Способ определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника с шунтом

 

Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к определению и контролю коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемника с шунтом. Цель изобретения - упрощение способа при одновременном повышении точности. Способ заключается в измерении сопротивления R на собственной частоте, измерении сопротивления R на постоянном поле, возбуждении сейсмоприемника ступенькой тока I и определении затухания β и амплитуды первого максимума отклика E<SB POS="POST">м</SB>, определении сопротивления R<SB POS="POST">п</SB> переходного процесса по формуле R<SB POS="POST">п</SB> = E<SB POS="POST">м</SB>/I EXP (β/√1 - β<SP POS="POST">2</SP> ARCCOSβ) и определении коэффициента преобразования K сейсмоприемника с шунтом по формуле K = √M<SP POS="POST">.</SP>Ω<SB POS="POST">о</SB><SP POS="POST">.</SP>R<SB POS="POST">п</SB> (1 + 2β(R/R<SB POS="POST">п</SB>) - (R/R<SB POS="POST"> </SB>@ - R), где M - масса подвижной части сейсмоприемника. Предложенный способ позволяет определить коэффициент преобразования сейсмоприемника с шунтом, не нарушая заводскую сборку для определения сопротивлений катушки и шунта, а также не производя измерений дополнительного затухания с подключением дополнительных шунтов, что повышает точность и достоверность способа при его упрощении.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19 (l)1 ц) С 01 V 13/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТ ВУ

Е = К х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4414225/23-25 (22) 25.04.88 (46) 07.06.90. Бюл. 9 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических .методов разведки ВНИИГеофизика

Научно-производственного объединения "Нефтегеофизика (72) А.Г.Мыш и О.А.Потапов (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свицетельство СССР

У 1120036, кл. С 01 V 13/ 00, 1984.

Ав горское свидетельство СССР

В 1305618, кл. G О! V 13/00, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛВКТРОДИНАИИЧЕСКОГО

СЕЙСМОПРИРИНИКА С ШУНТЫ (57) Изобретение относится к сейсмометрии, а именно к определению и контролю коэФФициента преобразования электродинамического сейсмоприемника с шунтом. Цель изобретения упрощение способа при одновременном повышении точности. Способ заключаИзобретение относится к сейсмомет- рии, а именно к определению и контролю параметров электродинамических сейсмоприемников.

Цель изобретения — упрощение способа при одновременном повышении точности, Электродинамический сейсмоприемник является обратимой системой типа генератор - двигатель. При воздействии возбуждающей силы на корпус при2 ется в измерении сопротивления R на .собственной частоте, измерении сопротивления R на постоянном поле, возбуждении сейсмоприемника ступенькой тока i и определении затухания р и амплитуды первого максимума откли-. ка Е, определении сопротивления R <

Л переходного процесса по формуле R я е /i -ехр (p/ 1Г1-р агссовр) и м определении коэффициента преобразования К сейсмоприемника с шунтом по

Формуле

2Р® я) ®Ф,. Ю ш — масса подвижной части сейсмоприемника. Предлагаемый способ позволяет определить коэффициент преобразования сейсмоприемника с шунтом, не нарушая заводскую сборку. для определения сопротивлений катушки и шунта, а также не производя измерений дополнительного затухания с подклю.чением дополнительных шунтов, что повышает точность и достоверность способа при его упрощении. бора на его выходах генерируется напряжение, пропорциональное скорости перемещения х подвижной инертной массы:

При воздействии с электрической стороны током i прибор становится движущей системой, в которой работает механическая сила F, прилагаемая к подвижной инертной массе:

У e K i.

ЕозФФициент K характеризует вели; чину электромеханической связн, заЭисящей от значения плотности магнитного потока, пронизывающего витки катушки.

Из разрешения уравнений (3) и (2) следует, что

Б K x

10 z = —. > (3)

i, У вЂ” импеданс, вносимый из механической s электрическую часть сейсмоприемника прн Ф5 движении инертной массы катушки в магнитном и воэдушЪ ном полях со скоростью х. где z>

40 (б) 2 = Zэ z> р возбуждением и анализом электрических характеристик, где в з - электрический импеданс электрической части сейсмоприемника, а z  — вносимый в электрическую часть электрический импеданс бт движения инертной массы.

В таком представлении вносимый импеданс z отображает сопротивлеВ ние трения от тепловых токов в npoS0 водящем каркасе, сопротивление воздушного трения и сопротивление реактивных элементов и их взаимовлияния.

На собственной частоте w. сейсмо о приемника реактивные элементы механической части компенсируются и их век- 5 торная сумма равна нулю, т.е. импеданс

z, = R где R „„ — механическое сопротивление. В области низких частот, Поскольку механич еский поступательный импеданс z подвижной инертной

М массы равен

Я (4) х то вносимый электрический кВ и поступа- тельный меха.нический z имнедансы связаны между собой через коэФФициент электромеханической cHH8H X как

Я (5)

At

Импедансы х и г является сложВ .>й ными комплексными величинами, структура которых определяется числом активных и реактивных элементов в электрической н механической частях сей. смоприемник а .

Исследуют сейсмоприемнж как движущую систему с импедансом z, равным г = R

Э где R — электрическое сопротивление электрической части сейсмоприемннка при неподвижной инертной массе.

При таких допущениях полное сопротивление на выходах катушки R npu движении инертной массы можно записать в виде

Затухание сейсмоприемника 8 складывается из доли электрического а э создаваемого нагрузкой катушки на шунт Вш, и доли вносимого р, от механического сопротивления R

К

2т(,) (К + R ) Rм

2m ы, 1 (7) где m — масса подвижной части сейсмоприемника;.

R — сопротивление катушки.

При исследованиях полных сопротивлений R сейсмоприемников разных типов и достоверности модели затухания (7) при подключении разных величин шунтов R ш установлено, что между вносимым в электрическую часть,сопротивлением R В и механическим сопротивлением R существует строгая связь не по коэффициенту электромеханической связи К, а по чувствительности сейсмоприемника К,:

К К Rttt (9)

В-м В.к u а определяемое по измерениям сопротивлений на постоянном токе и на собственной частоте R . вносимое сопротивление К, равное (1 О) является линейной функцией.

Исходя из установленного, модель затухания (7) можно выразить как

62. .4 к которой относится и собственная частота, самоиндукция 1. катушки и тем более распределенные и проходные емкости.-между катушкой и каркасом малы по сравнению с омическим сопротивлением катушки и поэтому принимают, что сопротивление на выходах сейсмоприемника на собственной частоте равно сопротивлению, измеренному на постоянном токе, т.е.

1569762 б получают Формулу. (18) чувствительности в виде

К ю mopф Rï. (20)

P.oäñòàâèâ выражение для K s выражение (13) и для затухания р в Формулу (11), получают Формулу коэффициента o(2 =" - ъ.. к о

+ — 8 — (! !) K гп2И,К

К 8а !

К р +

2m В; 2m к!

О где В = В.к+ R, (1 2) к=Rк.

Ч Rу

Разрешив долю электрического затухания р в выражении (11) в виде гш(), (а ш";4 -И (13) ч, (*

2P (21)

R f) -R6

Подставляя выражения (20) и (21) в выражение (16), получают Формулу для определения коэффициента преобразования электродинамическьго сейсмоприемника а учитывая равенство (13) и равенство е

R — ", (14) выражают отношение сопротивлений катушки и шунта как

R)( вш и представляют связь ентом преобра.зования

HocTb)() в виде

К = К., = (1

c((R между коэффиции чувствитель+ ы в)к,, (16) Зависимость выходного. напряжения сеисмоприемника E(t) при возбуждении его ступенью тока i длительностью, превьш)ающгй длительность переходного процесса, выража)()т Формулой

-р1

E(e)

m Я» (17) (sin

Исследуя экстремумы выражения (17) и разрешив его относительно чувствительности К, выражение (17) для максимума Е первого смежного колебания представляют в виде .

Ем (K . те» е асссса (! . (! 8)

1 (-Я!

Введя в выражение (18) обозначение R„ для сопротивления переходного процесса на первом максимуме Е ф

@ассов р

E„, (19) (22)

20 где сопротивление R определено выраи жением (19) .

Хотя Формула для определения коэфФициента преобразования с шунтом и не требует знания сопротивлений катушки и шунта, однако при необходимости их мо)но определить по величинам, измеряемым в способе из разрешения выражений (13), (14) и (20): (, +2„

В„ 2К - R

Р„В. вк

Способ может быть осуществлен изменением собственной частоты Ы, (или частоты видимых колебаний ы ), из мерением максимальной амплитуды Е„,, определением степени затухания р посредством применения серийных устаНоВоК и измерением активного сопротивления R и полного сопротивления

R сейсмоприемника на собственной частоте, например, с помошъю цифрового

4 универсального воль гметра и генератора. Погрешность способа определяется в основном погрешностями измерения величин установками типа АИС и

САКС (1-2X) и не превьппает допускаемой стандартом для электродинамических сейсмоприемников (+10X).

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным состоит и упрощении способа за счет исключения операций. подключения дополнитель ного шунта и измерений на нем в ре )кнмах постоянного и переменного токов, при одновременном повышении точ, ности sa счет исключения определения

1569762

Формула изобретения

R R

rp —Rì„В R- R

К ее

20 — масса подвижной части сейсмоприемника, — сила тока возбуждающего импульса. где m

Составитель А. Володин

Техред Л,Сердюкова

Корректор Н. Король

Редактор И. Оербак

Заказ .!447 . . Тираж 407 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 дополнительного затухания. Предлагаемый способ обладает такыре и большей

Ф достоверностью по сравнению с известнЪаи в части теоретического обоснования .

Способ может быть автоматизирован с выдачей документацйи на цифровые индикаторы, что существенно для метрологического контроля. 1О

Способ определения коэффициента преобразования электродинамического сейсмоприемкика с шунтом, включающий измерение сопротивления R сейсмоприемника на постоянном токе, измерение собственной частоты 6u, воз.:буждение сейсмоприемника импульсом постоянйого тока и определение степени затухания р, возбуждение сейсмопфиемника на собственной частоте (ц и измерение его сопротивления к „ отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при одновременном повышении точности, длительность импульса устанавливают превышающей длительность переходного процесса сейсмопрнемника, параллельно с определением стейени затухания измеряют величину напряжения Е„, первого максимума смежного колебания, определяют значение сопротивления де переходкого ррцесса как

Е ар СЕОВ A

R M еЧ

h j и .находят коэффициент К преобразования сейсмоприемника с шунтом по

Формуле