347708

342208 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тсимое о 1 авт. свидетельства М -Заявлено 081,1971 (Ле 1607808(26-2 М. Кл. 6 01 ч 1/ с присоединением заявки УевПриоритет омитет по делам аооретений и открытийпри Совете МинистровСССР Опубликова 550.834 (088.8.Ч 111.1972, Бюллетень Хе Дата опубликования описания 05 Х 197 Авторыизобретения. Г. Успенский и В. М. Фрем 3 аявител Институт О. Ю. Шмидта ики Земл ЙСМОГР зобретение относится к области сейсмоме рии.Известны сейсмографы без обратной связи, основание которых жестко связано с почвой.В них при прохождении сейсмических волн ре гистрируется движение относительно основания инертной массы прибора, роль которой выполняет обычно маятник с одной степенью свободы. Такие сейсмографы вносят амплитудные и фазовые искажения измеряемых сме щений почвы на периодах, превышающих собственный период маятника. Кроме того, длиннопериодные (собственный период - десятки секунд) маятники обладают малой стабильностью параметров и повышенной чувствитель ностью к возмущениям несейсмического прочсхождения.Известны сейсмографы с активной отрицательной обратной связью по положению инертной массы, которые при наличии дифференци рующей цепи обратной связи на периодах, превышающих собственный период маятника, выдают сигнал, пропорциональный скорости смещения почвы. При этом основание сейсмометра жестко связано с почвой, Однако и та кие дллннопериодные сейсмографы имеют повышенную чувствительность к несейсмическим помехам и нестабильные параметры маятника, поскольку цепь обратной связи охватывает не весь измерительный тракт, так как из менение выходнои величины сравнивается в динамике с движением инертной массы, а последнее является лишь продуктом задающего воздействия (смещения почвы), Максимальный же эффект соответствия выходной величины задающему воздействию достигается в том случае, когда все звенья прямого тракта охвачены обратной связью. Таким образом, если в цепи прямой передачи преобразуется смещение почвы в выходной сигнал, то звено отрицательной обратной связи должно осуществлять обратное преобразование выходной величины компенсации задающего воздействия.Известны устройства для компенсационных измерений неэлектрических величин, например датчик-преобразователь с силовой компенсацией, в цепи обратной связи которых используют магнитоэлектрическпй механизм для преобразования электрической выходной величи. ны в неэлектрическую. При этом измеряемо" воздействие прикладывается непосредственно к преобразователю цепи прямой передачи, В сейсмографе такое четкое разделение мест приложения задающего воздействия невозможно, так как ичерцпонные силы, возникаю. щие при движении почвы, воздействуют не только на подвижную часть преобразователя смещений в цепи прямой передачи, но и на подвижную часть преобразователя в звене об.33ратной связи, всегда св 51 занную с почвой. Визвестных устройствах с общей отрицательнойобратной связью 51 змеряемое воздействие в явном виде компенсируется только преооразователем цепи обратной связи. Наличие восстанавливающей силы в самом сейсмометре приводит к тому, что на периодах смещения почвы, превышающих собственный период маятника, задающее воздействие компенсируетсяи в цепи прямой передачи.Цель изобретенся - улучшение стабильности и линейности измерительного тракта, уменьшение чувствительности к внешним и внутренним помехам несейсмического происхождения в широком диапазоне периодов, причемдлиннопериодная граница неискаженной регистрации смещений почвы намного превышаетсобствеццый период колебаний используемогомаятника.Цель достигается тем, что компенсация задающего воздействия осуществляется с помощью включенного в цепь обратной связимагнитоэлектрического преобразователя, преобразующего поступающий в обмотку егоподвижной части электрический ток с выходасейсмографа в движение основания маятника,обладающего одной степенью свободы, такимобразом, что направления движений инертноймассы сейсмометра, вызываемые смещениемпочвы и воздействием преобразователя звенаобратной связи, различны, Возможно одновременное оперативное изменение полосы пропускания сейсмографа и его чувствительностик смещениям почвы в пределах этой полосыпутем изменения глубины обратной связи.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый сейсмограф в вертикальном варианте;на фиг. 2 дана амплитудно-частотная характеристика,С платформой 1, имеющей возможность перемещаться относительно почвы, жестко связано основание 2 маятника 3 с инертной массой 4 и пружиной 5, Регистрация относительных движений инертной массы и основанияпроизводится датчиком перемещений б, выходной сигнал которого усиливается (преобразуется) электронным устройством 7, имеющимвыход для подключения внешних регистрирующих устройств, Часть выходного сигнала через электродинамический или какой-либо инойпреобразователь 8 подводится обратно к маятнику 3 с целью демпфирования и коррекцииего динамических свойств.В цепь отрицательной обратной связи включен магнитоэлектрический преобразователь спостоянным магнитом 9, ма 1 нитопроводом 10и подвижной катушкой 11, размещенной в зазоре магнитной системы, которая жестко связана с почвой, Катушка 11 жестко связана сплатформой 1, на которой размещен сейсмограф. Собственный вес сейсмографа скомпенсирован упругой пружиной 12, связанной сплатформой 1 и с почвой.Преобразователь звена обратной связи является колебательной системой. В прецизион 47708 ной нгнроконолосной системе измерения движений почвы, работоспособной при замыкании цснн обратной связи, затухание колебательных систем цепи прямой переда 1 и и звена Обрат ной связи больше апериодпческого, а периодысобственных колебаний этих систем значительно отличаются:- = 100,Т 10 где Т, -период собственных свободных колебаний сейсмографа;период собственных колебаний магпитоэлектрического преобразователя цепи обратной связи, катушка которого связана с платформой,Т -15 Использование в сейсмографе с отрицательной обратной связью по смещению почвы местных обратных связей, охватывающих маят 40 ник и магнитоэлектрический преобразователь,компенсирующий смещение почвы, не обязательно. Однако применение этих цепей с входящими в них элементами допускает определенную свободу выбора собственных парамет 45 ров колебательных систем и упрощает поСтроение ссйсмографа с необходимым запасомустойчивости.Амплитудно-частотная характеристика системы с разомкнутой петлей обратной связи в50 функции периода смещений почвы показанакривой 1 б (фиг. 2). Правый склон 1 ба характеристики обусловлен влиянием восстанавливающей силы в сейсмографе на периодах, превышающих собственный период маятника Т,.55 Левый склон 1 б б характеристики обусловленвлиянием фильтра нижних частот, входящегов состав усилителя-преобразователя, либо воздействием местной цепи обратной связи, охватывающей сейсмограф, либо того и другоговместе, Влияние частотных свойств магнитоэлектрнчсского преобразователя цепи обратцой связи невелико, если Тп Т где Тпериод собственных колебаний преобразователя с учетом влияния цепи местной обратной65 связи,Колебателы 1 ая система звена обратной связи демпфируется демпфером 13, жестко свя занным с платформой 1.Соотношение (1) определяет частоту собственных колебаний преобразователя в цепи обратной связи, которая при Тс=10 - 15 сек должна составлять 10гц или более. Для дости ження высокой собственной частоты магнитоэлектрический преобразователь охватывают цепью местной жесткой отрицательной обратной связи 14 - 11 - 1 - 15 - 14 (фуг. 1). На входь 1 сравнива 1 сщего устройства 14 подают сиг палы с выхода сейсмографа и от датчика 15положения платформы.Разность сигналов усиливается сравнивающим устройством, имеющим достаточно мощный токовый выход для согласования с обмот кой подвижной катушки.Результирующая амплитудно-частотная характеристика канала с замкнутой петлей общей отрицательной обратной связи показана кривыми 17, 18 (фиг, 2), причем при заданной характеристике системы с разомкнутой петлей обратной связи полоса пропускания сейсмографа по смещениям почвы, определяемая наибольшим Тмакс и наименьшим Т, периодами в зависимости от глубины отрицательной обратной связи может быть различной.С увеличением глубины обратной связи уменьшается чувствительность сейсмографа и расширяется полоса пропускания (кривая 18). Для обеих кривых 17, 18 частотной характеристики канала с обратной связью по смещению почвы наиболее существенно то, что длиннопериодная граница неискаженной регистрации смещений значительно больше собственного периода используемого маятника.,Предлагаемый сейсмограф обладает малой чувствительностью к помехам несейсмического происхождения, определяемой в основном стабильностью звена обратной связи, Линейность сейсмографа в пределах плоской части амплитудно-частотной характеристики определяется линейностью звена обратной связи. Предмет изобретенияСейсмограф, содержащий маятник с однойстепенью свободы, датчик перемещения инертной массы относительно основания сейсмографа, усилитель-преобразователь сигналов датчика, устройства демпфирования механических колебательных систем в ветвях прямой передачи и обратной связи, отличающийся тем, что, с целью улучшения стабильности и линейности измерительного тракта, уменьшения чувствительности к внешним и внутренним помехам несейсмического происхождения и расширения частотного диапазона регистри руемых смещений почвы, в том числе в сторону больших периодов, превышающих период собственных колебаний используемого маятника, он снабжен устройством компенсации движения основания, под влиянием сме щения почвы, включающим компенсационныйпреобразователь выходной величины сейсмографа в пропорциональное смещение основания, содержащий жестко связанную с почвой неподвижную часть и жестко связанную с ос нованием подвижную часть, причем подвижная часть преобразователя снабжена упругой пружиной для связи с почвой.347708 7 чакст иакс 2 7 с 7 77 п Кии Мин 1 Фиг. 2 Составитель В, ГриньТехред Л. Куклина Корректор В, Жолудева Редактор И. Орлова Заказ 3219/16 Изд.1348 Тираж 406 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2