Устройство для калибровки сейсмических датчиков



Устройство для калибровки сейсмических датчиков
Устройство для калибровки сейсмических датчиков

 


Владельцы патента RU 2599183:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для калибровки сейсмических датчиков. Устройство включает неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор, и установленную на нем подвижную платформу, на ближней к упору стороне которой закреплен калибруемый сейсмический датчик. Устройство включает датчик для измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания, расположенный таким образом, что его магнит установлен на жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе. На неподвижном основании, напротив жесткого упора, в контакте с противоположным боком подвижной платформы установлен упругий упор, выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа между жестким упором и подвижной платформой. Технический результат - компенсация собственных колебаний неподвижной платформы и внешних сейсмических шумов.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Техническое решение относится к контрольно-измерительной технике и используется для калибровки сейсмических датчиков.

Известно устройство автоматического измерения параметров электродинамических сейсмоприемников (авторское свидетельство СССР №1327035, G01V 13/00, опубликовано в Бюл. №28 за 1987 г.), содержащее первый генератор прямоугольных импульсов тока, измеритель собственной частоты сейсмоприемника, блок математических операций, выход которого соединен с блоком индикации, блок управления, подключенный к управляющим шинам блока математических операций и блока индикации, и второй, идентичный первому, генератор прямоугольных импульсов тока, но противоположной полярности, двухвходовый мультиплексор, демультиплексор на два выхода, нуль-орган, компаратор, генератор линейно изменяющегося напряжения, логический формирователь временных интервалов и преобразователь временных интервалов в код. Блок управления соединен с управляющими шинами мультиплексора, демультиплексора, генератора линейно изменяющегося напряжения и логического формирователя временных интервалов, один выход испытуемого электродинамического сейсмоприемника соединен с общей точкой, а другой - с выходом мультиплексора и входом демультиплексора, генераторы прямоугольных импульсов тока раздельно соединены с входами двухвходового мультиплексора и блоком управления, один из выходов демультиплексора соединен с входом измерителя собственной частоты сейсмоприемника, а другой - с входом нуль-органа и одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения. Выходы измерителя собственной частоты сейсмоприемника, нуль-органа и компаратора соединены раздельно с входами логического формирователя временных интервалов, выход которого соединен с входом преобразователя временных интервалов в код, а выход последнего - с входом блока математических операций.

Недостатками такого технического решения является сложность конструкции и то, что, из-за конструктивных особенностей сейсмических датчиков, оно применимо для калибровки только электродинамических сейсмоприемников. За счет того, что калибровочное воздействие создается подачей прямоугольных положительных и отрицательных импульсов тока на катушку электродинамического сейсмоприемника, то есть калибровка проводится не по реальному смещению корпуса калибруемого сейсмоприемника, могут возникнуть погрешности в определении его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и совокупности существенных признаков является полевой многокомпонентный сейсмический стенд, описанный в патенте РФ на полезную модель №119471, G01V 1/00, опубликованный в Бюл. №23 за 2012, включающий основание, горизонтальную платформу, вертикальную платформу, упор и удерживающее устройство, причем горизонтальная и вертикальная платформы соединены между собой тросиком через блок и выполнены с возможностью движения под действием веса, размещенного на вертикальной платформе.

Недостатком данного стенда является то, что его конструкция не предусматривает каких-либо средств, позволяющих скомпенсировать влияние того, что смещение горизонтальной и вертикальной платформ происходит не мгновенно, а занимает, хотя и малое, но конечное время, из-за чего результат калибровки, особенно в области высоких частот, заметно искажается, а частотный диапазон калибровки сужается.

Кроме того, из-за того, что движение вертикальной платформы в горизонтальной плоскости никак не ограничено, смещение ее центра тяжести после установки калибруемого сейсмического датчика (за счет особенностей конструкции корпусов у различных моделей сейсмических датчиков, а также наличия у них кабеля для передачи сигнала) негативно повлияет на точность калибровки.

Поскольку не всегда удается обеспечивать полную неподвижность неподвижного основания, оно вместе с горизонтальной и вертикальной платформами и калибруемым сейсмическим датчиком после калибровочного воздействия некоторое время будет совершать собственные колебания, причем к последним, возможно, добавятся еще и естественные внешние сейсмические шумы, что также негативно влияет на точность результатов калибровки и сужает ее частотный диапазон.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении точности калибровки сейсмических датчиков и расширении ее частотного диапазона за счет возможности измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания для коррекции отклонения тестового воздействия от дельта-функции, ведущего к снижению точности и сужению частотного диапазона, а также за счет компенсации собственных колебаний неподвижной платформы и внешних сейсмических шумов.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для калибровки сейсмических датчиков, включающее неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор, и установленную на нем подвижную платформу, на ближней к жесткому упору стороне которой закреплен калибруемый сейсмический датчик, согласно техническому решению снабжено датчиком для измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания, расположенным таким образом, что его магнит установлен на указанном жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе. При этом на неподвижном основании, напротив упомянутого жесткого упора, в контакте с противоположным боком подвижной платформы установлен упругий упор, выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа между упомянутым жестким упором и подвижной платформой.

Наличие датчика скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания (отличающегося от калибруемого сейсмического датчика тем, что его магнит установлен на указанном жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе) позволяет учесть то, что смещение калибруемого сейсмического датчика происходит не мгновенно (что приводит к отклонению его отклика от дельта-функции) и, таким образом, скорректировать АЧХ калибруемого сейсмического датчика (особенно в высокочастотной области), и повысить точность калибровки и расширить ее частотный диапазон.

Целесообразно для повышения точности калибровки использовать дополнительный компенсационный сейсмический датчик, идентичный калибруемому сейсмическому датчику, что позволяет вычесть собственные колебания неподвижного основания и внешние сейсмические шумы из записи отклика калибруемого сейсмического датчика.

Такая совокупность существенных признаков позволяет значительно повысить точность калибровки и расширить частотный диапазон ее результатов.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для калибровки сейсмических датчиков (далее - устройство) и его чертежом (вид в плане).

На жесткий фундамент установлено металлическое неподвижное основание 1 (см. чертеж), имеющее плоскую гладкую верхнюю поверхность. На неподвижном основании 1 посредством шарнирного соединения 2 закреплена подвижная платформа 3. На неподвижном основании 1, в контакте с одним боком подвижной платформы 3, закреплен жесткий упор 4, а в контакте с противоположным боком подвижной платформы 3, напротив жесткого упора 4, установлен упругий упор 5, постоянно прижимающий подвижную платформу 3 к жесткому упору 4 и выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа 6 между упомянутым жестким упором 4 и подвижной платформой 3. На ближней к жесткому упору 4 стороне подвижной платформы 3 установлен калибруемый сейсмический датчик 7. Для регистрации собственных колебаний неподвижного основания 1 и внешних сейсмических помех, на неподвижное основание 1 установлен компенсационный сейсмический датчик 8, идентичный калибруемому сейсмическому датчику 7. Датчик 9 для измерения относительной скорости неподвижного основания 1 и подвижной платформы 3 установлен таким образом, чтобы его магнит был закреплен на жестком упоре 4, а катушка - на подвижной платформе 3.

Устройство работает следующим образом. При быстром выдергивании щупа 6 край подвижной платформы 3 с калибруемым сейсмическим датчиком 7 прижимается к жесткому упору 4, в результате чего этот сейсмический датчик 7 резко смещается в сторону жесткого упора 4 практически на толщину щупа 6. Таким образом, с помощью регистрирующей аппаратуры (на чертеже не показана) производится запись реакции калибруемого сейсмического датчика 7 в виде дельта-функции, которая позволяет получить его АЧХ.

Предлагаемое устройство наиболее эффективно для калибровки сейсмических датчиков с нижними границами полосы рабочих частот от 0,5 до 30 Гц.

1. Устройство для калибровки сейсмических датчиков, включающее неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор, и установленную на нем подвижную платформу, на ближней к жесткому упору стороне которой закреплен калибруемый сейсмический датчик, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком для измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания, расположенным таким образом, что его магнит установлен на указанном жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе, при этом на неподвижном основании, напротив упомянутого жесткого упора, в контакте с противоположным боком подвижной платформы установлен упругий упор, выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа между упомянутым жестким упором и подвижной платформой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено компенсационным сейсмическим датчиком, идентичным калибруемому сейсмическому датчику и установленным на неподвижном основании для нейтрализации на результат калибровки влияния собственных колебаний неподвижного основания и внешних сейсмических помех.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.
Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований различных свойств массива горных пород, и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся в сейсмоакустике.

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно заявленному способу в одну из точек замкнутого контура акселерометра подают синусоидальные, калиброванные сигналы Uг.

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и может быть использовано в процессе акустического каротажа. Согласно заявленному изобретению обеспечивается моделирование реального акустического волнового сигнала и полное дистанционное тестирование прибора акустического каротажа в полевых условиях путем разложения входного акустического волнового сигнала на спектральные составляющие и сравнение полученной спектральной характеристики с эталонной спектральной характеристикой.

Изобретение относится к области изготовления, градуировки и обслуживания приборов и устройств для геофизических измерений и может быть использовано в оборудовании для каротажа, содержащем систему охлаждения с использованием криогенных жидкостей.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проверки и подготовки к работе в полевых условиях аппаратуры импульсной электроразведки. .

Изобретение относится к способам определения технических параметров приборов, выполняющих дистанционные исследования геологической среды. .

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для обеспечения измерений плотности преимущественно буровых и тампонажных растворов, используемых в процессе строительства скважин.

Изобретение относится к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры, а именно к калибровке аппаратуры по контролю технического состояния нефтяных и газовых скважин гамма-гамма методом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустике, акустике, сейсмологии для регистрации трех пространственных компонент любых упругих возмущений.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Предложен способ синхронизации сейсмических и сейсмоакустических измерительных сетей, особенно шахтных искробезопасных сетей, заключающийся в том, что в каждом трансмиссионном канале периодически инициируется измерение величины временной корректировки (2Ki), учитывающей время прохождения сигнала от приемника (OD) к передатчику (ND) и обратно.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации вертикальных и горизонтальных колебаний грунта, генерируемых сейсмическими волнами от источников естественного и искусственного происхождения.

Изобретение относится к области охранных систем и может быть использовано для обнаружения и распознания движущихся наземных объектов по создаваемым ими сейсмическим колебаниям.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах радиогидрологических буев для измерения пеленга на источник звука или в гибких буксируемых антеннах.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала содержит магнитные первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, первый квадратор и сумматор, последовательно соединенные второй усилитель, второй фильтр и второй квадратор, подключенный ко второму входу сумматора, последовательно соединенные третью антенну, третий усилитель, третий фильтр и третий квадратор, первый ключ, связанный управляющим входом с первым одновибратором, а также первый блок вычитания, первый и второй пороговые блоки.

Использование: измерительная техника, в частности пеленгаторы. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала содержит магнитные первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, первый квадратор и сумматор, последовательно соединенные второй усилитель, второй фильтр и второй квадратор, подключенный ко второму входу сумматора, последовательно соединенные третью антенну, третий усилитель, третий фильтр и третий квадратор, ключ, связанный управляющим входом с одновибратором, а также блок вычитания, первый и второй пороговые блоки.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Сущность: устройство для определения направления и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну и микробарометр, а также первый, второй, третий и четвертый аналого-цифровые преобразователи, подключенные к персональной электронно-вычислительной машине, дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и счетчик, а также тактовый генератор, подключенный ко второму входу второй схемы И, и второй таймер, подключенный выходом ко второму входу первой схемы И, причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг другу, первый, второй, третий и четвертый пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый и пятый фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый и второй таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первая схема И подключена третьим входом к первому таймеру, а выходом подключена ко входу останова счетчика, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к первому таймеру, первая антенна подключена к первому усилителю, микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, входы первого, второго, третьего и четвертого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, а входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого ЦАП, управляющие входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого усилителей, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого пороговых блоков, выход счетчика, управляющий вход и выход первого таймера, а также управляющий вход и выход второго таймера подключены к ПЭВМ.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство состоит из следующих элементов: 1 - первая антенна, 2 - микробарометр, 3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 4 - второй АЦП, 5 - третий АЦП, 6 - четвертый АЦП, 7 - пятый АЦП, 8 - персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ или микропроцессор), 9 - блок системы единого времени (GPS или Глонасс), 10 - блок связи с абонентами, 11 - первый усилитель, 12 - первый фильтр, 13 - второй усилитель, 14 - первый пороговый блок, 15 - схема ИЛИ, 16 - вторая антенна, 17 - третий усилитель, 18 - второй фильтр, 19 - четвертый усилитель, 20 - второй пороговый блок, 21 - третья антенна, 22 - пятый усилитель, 23 - третий фильтр, 24 - шестой усилитель, 25 - третий пороговый блок, 26 - седьмой усилитель, 27 - четвертый фильтр, 28 - восьмой усилитель, 29 - пятый фильтр, 30 - четвертый пороговый блок, 31 - первая схема И, 32 - первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 33 - первый калибратор, 34 - второй ЦАП, 35 - второй калибратор, 36 - третий ЦАП, 37 - третий калибратор, 38 - четвертый ЦАП, 39 - четвертый калибратор, 40 - пятый ЦАП, 41 - первый формирователь, 42 - шестой ЦАП, 43 - второй формирователь, 44 - первый таймер, 45 - вторая схема И, 46 - первый счетчик, 47 - тактовый генератор, 48 - второй таймер, 49 - первый квадратор, 50 - сумматор, 51 - первый делитель, 52 - пятый пороговый блок, 53 - третья схема И, 54 - третий таймер, 55 - четвертая схема И, 56 - второй счетчик, 57 - второй квадратор, 58 - третий квадратор, 59 - второй делитель, 60 - корректор, 61 - первый блок модуля, 62 - первый блок вычитания, 63 - второй блок модуля, 64 - шестой пороговый блок, 65 - пятая схема И, 66 - первый ключ, 67 - первое запоминающее устройство, 68 - третий блок модуля, 69 - шестая схема И, 70 - первый одновибратор, 71 - второй ключ, 72 -второе запоминающее устройство, 73 - второй блок вычитания, 74 - четвертый блок модуля, 75 - седьмая схема И, 76 - второй одновибратор, 77 - блок сравнения знаков.
Наверх