Аналоговый сейсмометр
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советскин
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!} Дополнительное к авт. Свил-ву (22) Заявлено21.06.74.(21) 2036483/25 о с присоединением эаявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.09.77,Бюллетень №35 (45) Дата опубликования описан(!я 03.11.77 (51) Л1. Кл.
G 01 Ч 1/28
Государственный квинтет
Совета Мнннотров СССР
-во делам нзооретеннй и открытий (53) УДК 550.83 (088.8) (?2) Авторы изобретения
B. В. Меер, H. И. Желудков, .)!. Р. Мерклин, Г. В. Шишанов и В. Т. Маринчук (71) Заявитель
Ряза1(скн(1 радиогех)!ический инс (и тут (54) АНАЛОГОВЫЙ CL.I!СМОМЕТР
Изобретение относится к устройствам для приема, преобразования, а также усиления сейсмических сигналов. В виде блока в секции (!ьезосейсмографной косы сейсмометр может найти применение при !(зучен щ геологического строения земной коры, по- крыто((слоем воды.
Известны сей(смол!етрические устройства, содержащие двухполюсные сейсмоприемники (пьезоэлектрические или электродииамическт!е!О
Ф с резистивным шунтом, подключенные к входу и общей шине электронного согласующего устройства (повторитель или усилитель), конструктивно совмещенного с сейсмоприем ником и шунтоь! 3.).
15 !
1аиболее близким к изобретению являет ся сейсмометрпческое устройство, содержащее распределительный пьезоэлектричес. кий двухполюсник и операционный усилитель с. пол I3ht) IH тр(!нзисторами на входе (2j.
Недостатком известных устройств является н< возможность улучшения отношения сиги>IJl-помо.ха на их выходе, что обусловлено
) t» f >:iJIJ) < JJI !>ilI>)м с о(ц) )!(1)lи((1 И ) I )y it Га КО ВХ) >ЛУ y(lt(J! H т<3H 1>>t(1)Е усиливающего. сигнальную и шумовую компоненты в пределах пропускания сейсмометра. Целью изобретения является повышение отношения сш нал-помеха при усилении сейсмосигнала, т.е. увеличение динамического диапазона устройства и повышение точности измерений. Это достигаетс)! за счет того, что усилитель охвачен обратной связью, выполненной в виде параллельно соединенных конденс-.тора и. рес исторного T-образного трехполюсника, пьез()эпектрический двухполюс(ик подключен в цепь обратной связи между входом усилителя и узловой точкой трехполюсника, шунтирующее звено которого соединено с общей шиной через дополнительный конденсаторр. На чертеже приведена электрическая сх( ма с<)йсмометра, размещенного в каждой секции морской пьезосейсмографной косы. ОеЙсл!ометр состоит из ра< ))ределенного пьезоэлектрического двух!)(3(!юсника l, конд<..II<. H гора 2 мкостью Со, «oC)IJ(IJ)но! о I)< (Ill< тип)lого т(>< XIIOJIK)(7)IHKft 3 H 0)l<>p 1 7 1 8 я9 ЗО входе (наприл(ер, oraaooTBенная h(HK);о:КГ л.:I Е1 10УД8 ипи )цА — 740 фирмы Pairekif(t SemicoIIc(uctoI IlIA). Инвертиру lijHII вход ) и выход 6 усилителя соединеHLl чер -3 ц1пь обратной связи, включающей в :эбя конденсатор 2 и грехполюсник 3, состоящий из резисторов 7, 8 и 9 соответcrB(.aLtLî величиной R>, R 8 и R > Шун1 иру)ощее звено (резистор 9) трохпопюсника 3 соединено с общей (нулевой) шиной 10 через дополни(тельный конденсатор 1 1, а пьезоэлектрический двухполюсник 1 включен в цепь обратной связи между входом 5 усилителя и узловой точкой трехполюсника 3. 15 При наличии сейсмического эхо-сигнала изменяется динамическое давление среды, окружающей элементы распределенного пьезоэлектрического двухн, .«юсника, на выходных зажил1ах которого, подключенных к резистору 7 резистивного трехполюсника 3, выделяется э.д.с. E . .Величина R> соотносится с номиналами остальных плеч трехполюсника как Усилитель своим выходным сигналом Ц1 „стремится скомпенсировать действие э.д.с. Е и и развиваемое при этом усилие определяется отношением Л = к8/Éq в полосе сейсмосигнала. Полезный эффект в сейсмометре достигается следующим образом. Благодаря включению пьезоприемного двухполюсника 35 в цепь обратной связи усилителя передаточная функция сейсмометра при ilapa) le TpHseoком обеспечении равенства 1 Вы «(Р) = А 40 р (р) (g э Рд )2(Я РР Cg) () соответствует желаемой амплитудно-частотной характеристике сейсмоканала. При этом чувствительность и собственную ел1кость 45 распределенного пьезоприемника 1 можно изменять, прил(еняя известные способы электрического группировп)111я его элементов. Пижыяя частотная граница f полосы прои /oкания oppаничивас тся BbL6 p l)IIIoII IlocToILH» ной в11оhl(!)ш сал)о():33I)(I+a ) С $ и ври р .зг(ич ых спо GGах элект1эического груннн;.Ов:.)(шя Bыбирается но более (дпя морс-ких пье;:осейс.;(с)графных кос) 55 А (н = 12...15 Ги ) (()) с ц(лью )н;)ке:)ия чув(. Гвит(. .ILûLÎ(. Ги к низкОча()т. 1))),(л) шум )м вибр:)ционпого ипи гидро1LHIL:)л и tt.(t ()Iо нроисхожпс)шя. 6О Гидродш).:)лшческие шумы, вызванные обтеканием пьезосейсл(ографвой косы водным потоком при забортной буксировке, и вибрационные шумы, вызванные колебаниями буксировочной системы косы, с уменьшением IacToTbl от f H до нулевой характеризуется нарастанием спс)ктральной плотности. Поэтому их режекция с крутизной до -10 5g на декад, обеспечяваел)ая отношением (PRO )/ (1 + PRC ) в передаточной функции (2), резко улучшает отношенис сигнал/помеха Верхняя частотная граница fs обычно соответствует для соймосигналов значению порядка 250 Гц и определяется конденсатором 2 Полоса тепловых шумов высокоомного резистора 7 ограничена узкой полосой частот от 0 до f отделена от полосы частот сейсмосигнала f s - f „. Таким образом, неподавленная шумовая компонента несмотря на ее ycHIleIIHe в А раз в полосе сеисмосигнала совместно с сигналом оказывается небольшой. Собственные тепловые шумы резистора R 8 + R g благодаря его включению в цепь обратной передачи усилителя существенно не усиливается, Кроме того, они невелики при выполнении неравенства (1 ) и их спектры ограничены сверху по частотному пределу f a введение конденсатора С Ig вне зависимости от величины усиления Л ограничивает инфранизкочастот ные компоненты помехи на выходе доуровняприведенногок входу усилителя напряжения смещения нупя и ого дрейфа. Тa). <èM образом, в предлагаемом устройcTB() благодаря включению двухполюсника 1 в цепь обратной связи параллельно звену резистивиого Т-образного трехпопюсника обратной связи, соединенного через дополнительный конденсатор с нулевой шиной, и соединению входа и выхода усилителя через конденсатор достигается частотное ограничительное разделение сигнала и шума гидродинамической, вибрационной и электрической природы. В итоге при усилении сейсмосигнала предлагаемое устройство позволяет, изл1() няя мс! тод эл ек т риче()(nro Г оу ппи рова ния элементов в двухполюснике 1 по с кциял), обес)(с)чить желаемое огнош(эни(э сигнал/помеха. Низкочастотная компонента шумов B полос» От 0 до f может быть дон Il())if lHò(льнО ИОдавлена ув(- лич(. нис)м крутизны среза Л)-1Х на 2(1 65 н» дек )ду использованием разделите)п,ного э)1()л((1((т:t ((;,>ã:I It-ующего трансформатора и RQ -цепи) при (опряжении с:ейсMoMB Tpa (кн г)4(хт1)пруlollLHMH устройствами. 5 73 785 5 (I Иых Составитель Ю. Веселовский Редактор Т. Фадеева Техред 3 фанта Корректор Н. Ковалева Заказ 3758/36 Тираж 717 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Аналоговыи сейсмометр для морской пьезосейсмографной косы с общей шиной, содержащий распределенный пьезоэлектрический двухполюсник и операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, усилитель обратной связью, выполненной в виде параллельно соединенных конденсатора и резисторного T-образного трехполюсника, пьезоэлектрический двухполюсник подключен в цепь обратной связи между входом усилителя и узловой точкой трехполюсника, шунтирующее звено которого соединено с общей шиной через дополнительный конденсатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, Мерклин Л. P., Шишаков Г. В. и др. Приемные устройства и некоторые виды в морской сейсморазведке. М., ВИЭМС, 1973 2. Mining Ма{тси(ве 1973, 128, J4 2, р. i27.
