Способ определения собственной частоты и степени затухания низкочастотного сейсмического приемника

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (11) 603931 и зовете н ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) ЗаЯвлено 02.08.76 (21) 2391274/18-25 (51) Р Кл с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.78.Бюллетень N 15 (45) Дата опубликования описания1).О . Я, O 01 U 1/18

Государственный квинтет

Совета Мнннстров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК

550.83 (088.8) ВПТУ (72) Авторы изобретения

О. И. Ковалев и Л. К. Шведчиков

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических ме тодов разведки (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ COECTBEHHON

ЧАСТОТЫ И СТЕПЕНИ ЗАТУХАНИЯ

НИЗКОЧАСТОТНОГО СЕЙСМОПРИЕМНИКА

Изобретение относится к области виброизмерительной техники и может быть использовано в сейсмическом приборостроении.

Известен способ определения параметров низкочастотных сейсмоприемников, позволяющий исследовать сквозные амплитудно-частотные характеристики и переходныс функции ка.налов регистрации, в которые включены эти сейсмоприемники (1) . Получаемые при этом характеристики являются комплексными и не позволяют выделить собственные частоты и степень затухания собственно сейсмоприемников.

Известен также способ измерения собственной частоты сейсмоприемника, основанный на подсчете числа свободных колебаний подвижной массы за известный отрезок времени (2). Iб

Однако этот способ может быть использован лишь в системе с очень малым затуханием, что обусловило применение в низкочастотных сейсмоприемниках с электродинамическими преобразователями катушек и неметаллическим каркасом. При этом необходимое затухание обеспечивается шунтированием обмоток катушки. Уменьшение затухания, необходимое для измерения собственной частоты, дости гается при этом отключением шунта. Этот спосоо не.применим для измерения собственной часто-25

2 ты ссйсмоприемников, в которых рабочее затухание достигается за счет металлического проводящего каркаса катушки. В рамках этого способа определяют затухание по измерению отношения амплитуд собственных колебаний подвижной массы сейсмоприемннка, зарегистрированных на сейсмограмме при возбуждении его единичным импульсом. Этот способ требует применения регистрирующей аппаратуры и дает низкую точность при степени затухания выше 0,5 от критического. При степени затухания критическом и выше, этот способ не пригоден.

Целью изобретения является повышение точности измерения исследуемых параметров сейсмоприемника в его рабочем состоянии.

Достигается это тем, что в тарировочную обмотку подают в заданной фазе с выходным напряжением сигнальной обмотки переменный ток, пропорциональный скорости смещения подвижной массы, изменяют его величину до значения, обеспечивающего незатухающие колебания подвижной массы и по их частоте определяют собственную частоту у сейсмоприемника, а по величине тока, соответствующего этой частоте, вычисляют степень его затухания.

603931

На чертеже изображена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Индексами m и m, обозначена сигнальная обмотка (рабочая обмотка сейсмоприемника). и обмотка обратной связи (тарировочная обмотка сейсмоприемника) с соответствующими значениями коэффициентов преобразования.

При перемещении подвижной массы, включающей в себя и обмотки, на величину Х со скоростью Х, за счет имеющегося в сейсмо-; o приемнике затухания (электромагнитного, воздушного и т. д.) возникает сила F противот. действующая перемещению подвижной массы.

Известно, что эта сила может быть выражена как Г=Нх=2д-ти,х, где Н вЂ” коэффициент пропорциональности;

f3 — степень затухания подвижной массы;

m — величина подвижной массы;

ы — круговая собственная частота подвижной массы. к„

2-р и! с)о х = м,crt хт н (3). откуда

КО L1% l tt12.

2 т " о н н

Из полученного выражения видно, что множитель "" " представляет собой посто- 55

41 Ь>о янную для данного прибора и измерительной установки величину. Следовательно, подбирая ток i путем изменения Rö до величины, необходимой для приведения затухания подвижной массы к нулю из выражения (4), легко опреПри перемещении подвижной массы на концах сигнальной обмотки возникает напряжение U,. равное гп,х (для преобразователя электродинамического типа), где mi — коэффициент преобразования сигнальной обмотки. Напряжение U подано на вход электронного усилителя с коэффициентом усиления К . На выходе усилителя появляется напряжение U >, которое в нагрузке К„, включающей и сопротивление обмотки обратной связи, вызовет ток lт равный

30 (a)

Ток i, протекающий в обмотке обратной связи, взаимодействуя с магнитным полем, вызовет силу F н приложенную к подвижной массе.

Полярность включения обмотки обратной 35 связи выбирают такой, чтобы ток i совпадал по фазе с напряжением U и сила F была направлена навстречу силе затухания F. В этом случае при F,=F подвижная масса будет полностью лишена затухания. Известно, что сила F может быть выражена как к„ =1гт1 Z - y ГИ gгИg Х у (2) н где гп — коэффициент преобразования обмотки обратной связи. При равенстве F и F, приравнивая правые части выражений для этих 45 сил, получим деляется величина исходной степени затухания сейсмоприемника.

Отклоняя подвижную массу сейсмоприемника на некоторую величину путем подачи ее тарировочную обмотку постоянного тока кнопкой К „ и последовательно меняя величину К „ легко подобрать такую величину RH, при которой колебания подвижной массы становятся незатухающими. По частоте этих колебаний определяют собственную частоту сейсмоприемника, а по величине R, согласно выражению (4), его затухание.

Предложенный способ позволяет измерять параметры низкочастотных сейсмоприемников с произвольным начальным затуханием в их рабочем состоянии, в том числе сейсмоприемников с металлическими каркасами катушек, обеспечит оперативное и более точное измерение и подстройку параметров сейсмоприемников, повысит производительность труда и качество наблюдений и приводит к повышению геологической эффективности региональных сейсморазведочных работ.

Описанный способ испытан авторами при измерении параметров приборов, разработанных ими же во ВНИИГеофизике.

Испытуемые приборы имели собственную частоту 1 Гц, массу подвижной части порядка m = 0,5 кг, исходную степень затухания порядка 3=0,7 (каркас катушки металлический), коэффициент преобразования сигнальной обмотки m =500 В (м) с., тарироBO H0É п g — — 5, В (M) C.

С усилителем обратной связи, имеющим коэффициент усиления К у — — 4, удается полностью компенсировать затухание прибора при значении Кн порядка 20 ком. Точность определения параметров при этом достигается в долях % по 4) и порядка 2,5% по Л.

Формула изобретения

Способ определения частоты и степени затухания низкочастотного сейсмического приемника, основанный на возбуждении и измерении незатухающих колебаний его подвижной массы т отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений исследуемых параметров сейсмоприемника в его рабочем состоянии, в тарировочную обмотку подают в заданной фазе с выходным напряжением сигнальной обмотки переменный ток, пропорциональный скорости смещения подвижной массы, изменяют его величину до значения, обеспечивающего незатухающие колебания массы, и по их частоте определяют собственную частоту сейсмоприемника, а по величине тока, соответствующего этой частоте, вычисляют степень его затухания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Чичинин И. С. и др. Вопросы автоматической калибровки сквозного сейсморегистрирующего канала с магнитной записью при измерениях абсолютных значений смещения, скорости и ускорения сейсмических сигналов. Новосибирск, 1973," Препринт"№ 5, с. 36.

2. Слуцковский A. И., Сейсморазведочная аппаратура, М., «Недра», 1970, с. 51 — 54.

603931 Редактор Е. Гончар

Заказ 2063/37

11НИИПИ 1осударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

I 1 3035, Москва, Ж-35, Раугнская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

xf

Составитель Э. Волконский

Техред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко

Тираж 702 Подписное