Способ определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО СЕЙСМОПРИЕМНИКА путем измеpefiHH собственной частоты OQ сейсмоприемника и возбуждения его одиночным электрическим импульсом с последующим анализом параметров выходного электрического сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно измеряют степень затухания В сейсмоприемника с шунтом, электрическое сопротивление шунта Кц, и обмотки катушки сейсмоприемника Rj и определяют коэффициент преобразования К по формуле К -{2т-(Oo(B-15o)(Rx Ь где m - инертная масса сейсмоприемника; (/) В - степень затухания сейсмопри0 с емника.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕОЪБЛИН

ОЮ (11) з(50 G 01 V 13/00 списочник изоБРКТЯНИЯ ./

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3609827/24-25 (22) 27. 06. 83 (46) 07, 11. 84. Бюл. 11 . 41 (72) Э.М. Бромберг и В.И. Шлимак (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 550.834(088. 8) (56) 1. Слуцковский А.И., Сейсмораз1! н ведочная аппаратура. M., Недра

1970, с. 54-58.

2. Патент США У 4043175, кл. G 01 U 13/00, 1977 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО СЕЙПЮПРИЕМНИКА путем измерения собственной частоты Q сейсмоприемника и возбуждения его одиночным электрическим импульсом с последующим анализом параметров выходного электрического сигнала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно измеряют степень затухания

В сейсмоприемника с шунтбм, электрическое сопротивление шунта R> и обмотки катушки сейсмоприемника R< и определяют коэффициент преобразования К по формуле где m — инертная масса сейсмоприемника;

8 — степень затухания сейсмоприо емника.

1 11230

Изобретение относится к геофизическому приборостроению.

Известен способ определения коэффициента преобразования сейсмоприемника, закчючающийся в его механическом возбуждении с помощью виброизмерительного стенда и определении коэффициента преобразования по отношению выходного напряжения сейсмоприемника к скорости перемещения устано- 1О вочной платформы вибростенда (11 .

Этот способ требует наличия вибростенда, установочная платформа которого должна совершать чисто гармонические колебания строго вдоль осимаксимальной чувствительности сейсмоприемника, причем скорость этих колебаний необходимо измерять с высокой точностью. Разработка такого вибростенда является сложной задачей, окон- 20 чательно нерешенной до настоящего времени. Кроме того, этот способ очень трудоемкий и плохо поддается .нтоматизации.

Наиболее близким к предлагаемому 25 является способ определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника путем измерения собственной частоты у сейсмоприемника и возбуждения его одиночным электрическим импульсом с последующим анализом параметров выходного электрического сигнала.

Анализ заключается в измерении амплитуд первого и второго пиков этого сигнала, по отношению значений ко35 торых находят степень затухания сейсмоприемника Â, после чего определлют коэффициент преобразования сейсмоприемника по значениям амлитуды первого пика, собственной часто40 ты и степени затухания f2) .

Недостаток известного способа— сложная функциональная связь между коэффициентом преобразования и сте" пенью затухания, приводящая к значи" тельному усилению влияния погрешности определения степени затухания на

norрешность определения коэффициента преобразования, так как степень зату-5О хания входит в формулу определения коэффициента преобразования многократно и нелинейно, а также к необходимости вычислений сложных алгебраических и тригонометрических функ- 55 ций ° Кроме того, функциональная связь коэффициента преобразования с ампли" тудой первого пика, собственной час06 2 тотой Мо и степенью затухания сейсмоприемника Й получена на основании метаматической модели, описывающей идеальный процесс затухания свободных колебаний инертной массы сейсмоприемника. В частности> эта модель представляет наступление первого пика в строго определенный момент времени.

В реальных измерениях, при наличии даже малых помех, как электрических, так и механических (микросейсмов), преобразуемых самим сейсмоприемником в электрические, они накладываются на исследуемый сигнал. В связи с этим первый экстремум сигнала оказывается смещенным относительно осевого идеального вр"мени наступления, что приводит к дополнительной погрешности определения коэффициентов преоб" раз ования. Введение же фильтров, избавляющих от помех, приводит к фазовым сдвигам, которые в данной математической модели не. учитываются, а следовательно, сама модель становится недействительной.

Цель изобретения — повышение точности измере.ния.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника путем измерения собственной частоты

4)0 сейсмопрйемника и возбуждения его одиночным электрическим импульсом с последующим анализом параметров выходного электрического сигнала, дополнительно измеряют степень затухания В сейсмонриемника с шунтом, электрическое сопротивление шунта R> и обмотки катушки сейсмоприемника

R и определяют коэффициент преобразования К по формуле где m — инертная масса сейсмоприемника;

6 — степень затухания сейсмо0 приемника.

Способ базируется на том, что затухание в электродинамическом сейсмоприемнике создается двумя факторами: металлическим каркасом катушки, представляющим собой короткозамкнутый виток, и током, протекающим по обмотке катушки и шунту. Величина сигнала, пропорционального разности

1123006 (7) 30

35 (3) F =KI

F = К

К2

Кк+ Кы (4) обмотки кагде R

Ш сопротивление тушки; сопротивление

45 шунта.

F K2

Х R+R ш степеней затухания сейсмоприемника с шунтом (В) и без него (8 ), равна о

5 где P — - суммарный коэффициент успокоения, обусловленный наличием металлического короткозамкнутого каркаса и шунта;

Р, — коэффициент успокоения, обус- 1О ловленный наличием только металлического короткоэамкнутого каркаса;

4) — собственная частота сейсмоприемника; 15 ш — инертная масса сейсмоприемника.

Числитель правой части выражения (1) представляет собой коэффициент успокоения P, = P — P2, обусловленный только входным током О, протекающим через шунт и обмотку катушки сейсмоприемника. Так как сейсмоприемник является обратимой электромеханической системой, то его выходное напряжение U определяется как

U=KX (2) где К вЂ” коэффициент преобразования сейсмоприемника;

Х вЂ” скорость инертной массы относительно корпуса, а сила

F создаваемая выходным током, как или с учетом выражения (2) Ф

Коэффициент успокоения определяется отношением силы к скорости, по" этому с учетом выражения (4) получим

Таким образом (В-8 ) (R<+R (,)„= (6)

2> откуда коэффициент преобразования сейсмоприемника

Так как коэффициент преобразования определяется по разности степеней затухания сейсмоприемника с шунтом и без него, то аддитивная погрешность измерения степени затухания вообще не влияет на точность определения коэффициента преобразования.

В выражение (7) входит значение массы подвижной части сейсмоприемника. Однако измерять массу не обязательно, так ках для конкретного типа сейсмоприемника эта величина постоянная. Отклонение массы от своего номинального значения при селективной сборке сейсмоприемников составляет менее iЖ, следовательно, погрешность определения коэффициента преобразования из-за разброса массы подвижной части сейсмоприемника составляет 0,57.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет отказаться от измерения амплитудных значений электрического сигнала, соответствующего кри. вой свободных затухающих колебаний, и от проведения сложных математических операций, что значительно повышает точность измерения.

Суммарная погрешность определения коэффициента преобразования предлагаемым способом для сейсмоприемников» прошедших селективную сборку, менее

«+1X, для остальных +1,5-2Х. В то же время допуСтимый разброс коэффициента преобразования у электродинамичес» ких сейсмоприемников по ГОСТ 24391-80 составляет «+10X и, следовательно, погрешность определения коэффициента преобразования предлагаемым способом не менее чем в пять раэ меньше его разброса, регламентированного

ГОСТом. Таким образом, на основании предлагаемого способа можно осуществить контроль значений коэффициента преобразования сейсмоприемников при их серийном изготовлении.

ВНИИПИ Заказ 8134/38 Ту аж 710 Подписное

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