Способ выделения инструментальных шумов сейсмографа

 

Изобретение относится к сейсмометрии , а именно к способам исследования шумов электронного сейсмографа , проводимого с целью индентификации источников их происхождения и последукмдей разработки мер по их снижению , и может найти применение при проведении сейсмологических наблюдений , а также при проектировании сейсмографов , гравиметров. Цель изобретения - повьиение эффективности разделения инструментальных шумов и росейсмического шума. Способ заключается в регистрации суперпозиции инструментального и мнкросейсмического шумов и анализе выходного сигнала сейсмометра, при этом поочередно меняется коэффициент усиления усилителей , находящимися в прямой и обратной ветвях петли обратной связи сейсмометра , по изменению выходного сигнала судят о происхождении преобладающего шума. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТРИЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 С О1 V 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4265174/31-25 (22) 19.05.87 (46) 30,11.88 Бюл. В 44 (71) Институт физики Земли им О.Ю.шмидта (72) 10.A. Колесников и А.В.Рыков (53) 550.83(088.8) (56) Fix-J.Theoretical and observed

noise in à high-sensitivity long-period seismograph. — Bull. Seism.Soc.Amer

В.6, v. 63, 1973, р.1979-1998.

Mieland E. Steim I., Adigital very-broadband seismograph. — Annales

Geophysical, 1986, 4, 3, р.227-232. (54) СПОСОБ ВЦЦЕЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ШУМОВ СЕЙСМОГРАФА (57) Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к способам исследования шумов электронного сейсмогра„„Я0„„1441341 А 1 фа, проводимого с целью индентификации источников их происхикдения и последующей разработки мер по их снижению, и может найти применение при проведении сейсмологическнх наблюдений, а такае при проектировании сейсмографов, гравиметров. Цель изобретения — повышение эффективности разделения инструментальных шумов и микросейсмического шума. Способ заключается в регистрации суперпозиции инструментального и микросейсмического шумов и анализе выходного сигнала сейсмометра, при этом поочередно меняется коэффициент усиления усилителей, находящи*ся в прямой и обратной ветвях петли обратной связи сейсмометра, по изменению выходного сигнала судят о происхоздении преобладающего шума. 1 нл..

1441341 (1) 45

+ Eqê+ Eïð

Выражение для выходного кого сигнала сейсмометра в ласти имеет вид; сейсмичесчастной обS(i }K(ы)

Е з 1+К(1 у (, ), (2) где Х вЂ” перемещения почвы, S(iv) — частотная характеристика маятника,: 55

К(ы) — передаточная функция прямой ветви

p() — передаточная функция обратной ветви петли ОС.

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к способам исследования шумов электронного сейсмографа, проводимого с целью идентификации источников их происхождения и последующей разработки мер по их снижению, и может найти применение при проведении сейсмологических наблюдений, а также при проектировании сейсмогра- 1О фов, гравиметров.

Целью изобретения является повьш ение эффективности разделения. инструментальных шумов и микросейсмического шума, 15

На чертеже показана блок-схема сейсмометра с отрицательной обратной связью

Маятник сейсмометра имеет массу (М) 1, на расстоянии 1 от оси враще- 2О ния маятника расположен преобразователь 2 перемещений маятника в электрическое напряжение (ПП), выходной сигнал которого усиливается усилителем КЗ в прямой цепи петли OC. Напря- 25 жение Е с выхода этого усилителя подается на регистрирующее устройство, а также в обратный тракт петли ОС, в котором имеется усилитель К 4; Петля ОС замыкается подачей выходного 30 напряжения усилителя К через раэвяэываюшдй резистор К 5 в обмотку магр нитоэлектрического преобразователя б.

Суть предложенного способа заключается в следующем.

Выходной сигнал Е сейсмометра представляет собой сумму сигналов Е,— микросейсмического шума, Е „,-инструментального шума — возникающего от источников шума в прямом тракте, и

Š— сигнала шума от источников в цеh (g пи обратной связи:

ПеРедаточные функции прямой и обратной ветвей имеют вид:

K(i ) = 0(К (i ), (3) я1К

l3(t Л = — — — 7- т — — — 7-

R>K (-ы +2 Е ы + п } где i = -1;

° 2

М вЂ” круговая частота; — коэффициент преобразования преобразователя;

g — электродинамическая постоянная магнитоэлектрического преобразователя;

К вЂ” коэффициент усиления усилителя в прямой ветви;

К вЂ” коэффициент усиления усилир теля в обратной ветви;

1 — расстояние от оси вращения до центра подвижного элемента преобразователя перемещений;

К з — момент инерции маятника, п — частота собственных колебаний;

E — коэффициент затухания;

R — сопротивление развязки усилителя в обратной ветви.

Для больших значений коэффициента усиления по петле при выполнении условия К >1 1 в области частот

ы с и выражение (2) упрощается:

5 R(Q

В (4)

Р

Из (4) следует, что амплитуда выходного сейсмического сигнала сейсмометра прямо пропорциональна К .ИзЯ меняя Е, можно менять чувствительность сейсмометра при сохранении B полосе частот v п неизменной формы его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), Шумы инструментального происхождения на выходе сейсмометра могут возникать в результате шумов преобразователя и усилителя в прямой ветви

Епк Зп 1 + 1 К, (5) где У„ — входные шумы преобразователя, выраженные в эквивалентных перемещениях маятника;

Х вЂ” шумы усилителя К„, приведенные к его входу.

1441341

Выходной сигнал инструментального шума сейсмометра, обусловленный шумами усилителя Кр в обратной ветви петли, в полосе частот ь п, находится из выражения а1ы Кы Кр

Š= 1 ---- — — — . (6)

»Р /3 КП1 R

fJ

10 где Х вЂ” напряжение шума усилителя К приведенное к его входу.

Из (5) и (6) следует (в предположении, что Y»dug„K<, как: это имеет место на практике, что суммарный инструментальный шум на выходе сейсмометра

Е+ Е - К (1+ 1 - - — ) (7)

K 1ь

1к&KRп2

S P

Для того,- чтобы шумы цепи обратной связи не вносили заметного вклада в инструментальный шум сейсмометра требуется, как видно из (7), со- 2б блюдение условия (8)

Условие (8) далеко не всегда выполняется на практике, даже в случае равенства входных шумов усилителей в прямой и обратной ветвях.ОС 1 -1 и оказывается, что Е„ Е „„,поэтому запись шумов аретированного сейсмомет- 35 ра при Е„ь 0 не всегда позволяет оценивать истинный уровень инструментального шума сейсмометра.

Подставляя (5) и (7) в (1), определяют выражение для суммарного вы- 40 ходного сигнала сейсмометра, включая возможные инструментальные шумы:

Е = ---- . +- К (1 + +1 ---"- -) (9) .Б

Взад» и1„-I K

g) K IK RD2

pi з

Из выражения (9) следует, что если при увеличении К, возрастает Е при неизменном фоне микросейсм Х, то на записи сейсмографа преобладают шумы инструментального происхождения, если при этом амплитуда Е ке изменяется, то преобладающим является фон микросейсм.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает разделение аппаратурных шумов и сейсмического сигнала электронного сейсмографа и позволяет (в отличие от прототипа) идентифицировать источник аппаратурных шумов. формула изобретения

Способ выделения инструментальных шумов сейсмографа с обратной связью, заключающийся в регистрации предварительно усиленной суперпозиции инструментальных и микросейсмических шумов и в анализе выходного сигнала сейсмометра, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения инструментальных шумов и микросейсмического шума, в сейсмометре в процессе регистрации меняют поочередно коэффициенты усиления прямой и обратной ветвей петли обратной связи, при этом по возрастанию выходного сигнала сейсмометра при увеличении коэффициента усиления в прямой ветви обратной связи судят о преобладании шумов инструментального происхождения, по сохранению уровня выходного сигнала сейсмометра судят о преобладании на записи сейсмографа микросейсмического шума инструментальным, а по возрастанию выходно-го сигнала сейсмометра при увеличении коэффициента усиления обратной ветви петли обраткой связи судят о том, что преобладают инструментальные шумы, основным источником которых являются элементы в цепи обратной связи сейсмометра, и,наоборот, по уменьшению выходного сигнала сейсмометра судят о том, что преобладающим на записи является микросейсми.ческий шум.

t441341

Составитель А.Володин

Техред Д.Олийнык Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Маковская

Заказ 6285/50 Тирщк 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4