Способ калибровки сейсмометрических каналов

 

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано в сейсмологии и экспериментальной геофи:зике;для определения амплитуднои фазочастотных характеристик и параметров сейсмографов и каналов регистрации . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности получения фазочастотной характеристики при одновременном уменьшении времени калибровки. Цель достигается подачей в калибровочную катушку сейсмометра слабых (на уровне микросейсм) синусоидальных сигналов ряда частот в пределах рабочего частотного диапазона с последующим корреляционным анализом отклика сейсмометрического канала на эти сигналы совместно с опорными, сдвинутыми по фазе на 90° сигналами, подаваемыми на сл вьгход указанного канала с того же источника калибровочных синусоидальных сигналов. В результате анализа определяют амплитудные и фазочастотные характеристики и постоянные канала без перерыва в его работе. 1ч9 Од со 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

7 16 А1 (19) (11) (5D 4 G 0l V l/l6

) ф» ° (. »:» ?

1..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3783804/24-25 (22) 22.05 ° 84 (46) 30.10.86. Бюл. У 40 (7l) Ордена Ленина институт физики

Земли им. О.N. Шмидта (72) Б.М. 11!убик, В.Л. Киселевич, А.В. Николаев, П.А. Троицкий и В.М. Фремд (53) 550.834 (088.8) (56) фремд В.М. Инструментальные средства и методы регистрации сильных землетрясений. M. Наука, 1978, с. 73.

Авторское свидетельство СССР

li 1160341, кл. G Ol V 1/16, 21.04.83. (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СЕЙМОМЕТРИЧЕСКИХ КАНАЛОВ (57) Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано в сейсмологии и экспериментальной геофизике,для определения амплитудно- и фазочастотных характеристик и параметров сейсмографов и каналов регистрации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности получения фазочастотной характеристики при одновременном уменьшении времени калибровки. Цель достигается подачей в калибровочную катушку сейсмометра слабых (на уровне микро" сейсм) синусоидальных сигналов ряда частот в пределах рабочего частотного диапазона с последующим корреляционным анализом отклика сейсмометрического канала на эти сигналы совместно с опорными сдвинутыми по фаФ

1 зе на 90 сигналами, подаваемыми на выход указанного канала с того же источника калибровочных синусоидальных сигналов. В результате анализа определяют амплитудные и фазочастотные характеристики и постоянные канала без перерыва в его работе.

Эииб

Изобретение относится к сейсмаметрии и может быть использовано в сей\ смологии и экспериментальной геофизи" ке для определения амплитудно- и фазочастотных характеристик и параметров сейсмографов и каналов регистрации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения возможности получения фазочастотной характеристики при одновременном уменьшении времени калибровки.

Способ осуществляют следующим образом.

В калибровочную катушку сейсмомет1 ра подают от генератора синусоидальный сигнал определенной частоты, непревышающий по амплитуде среднего уровня микросейсмического фона. Регистрируют аддитивную смесь микросейсмического фона и отклика канала в течение некоторого времени, определяемого необходимой точностью калибровки.

Затем в калибровочную катушку поочередно подают слабые синусоидальные сигналы других частот и аналогичным образом регистрируют записи для всего набора частот, соответствующего рабочему диапазону частот сейсмометрического канала. Амплитуды откликов на калибровочные сигналы оценивают с заданной точностью путем вычисления усредненных в интервале ка" либровки коэффициентов взаимной кор реляции зарегистрированных процессов с парами ортогональных (сдвинутых на 90 ) опорных сигналов с часготами, равными частотам соответствующих калибровочных сигналов.

2б7316

Функции взаимной корреляции с двумя опорными сигналами t,(t) и (1 (t) имеют вид

К,. (,()-< - „j v,(),(- i) dt R, q,().К, q,(ò) (з)

» д,(т) time I у(0)с(,(t- ()сИ R Äq,(») + ((q (q) где

Я.,(t ) = 5 S ) n » t; — опорные сигналы (4 2

Я,((t)= Ь СО5(Д„ ;

Ь вЂ” амплитуда опорных сигналов;

U»- круговая частота калибровочного и опорного сигналов, !

L- ò,т 1 — интервал осреднения коэффициентов взаимной корреляции.

Функции взаимной корреляции двух опорных сигналов с откликом канала т

R я p ) E(пъ " J A. % и (Q„t i к>„) ь s и (4)„ t — 43 т)<(% (52 я* )".i «m —, v f A,s ë(,ä,t. Р 2 icos(t-QтЯ

25 К q (. (.) и g(g ((2 функции в,заимной корреляции опорных сигналов с микросейсмическим фоном.

Представив сигнал S,(t) в виде суммы двух сигналов

5,(()-AÄs n(Q,(. ð,)-a„s n d,t Ь.cosa.t, (6) где А»-Й + * и (» — - огсз 3 (7)

Проинтегрировав (5) с учетом:(Ь ), получают к „(((т.) = — О.„ ) СО5(Д»(, — — Q„Q 5jn ()»(8)

k 6„+COSY„i+ > cL„5 s ðn(„)

При i =O имеют соответствующие коэффициенты взаимной корреляции

В процессе проведения способа регистрируется аддитивная смесь микро45 сейсмического фона „(1) и отклика

S,(t) на К-й калибровочный сигнал частоты Я;.

У, (t) = S, (t) + („(t); (12

Я, (t) = A„sin((»)„ t+, ) (2) 50 где А» — неизвестная амплитуда отклика канала на К-й калибровочный сигнал; ()» — неизвестный фазовый сдвиг на К-й частоте; 55

Ч „ — стационарный нормальный процесс с нулевым математическим ожиданием.

К„.,c,(o) = ;а„Ь

Rs„q, ф) = - б„

Учитывая, что для нормального, центрированного, стационарного случайного процесса („(t), не коррелированного с опорными сигналами q,(t) и qz(t), оценки функций взаимной корреляции опорных сигналов с помехами

Rg„q,,t) и R <„q, (t) неограниченно убывают с ростом интервала калибровки (-Т»T ), можно записать для достаточно больших интервалов осред,.Ч.,(2 Р .Ч,Г)

%„„q,((2 =,„q,,(. 2 (1О) 1267316 формула изобретения

Составитель М. Спасский

Техред И.Попович

Корректор N. Максимишинец

Редактор Л. Повхан

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 5768/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 или при =0

R»A-(О) = Я2-а.Ь (1 1) к„„,qo)=,b,ь

Таким образом, измерйв на достаточно большом интервале времени

Т) оценки коэффициентов взаимной корреляции Ry,ß,, <0) и Rq„+(0) получают из (11) и (6 ) оценки неиз-. л вестных амплитуд А„ и фазовых сдвиг гов „ откликов канала на калибровочные сигналы

А„=Я ь, "- — к„ (0) к (01; (>21

i,-а.cog(" ) . ($1

kv.R (0)

Точность измерения неизвестных л л

А„ и ц „ зависит от дисперсии оценок Ry,ñ, 0) и Ry.с,(0) и растет пропорционально отношению сигнал/

/помеха и величине интервала осреднения (-Т, Т). Так как статистические свойства реального сейсмического шума („(t3 меняются во времени и в пространстве, заранее. трудно определить величину интервала осреднения t -Т, Т ), обеспечивающего достижения заданной точности измерения

А „ и Ц„, поэтому в предлагаемом способе предлагается проводить много. кратное оценивание измеряемых пара.метров А, . и Ч, при увеличении интервала осреднения -Т, Т) до тех пор, пока точность измерения этих величин не достигнет заданного уровная.

Согласно предлагаемому способу определяют с заданной точность амплитуды и фазы откликов канала на слабые калибровочные синусоидальние сигналы разных частот, лежащих в пределах чаСтотного диапазона сейсмометрического канала. По этим параметрам определяют амплитудные и фазочастотные характеристики и постоянные сейсмометрического канала.

Способ калибровки сейсмометрических каналов, заключающийся в последовательной подаче в калибровочную ка1О тушку сейсмометра калибровочного синусоидального электрического сигнала с частотами, лежащими в пределах рабочего диапазона частот сейсмометрического канала, и с амплитудами, 15 не превышающими среднего уровня микросейсм, регистрируют суперпозицию микросейсм и отклика сейсмометрического канала на калибровочный синусоидальный электрический сигнал, по которой судят о частотных характеристиках сейсмаметрических каналов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет обеспечения возд можности получения фазочастотной характеристики сейсмометрического канала, а также уменьшения времени калибровки, одновременно с калибровочным синусоидальным электрическим сигналом генерируют дополнительные калибровочные сигналы, сдвинутые по фазе на 0 и 90, измеряют усредненные в интервале калибровки оценки коэффициентов взаимной корреляции отклика .сеймометрического канала с парой дополнительных калибровочных сигналов и по этим оценкам определяют амплитуду и фазу отклика сейсмометрического канала на калибровочные синусоидаль4О ные электрические сигналы, по которым опередялют амплитудные и фазовые характеристики и параметры сейсмометрических каналов.