 ми чувствительного элемента. Код соответствующий минимальному значению емкости этого конденсатора, определяется выражением

В третьем такте подключается кон- денсатор, образованный нижним роторным и средним статорным ыу линдрами чувствительного элемента. Начальная высота его меньше начальной вь/соты первых двух конценсаторов на голщину диэлектрической шайбы, разделяющей роторные цилиндры чувствительного . 55 элемента. Поэтому код Ng, соответстгде 2 — толщина диэлектрической шайбы.

В четвертом такте подключается

)конденсатор, образованный нижними

/ роторным и статорным цилиндрами чувствительного элемента. Начальная вы° сота его больше начальной высоты первых двух конденсаторов на толщину диэлектрической шайбы. Поэгому код : Н4, соответствующий минимальному значению емкости этого конденсатора, определяется выражением г» ///Е"/////) «)»z((H,///)-x) „(/) При решении системы четырех уровнепш.(1-4) с четырьмя неизвестными

Q, Д, CI<, X относительно Х, последний опр еделя ется как

t«-hlz

h. (- ::-(3- :) Таким образом, амплитуда колебаний /становочной платформы определя ется по формуле (5) в блоке 13 арифмети.-вских операций, где предварительно запоминаются значения И„,...,И4

Еак видно из выражения (5), точность результата измерения определяется то.-. -o величиной Ь, которая может быть задана практически с

"..þáîé необходимой для практики точностью. Влияпие коэффициентов СЗО, О, с) ча резусп-.таг измерения исключается, что сбеспечивает исключение аддитивной -:: мультипликативной погрешностей, а также погрешностей дрейфа "нуля", чувствительности и нелинейности, Положительный эффект изобретения заключается в том, чтс оно обеспечивает высокую точность измерения амплитуды колеб íèÈ установочной платформы и, следовательно, высокую точность измерения амплитудно-частотной характеристики сейсмоприемникоь, не требуя при этом специальных устройств и процедур для калибровки встроенного в него измерителя колебаний.

1I17564

Составитель N.Ñïaññêèé

Техред Л.Мик еш Корректор А.Ильин

Редактор Н.Бобкова

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите .".а СССР по делам изобретений и открьг ий

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

Заказ 7213/29

Филиал ППП "Патент", г,. Ужгород, ул. Проектная, 4