Сейсмоприемное устройство

 

(54) СЕЙСМОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к сейсмическим исследованиям и может быть использовано преимущественно в составе сейсмоприемных как для приема упругих колебаний и преобразования их в электрический сигнал с одновременным усилением.

Известно сейсмометрическое устройство, содержащее пьезоэлектрический или электродинамический сейсмопрнемник с реэистивным шунтом и дифференциальным усилите лем на конце линии. Устройство характеризуется минимальным ослаблением сигнала и в нем отсутствуют искажения последнего за счет утечек (Il.

Однако сигналы низкого уровня в нем искажаются шумами на контактах многочисленных межсекцнонных разъемов, так как сейсмоприемник к усилятелю подключается секцнонированной двухпроводной линией.

Известен также сейсмометр, в котором двухполюсный сейсмоприемник с резистивным шунтом подключен к входу и общей шине согласующего усилителя, конструктивно

2 совмещенного с сейсмоприемииком и шунтом (2).

Недостатком известного сейсмометра явля-ется невозможность улучшения отношения сигнал-помеха на его выходе, что обусловлено параллельным подключением сейсмоприемника и шунта к входу усилителя, в равной мере усиливающего сягнальную и шумовую составляющие. Кроме того, известный сейсмометр в многоканальную сейсмокосу можно включить только прн сястеме с общей шиной, в кбторой полезный сигнал существенно искажается помехой, обусловленной взаимными влияниями между каналами нз-за ненулевого сопротивления провода общей шины.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является сейсмоприемное устройство, содержащее распределенный пьезоэлектрический двухполюсник, реэистивный шуит, первый операционный усилитель, охваченный частотно-избирательной обратной связью в виде реэистивно-емкостного трехполюсника, и двухпроводяую линию связи.

3 99504

В этом устройстве сейсмоприемник включен в цепь частотно-избирательной обратной связи операционного усилителя между его входом и узловой точкой резнстивного Т-образного трехполюсиика, шунтирующее звено которого соединено с общей шиной (3).

Недостаток известного аналогового .сейсмометра состоит в том, что его можно использовать.только в сейсмоприемных системах-.с общей шиной, в которых полезный сигнал существенным образом искажается помехой общего вида, возникающей из-за ненулевого сопротивления провода общей шины.

Цель изобретения — повышение точности измерении путем устранения связи операционного усилителя с общей шиной.

Поставленная цель достигается тем, что в сейсмоприемиое устройство, содержащее рас20 тель, охваченный резистивной обратной связью, 33 пределенный пьезоэлектрический двухполюсник, резистнвный шуит, первый онерационный усилитель, охваченный частотно-избирательной обратной связью в виде резистивно-емкостного трехполюсника, и двухпроводную линию связи, введен второй операционный усилиразделительный резистивно-емкоетный четырехполккник и четыре дополнительных резистора, причем выходы пьезоэлектрического двухполюсника подключены к двухпроводной линии связи через первый и второй дополнительные резисторы, первый и второй операционные усилители и разделительный резистивноемкостный четырехполюсник, при этом неинвертирующий вход первого операционного усилителя через третий дополнительный резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход второго операционного. усилителя через четвертый дополнительный резистор к инвертирующему входу первого операционного усилителя, а шунтирующая ветвь резистивно-емкостного трехполюсника подклю чена к средней точке резистора в обратной связи второго операционного усилителя.

На чертеже приведена схема сейсмоприемного устройства, предназначенного для разме- 43 щения непосредственно в секциях морской сейсмокосы.

Сейсмоприемное устройство содержит распределенный пьезоэлектрический двухполюсник 1, реэистивный шунт 2, первый операционный усилитель 3, охваченный частотноизбирательной обратной связью 4 в виде резистивно-емкостного трехполюсника, содержащего резисторы 5 и б и конденсатор 7, второй операционный усилитель 8, охваченный 33 обратной связью иа резисторе 9. Двухполюсник 1 через операционные усилители 3 и 8 и разделительный резистивно-емкостной четы5 4 рехполюсник 10, содержащий конденсаторы

ll и 12 и резистор 13, подключен к двухпроводной линии 14, 15 связи. Выводы 16 и 17 двухполюсника 1 соответственно через первый 18 и второй 19 дополнительные резисторы подключены к инвертирующим входам операционных усилителей 3 и 8.

Неинвертирующий вход операционного усилителя 3 через третий дополнительный резистор 20 подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 8, а неинвертирующий вход усилителя 8 через четвертый дополнительный резистор 21 подключен к инвертирующему входу усилителя 3, Между

1 выходами операционных усилителей 3 и 8 включен конденсатор 22.

При наличии сейсмического сигнала изменяется динамическое давление среды, окружающей элементы распределенного пьезоэлектрического двухполюсника,, На выходных зажимах-последнего выделяется ЗДС Еп.

Операционные усилители 3 и 8 усиливают сигнал Еп соответственно в Р9/Р,1 и O>)R0 раэ. При симметричных плечах тракта усиления, т.е, для случая Rg = Q5 и Я.10 -- Я в линию 14, 15 с резистора Й 1З выдается напряжение, равное Ед " 9 (Р1 Частотноизбирательный трехполюсиик 4 и четырех- . полюсник 10 ограничивают чувствительность сейсмометра к низкочастотным шумам вибрационного и гидродинамического происхождения, лежащих в диапазоне частот, меньших 5 — 10 Гц.

Верхняя частотная граница усиливаемых сигналов определяется конденсатором 22, При выборе величины сопротивление резистора 13 не более 1 — 2 кОм утечки в межсекционных разъемах практически не вносят частотных и фазовых искажений в сигнал.

Если коэффициент усиления операционных усилителей 3 и 8 существенно больше 1, потенциал точки слежения каждого из них

lЦ ИЦ 1 " . близок к нулю.

1 А1 A2/- К

Так как неинвертирующин вход одного усилителя через дополнительный резистор подключен к точке слежения второго усилителя, естественно, неинвертирующие входы обеих усилителей находятся под нулевым потенциалом. Этим обеспечивается нормальная работа операционных усилителей при изоляции неинвертирующего входа от общей шины.

Таким .образом, в предлагаемое устройство благодаря подключению каждого зажима пьезоэлектрического двухполюсника к линии связи через соответствующий операционный усилитель и перекрестного подключения неинвертирующего входа одного усилителя к

Формула изобретения

Составитель Т. Райкова

Техред С. Мигунова

Редактор Г. Безверпюнко

Корректор,М. В1ароши .

Тираж 708 Подписное

ВБИИПИ Государственного коыитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Заказ 637/32

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 99504 точке слежения другого усилителя достиг= етая изоляция сейсмоприемника и- усилителя .от общей шины,.а также передача по про--.- водков секционироаанной линии усилителей сигналов. В результате moro существенно уменьшаются искажения сигнала как . помеxok общего внца, так н шумами, возникаюrrQlMB на контактах межсекционных соеди. нителей.—

1Е

Сейсмоприемное устройство, содержащее рас: предеденный пъезоэлектрнческий двухполюсник,-И резистивний шунт, первый . операционнъ1й,усиля. тель, охваченный частотно-избирательной обратной -связью в виде резистнвно-емкостного трехцолюсника, н двухпроводную линию связи, о: т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения точности измерений путем устранения связи операционного усилителя с общей шиной, в него введены второй операционный усилитель, охваченный резистивной обратной связью, разделительный резистивноемкостный четырехполюсник н четыре допол5 6 - . питейных резистора, причем выходы пьезоэлектрического двухполюсника подключены к двухпроводйой линии связи через первый и второй дополнительные резисторй первый и второй операционные усилители и разделительный . резистивно-емкостнь|н четырехполюсник, при этом неинвертирующнй вход первого операционного усилителя через третий дополнительный резистор подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующнй вход второго опе* рационного уснлйтеля через четвертый доцол- " нителымй резистор к инвертирующеМу входу первого операционного усилителя, а шунтирующая ветвь резистивно-емкосшого трех полюсника подключена к средней точке резистора .в обратнон связи -второго операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Патент США У 3939468, кл. 340 — 7, опублик.

1976.

2. Патент США Р 3118126, кл. 340 — 17, опубляк. 1968;

3. Авторское свидетельство СССРН 573785, кл. G 01 V 1/28, 1974 (прототип).