Устройство определения коэффициента нелинейных искажений электродинамического сейсмоприемника с коррекцией погрешности

 

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в сейсмометрии. Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника. Устройство состоит из генератора синусоидамльных колебаний, источника тока, управляемого напряжением, эталонного резистора, компаратора синхронного одновибратора, режекторного фильтра, двух замыкающих ключей, трехпозиционного переключателя, квадтратичного преобразователя напряжение-частота, частотомера. Введение замыкающего ключа и эталонного резистора, а также последовательность измерений в три такта позволяют компенсировать падение напряжения на активном сопротивлении сейсмоприемника при возбуждении его гармоническим сигналом и освободиться от аппаратурных погрешностей измерительного канала, что приводит к повышению точности определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1)5 С 01 7 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4337152/31-25 (22) 03 ° 12,.87 (46) 15.06.90. Бюл. Н 22 (71) Азербайджанское научно-производственное объединение "Нефтегазавтомат" (72) Э.М.Бромберг, В.И.Нлимак, А.Г.Григорян и Jl.À.Îãàíÿí (53) 550.83 (088. 8) (56) Патент СНА Р 4003018, кл. G 01 V 1/16, 1975 °

Авторское свидетельство СССР по заявке 3990867/25, кл. G О1 V 13/00. 1985. (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО СЕЙСМОПРИЕМНИКА С КОРРЕКЦИЕЙ ПОГРЕШНОСТИ (57) Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в сейсмометрии. Цель

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в сейсмометрии.

Цель изобретения - повышение точности °

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство состоит из генератора

1 синусоидального напряжения, компаратора 2, источника 3 тока, управляемого напряжением, эталонного резистора 4, испытуемого сейсмоприемника

5, первого замыкающего ключа 6 с одним замыкающим контактом, синхрон. ного одновибратора 7, режекторного

„„SU„„1571527 А 1

2 изобретения — повышение точности определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника. Устройство состоит из генератора синусоидальных колебаний, источника тока, управляемого напряжением, эталонного резисторы, компаратора синхронного одновибратора, режекторного Фильтра, двух замыкающих ключей„ трехпозиционного переключателя, квадратичного преобразователя напряжение - частота, частотомера. Введение замыкающего ключа и эталонного резистора, а также последовательность измерений в три такта позволяют компенсировать паде" ние напряжения на активном сопротивлении сейсмоприемника при возбужде- 3 нии его гармоническим сигналом и освободиться от аппаратурных погрешностей измерительного канала, что приводит к повышению точности определения коэффициента нелинейных ис" кажений сейсмоприемника. l ил. фильтра 8, второго замыкающего ключа

9, логического элемента 2И 10, трех- (Я позиционного переключателя 11 с no-. ° ложениями контактов 12, 13, 14, частотомера 15, квадратичного преобразователя 16 напряжение — частота..

Выход генератора 1 соединен с входами компаратора 2 и источника 3 тока, ф управляемого напряжением. Выход ком-, паратора 2 соединен с тактирующим входом синхронного одновибратора 7, управляющий вход которого соединен с первым контактом ключа 6, а второй контакт этого ключа соединен с общей точкой. Первый выход синхронного

1 71527 одновибратора 7 соединен с одним из входов логического элемента 2И 10, второй вход которого соединен с выходом квадратичного преобразователя

16 напряжение - частота. Выход логического элемента 2И 10 соединен с входом частотомера 15. Выход источника 3 тока соединен с положением 12 трехпозиционного переключателя 11 и первым выводом эталонного резистора

4, второй вывод которого соединен с положением 13 трехпозиционного переключателя 11„ входом режекторного фильтра, первым контактом второго замыкающего ключа 9 и первым выводом испытуемого сейсмоприемника 5. Второй контакт второго замыкающего ключа 9 и второй вывод испытуемого сейсмоприемника 5 соедиНены с общей точкой.

Выход,режекторного фильтра 8 соединен с положением 14 трехпозиционного переключателя 11, общий вывод которого соединен с входом квадратичного преобразователя 16 напряжение — частота.

Устройство работает следующим образом.

При подаче постоянного тока в катушку сейсмоприемника последний представляет собой чисто активное сопротивление К„ катушки.

При возбуждейии же сейсмоприемника гармоническим током с частотой, равной собственной, он, согласно экви(J валентной схеме, представляет собои последовательно соединенные комплексное сопротивление катушки и активное

"механическое" сопротивление эквивалентного контура замещения. Однако модуль комплексного сопротивления (Z„) катушки сейсмоприемника можно на собственной частоте с достаточной точностью заменить значением активного сопротивления К„катушки. Дейст,Г вительно где L индуктивность катушки, ь|, - циклическая собственная частота.

Сейсмоприемник не является идеально линейной колебательной системой

55 и обладает некоторой нелинейностью.

Поэтому эквивалентный контур замещения должен включать не только линейные элементы (на собст венной частоте

/Е;3 ни К (2) Процесс измерения осуществляется в четыре такта, каждый из которых начинается по кратковременному замыканию в ключе 6.

Выходное напряжение генератора 1 преобразуется источником 3 тока в гармонический токовый сигнал, возбуждающий испытуемый сейсмоприемник 5.

Выходной сигнал генератора 1 поступает также на вход компаратора 2, с помощью которого он из синусоидального преобразуется в прямоугольный сигнал той же частоты, поступающий на тактирующий вход синхронного одновибратора 7. При изменении потенциала на управляющем входе последнего, что достигается кратковременным замыканием ключа 6, на его выходе появляются единичные ворота, длительность которых кратна периоду сигнала генератора 1.

В первом такте измерения ключ 9 разомкнут, а переключатель 11 находится в положении 13, и на вход квадратичного преобразователя 16 по" дается сигнал сейсмоприемника 5.

Первая гармоника этого напряжения определяется суммой последовательно включенных активного сопротивления катушки К„ и эквивалентного сопротивления К сейсмоприемника, а высшие гармоники - нелинейной частью эквивалентного сопротивления сейсмоприемника. Поэтому после кратковременного замыкания ключа 6 на выходе логического элемента 2И 10 появляется пачка импульсов„ количество N которых в соответствии с функцией это активное "механическое" сопротивление К), не приводящие, естественно, к появлению нелинейных искажений, но и нелинейной сопротивление, которое я обусловливает их наличие. Последнее можно представить в общем случае и в виде суммы X Z, где Z; — нелиут1 нейная часть эквивалентного сопротивления сейсмоприемника, обусловливающая гоявление i — и гармоники в его выходном сигнале.

Тогда коэффициент Кн„нелинейных искажений сейсмоприемника можно записать в виде

5 1571527 преобразования квадратичного преоб- сов, причем разователя напряжение - частота будет равно (7) и

Ng = Nc — KI $(Ry + R) +g К ;1 3) где N — количество импульсов на вью ходе квадратичного преобразователя 16 напряжение - частота при замыкании его входа на обшую точку — коэффициент преобразования квадратичного преобразователя; — ток источника 3 тока, управляемого напряжением, Учитывая, что коэффициент нелинейHblx искажений сейсмоприемника составляет не более 0,2i;, последним членом выражения (3) можно пренебречь. Тогда выражение (3) можно переписать в виде:

Nq kI ®к+ R) I о (5) В третьем такте измерения ключ 9 разомкнут, а переключатель 11 переводится в положение 14, при этом на вход квадратичного преобразователя

16 напряжение — частота поступают с выхода режекторного фильтра 8 высшие гармоники выходного сигнала сейсмоприемника 5 ° После кратковременного замыкания ключа 6 на -выходе логического элемента 2И 10 появляется пачка из N> импульсов, причем

", z (6) 4=1

В последнем четвертом такте измерения ключ 9 замкнут, а переключатель

11 переводится в положение 13, и вход квадратичного преобразователя

16 напряжение - частота соединяется с общей точкой. После нажатия кнопки

6 на выходе логического элемента

2И 10 появляется пачка из N импуль4

Во втором такте измерения ключ 9 замыкается, а переключатель 11 переводится в положение 12, при этом на вход квадратичного преобразователя

16 поступает напряжение на эталонном резисторе R 1 . После кратковременного замыкания ключа 6 на выходе логического элемента 2И 10 появляется

/ пачка из М1 импульсов, причем

В каждом такте измерения число импульсов N, — N в пачках просчитывается частотомером 15, работающим в режиме счета импульсов.

Е0

Из выражений (4), (5), (7) находят эквивалентное сопротивление R сейсмоприемни ка

1Г г, .-, „ "„ R„ (9) КоэфФициент нелинейных искажений, сейсмоприемни ка определяется отношением выражений (9) и (8):

Зо К „" N -100ж (10) .

44

Эг

4. 2

Как следует из выражения (10), результат измерения коэффициента нелинейных искажений сейсмсприемника не зависит от коэффициентов Функции преобразования измерительного канала.

Таким образом, изобретение позво" ляет выделить из суммарного напряжения на сейсмоприемнике непосредствен" но его выходной сигнал, что дает возможность скорректировать методическую погрешность измерения коЭффйциента нелинейных искажений на собст"

4 венной частоте сейсмоприемника и тем самым повысить точногть определения коэффициента нелинейных искажений сейсмоприемника.

Формула и зобретения

Устройство определения коэффицией та нелинейных искажений электродинамического сейсмоприемника с коррек", цией погрешности, содержащее генератор синусоидального напряжения, источник тока, управляемый напряжением, режекторный Фильтр, трехпозиционный переключатель, квадратичный преобраN 4 N (8)

Рт к

4.

Из выражений (5 6 (7) находят и нелинейную часть X. Z э кви ваi=т лентного сопротивления сейсмоприемни20 ка

1571527

Составитель А. Володин

Редактор А.Маковская Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Тираж 419

Подписное

Заказ 1510

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 зователь напряжение — частота, компаратор, синхронный одновибратор, первый замыкающий ключ, логический элемент 2И, частотомер, причем вход квадратичного преобразователя напря- " жение - частота подключен к общему

:выводу трехпозиционного переключателя, а его выход - к первому входу ,:логического элемента 2И, к второму входу которого подключен выход синхронного одновибратора, тактирующий вход которого соединен с выходом компаратора, а управляющий вход - с первым контактом кнопки, второй ее контакт соединен с общей точкой, куда

;также подключен первый вывод испытуе мого сейсмоприемника, второй вывод

:которого соединен с входом режектор ного Фильтра, выход которого соеди,нен с первым положением трехпозицион

Ф ного переключателя, выход генератора синусоидального напряжения подключен к входам компаратора и источника то-, ка, управляемого напряжением, выход логического элемента 2И соединен с входом частотомера, о т л и ч а ю - . щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым замыкающим ключом и эталонным резистором, первый вывод которого соединен с вторым выводом сейсмоприемника, входом режекторного Фильтра, вторым положением трехпозиционного переключателя и первым контактом замыкающего ключа, второй контакт которого подключен к общей точке, а второй вывод эталонного резистора соединен с выходом источника тока, управляемого напряжением и третьим положением трехпозиционного переключателя.