EA040371B1 - SEISMOMETER - Google Patents

SEISMOMETER Download PDF

Info

Publication number
EA040371B1
EA040371B1 EA202092739 EA040371B1 EA 040371 B1 EA040371 B1 EA 040371B1 EA 202092739 EA202092739 EA 202092739 EA 040371 B1 EA040371 B1 EA 040371B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
input
displacement sensor
demodulator
comparator
output
Prior art date
Application number
EA202092739
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Константинович Барышников
Олег Анатольевич Герасимчук
Ольга Владимировна Барышникова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова"
Publication of EA040371B1 publication Critical patent/EA040371B1/en

Links

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано для сейсмического мониторинга.The invention relates to measuring technology, in particular to seismometry, and can be used for seismic monitoring.

Известен сейсмометр [1], содержащий маятник с преобразователем перемещений, компенсационное магнитоэлектрическое устройство, RC-цепочку, связывающую выход основного усилителя с одним выводом катушки компенсационного устройства и инвертирующий усилитель, связывающий выход основного усилителя со вторым выводом катушки компенсационного магнитоэлектрического устройства.Known seismometer [1], containing a pendulum with a displacement transducer, a compensating magnetoelectric device, an RC circuit connecting the output of the main amplifier with one output of the coil of the compensating device and an inverting amplifier that connects the output of the main amplifier with the second output of the coil of the compensating magnetoelectric device.

В этом сейсмометре отсутствует защита от увода маятника при возникновении разбаланса датчика перемещения, что не обеспечивает требуемой точности.In this seismometer, there is no protection against pendulum withdrawal in the event of an unbalance of the displacement sensor, which does not provide the required accuracy.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является трехкомпонентный скважинный сейсмометр KS-2000BH [2], [3], фирмы Geotech Instruments LLC. Сейсмометр содержит в герметичном корпусе блок арретирования, генератор, первый, второй и третий каналы приема сигналов, причем каждый канал включает подпружиненный маятник на упругой опоре, интегратор, усилитель, калибратор, последовательно соединенные емкостный датчик перемещения, усилитель-демодулятор, блок обратной связи и магнитоэлектрический преобразователь, и в каждом канале маятник механически связан с емкостным датчиком перемещения, с магнитоэлектрическим преобразователем и блоком арретирования, интегратор подключен входом к выходу усилителя-демодулятора, а выходом подключен к аналоговому выходу, а емкостный датчик перемещения и усилитель-демодулятор подключены к генератору.The closest technical solution to the proposed one is a three-component borehole seismometer KS-2000BH [2], [3], Geotech Instruments LLC. The seismometer contains in a sealed housing a caging block, a generator, the first, second and third channels for receiving signals, each channel including a spring-loaded pendulum on an elastic support, an integrator, an amplifier, a calibrator, a capacitive displacement sensor connected in series, an amplifier-demodulator, a feedback unit and a magnetoelectric the transducer, and in each channel the pendulum is mechanically connected to the capacitive displacement sensor, to the magnetoelectric transducer and the caging block, the integrator is connected by input to the output of the demodulator amplifier, and the output is connected to the analog output, and the capacitive displacement sensor and the demodulator amplifier are connected to the generator.

Недостатком прототипа является недостаточная точность измерения сейсмических колебаний.The disadvantage of the prototype is the lack of accuracy in measuring seismic vibrations.

Техническим результатом является повышение точности измерения сейсмических колебаний.The technical result is to increase the accuracy of measuring seismic vibrations.

Технический результат достигается тем, что сейсмометр, содержащий корпус, маятник, первую пружину, упругую первую опору, генератор, первый аналоговый выход, последовательно соединенные первый емкостный датчик перемещения, первый усилитель, первый демодулятор, первый блок обратной связи и первый магнитоэлектрический преобразователь, причем маятник механически связан с первой пружиной, с упругой первой опорой, с первым емкостным датчиком перемещения и с первым магнитоэлектрическим преобразователем, первый емкостный датчик перемещения, первая пружина, упругая первая опора и первый магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с корпусом, а первый емкостный датчик перемещения и первый демодулятор подключены к генератору, дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр постоянной составляющей, первый компаратор с инверсным входом, первую схему ИЛИ и таймер, последовательно соединенные второй компаратор с инверсным входом и вторую схему ИЛИ, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый входы, третий компаратор, четвертый компаратор, дифференциальный усилитель, первый двухканальный ключ, соединенный входами с выходами дифференциального усилителя, инвертирующий усилитель, подключенный входом и выходом соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя, второй двухканальный ключ, соединенный входами с выходами первого двухканального ключа, микродвигатель с приводом, вторую пружину, упругую вторую опору, последовательно соединенные второй емкостный датчик перемещения, второй усилитель, второй демодулятор, второй блок обратной связи и второй магнитоэлектрический преобразователь, а также основание и второй аналоговый выход, причем упругая вторая опора, второй емкостный датчик перемещения и второй магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с корпусом и основанием, вторая пружина механически связана с корпусом и микродвигателем с приводом, закрепленным на основании и подключенном к выходам второго двухканального ключа, выходы второй схемы ИЛИ и таймера подключены ко входам управления соответственно второго и первого двухканальных ключей, третий компаратор подключен входом к фильтру постоянной составляющей, а выходом подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ, четвертый компаратор подключен входом к фильтру постоянной составляющей, а выходом подключен ко второму входу второй схемы ИЛИ, фильтр постоянной составляющей подключен входом к первому демодулятору, а выходом подключен к первому входу дифференциального усилителя и ко входу второго компаратора, второй емкостный датчик перемещения и второй демодулятор подключены к генератору, первый, второй, четвертый и пятый входы соединены со входами управления соответственно первого, второго, четвертого и третьего компараторов, третий вход соединен со входом управления таймера, первый и второй аналоговые выходы соединены соответственно с первым и вторым демодуляторами, первый, второй, третий и четвертый компараторы выполнены с управлением по порогам срабатывания, первый и второй блоки обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя, а таймер выполнен с управлением по длительности выходного сигнала.The technical result is achieved by the fact that the seismometer, containing the body, the pendulum, the first spring, the first elastic support, the generator, the first analog output, the first capacitive displacement sensor, the first amplifier, the first demodulator, the first feedback unit and the first magnetoelectric transducer, connected in series, and the pendulum mechanically connected with the first spring, with the elastic first support, with the first capacitive displacement sensor and with the first magnetoelectric transducer, the first capacitive displacement sensor, the first spring, the elastic first support and the first magnetoelectric transducer are mechanically connected to the housing, and the first capacitive displacement sensor and the first demodulator connected to the generator, additionally contains a series-connected DC filter, the first comparator with an inverse input, the first OR circuit and a timer, the second comparator connected in series with an inverse input and the second OR circuit, as well as the first, second, third th, fourth and fifth inputs, third comparator, fourth comparator, differential amplifier, first two-channel switch connected by inputs to the outputs of the differential amplifier, inverting amplifier connected by input and output, respectively, to the first and second inputs of the differential amplifier, second two-channel switch connected by inputs to the outputs of the differential amplifier, outputs of the first two-channel switch, a micromotor with a drive, a second spring, an elastic second support, a second capacitive displacement sensor connected in series, a second amplifier, a second demodulator, a second feedback unit and a second magnetoelectric converter, as well as a base and a second analog output, moreover, an elastic second support , the second capacitive displacement sensor and the second magnetoelectric transducer are mechanically connected to the body and the base, the second spring is mechanically connected to the body and the micromotor with a drive fixed on the base and connected to the outputs of the second two-channel switch, you the moves of the second OR circuit and the timer are connected to the control inputs of the second and first two-channel switches, respectively, the third comparator is connected to the DC filter by the input, and the output is connected to the second input of the first OR circuit, the fourth comparator is connected to the DC filter by the input, and the output is connected to the second to the input of the second OR circuit, the DC filter is connected to the input of the first demodulator, and the output is connected to the first input of the differential amplifier and to the input of the second comparator, the second capacitive displacement sensor and the second demodulator are connected to the generator, the first, second, fourth and fifth inputs are connected to the inputs control of the first, second, fourth and third comparators, respectively, the third input is connected to the control input of the timer, the first and second analog outputs are connected to the first and second demodulators, respectively, the first, second, third and fourth comparators are controlled by thresholds i, the first and second feedback blocks are made in the form of a filter and an amplifier connected in series, and the timer is made with control over the duration of the output signal.

Такое выполнение сейсмометра обеспечивает повышение точности измерения сейсмических колебаний.This embodiment of the seismometer improves the accuracy of measuring seismic vibrations.

На чертеже представлена функциональная схема сейсмометра Для улучшения прослеживания связей и блоков на чертеже не показаны элементы калибровки, элементы арретирования и центрирования маятника и корпуса.The drawing shows a functional diagram of a seismometer. To improve the tracking of connections and blocks, the drawing does not show calibration elements, elements of caging and centering of the pendulum and body.

Принятые обозначения:Accepted designations:

- корпус,- frame,

- маятник,- pendulum,

- первая пружина,- first spring

- 1 040371 — упругая первая опора,- 1 040371 - elastic first support,

- генератор,- generator,

- первый аналоговый выход,- the first analog output,

- первый емкостный датчик перемещения,- the first capacitive displacement sensor,

- первый усилитель,- the first amplifier,

- первый демодулятор,- first demodulator,

- первый блок обратной связи,- the first block of feedback,

- первый магнитоэлектрический преобразователь,- the first magnetoelectric converter,

- фильтр постоянной составляющей,- DC filter,

- первый компаратор с инверсным входом,- the first comparator with inverted input,

- первая схема ИЛИ,- the first OR scheme,

- таймер,- timer,

- второй компаратор с инверсным входом,- second comparator with inverted input,

- вторая схема ИЛИ,- the second OR circuit,

- первый вход,- first entry

- второй вход,- second entrance

- третий вход,- the third entrance,

- четвертый вход,- the fourth entrance,

- пятый вход,- the fifth entry,

- третий компаратор,- the third comparator,

- четвертый компаратор,- the fourth comparator,

- дифференциальный усилитель,- differential amplifier,

- первый двухканальный ключ,- the first two-channel key,

- инвертирующий усилитель,- inverting amplifier,

-второй двухканальный ключ,- the second two-channel key,

- микродвигатель,- micromotor,

- вторая пружина, 31 - упругая вторая опора, 32 - второй емкостный датчик перемещения, 33 -второй усилитель,- second spring, 31 - elastic second support, 32 - second capacitive displacement sensor, 33 - second amplifier,

- второй демодулятор,- second demodulator,

- второй блок обратной связи,- the second block of feedback,

- второй магнитоэлектрический преобразователь,- the second magnetoelectric transducer,

- основание,- base,

- второй аналоговый выход.- second analog output.

Сейсмометр содержит корпус 1, маятник 2, первую пружину 3, упругую первую опору 4, генератор 5, первый аналоговый выход 6, последовательно соединенные первый емкостный датчик 7 перемещения, первый усилитель 8, первый демодулятор 9, первый блок 10 обратной связи и первый магнитоэлектрический преобразователь 11, причем маятник 2 механически связан с первой пружиной 3, с упругой первой опорой 4, с первым емкостным датчиком 7 перемещения и с первым магнитоэлектрическим преобразователем 11, первый емкостный датчик 7 перемещения, первая пружина 3, упругая первая опора 4 и первый магнитоэлектрический преобразователь 11 механически связаны с корпусом 1, а первый емкостный датчик 7 перемещения и первый демодулятор 9 подключены к генератору 5, дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр 12 постоянной составляющей, первый компаратор 13 с инверсным входом, первую схему ИЛИ 14 и таймер 15, последовательно соединенные второй компаратор 16 с инверсным входом и вторую схему ИЛИ 17, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый входы 18, 19, 20, 21, 22, третий компаратор 23, четвертый компаратор 24, дифференциальный усилитель 25, первый двухканальный ключ 26, соединенный входами с выходами дифференциального усилителя 25, инвертирующий усилитель 27, подключенный входом и выходом соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя 25, второй двухканальный ключ 28, соединенный входами с выходами первого двухканального ключа 26, микродвигатель 29 с приводом, вторую пружину 30, упругую вторую опору 31, последовательно соединенные второй емкостный датчик 32 перемещения, второй усилитель 33, второй демодулятор 34, второй блок 35 обратной связи и второй магнитоэлектрический преобразователь 36, а также основание 37 и второй аналоговый выход 38, причем упругая вторая опора 31, второй емкостный датчик 32 перемещения и второй магнитоэлектрический преобразователь 36 механически связаны с корпусом 1 и основанием 37, вторая пружина 30 механически связана с корпусом 1 и микродвигателем 29 с приводом, закрепленным на основании 37 и подключенным к выходам второго двухканального ключа 28, выходы второй схемы ИЛИ 17 и таймера 15 подключены ко входам управления соответственно второго и первого двухканальных ключей 28, 26, третий компаратор 23 подключен входом к фильтру 12 постоянной составляющей, а выходом подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ 14, четвертый компаратор 24 подключен входом к фильтру 12 постоянной составляющей, а выходом подключен ко второму входу второй схемы ИЛИ 17, фильтр 12 постоянной составляющей подключен вхо- 2 040371 дом к первому демодулятору 9, а выходом подключен к первому входу дифференциального усилителя 25 и ко входу второго компаратора 16, второй емкостный датчик 32 перемещения и второй демодулятор 34 подключены к генератору 5, первый, второй, четвертый и пятый входы 18, 19, 21, 22 соединены со входами управления соответственно первого, второго, четвертого и третьего компараторов 13, 16, 24, 23, третий вход 20 соединен со входом управления таймера 15, первый и второй аналоговые выходы 6, 38 соединены соответственно с первым и вторым демодуляторами 9, 34, первый, второй, третий и четвертый компараторы 13, 16, 23, 24 выполнены с управлением по порогам срабатывания, первый и второй блоки 10, 35 обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя, а таймер 15 выполнен с управлением по длительности выходного сигнала.The seismometer comprises a body 1, a pendulum 2, a first spring 3, an elastic first support 4, a generator 5, a first analog output 6, a first capacitive displacement sensor 7, a first amplifier 8, a first demodulator 9, a first feedback unit 10, and a first magnetoelectric transducer connected in series. 11, and the pendulum 2 is mechanically connected with the first spring 3, with the elastic first support 4, with the first capacitive displacement sensor 7 and with the first magnetoelectric transducer 11, the first capacitive displacement sensor 7, the first spring 3, the elastic first support 4 and the first magnetoelectric transducer 11 mechanically connected to the housing 1, and the first capacitive displacement sensor 7 and the first demodulator 9 are connected to the generator 5, additionally contains a series-connected filter 12 of the constant component, the first comparator 13 with an inverted input, the first OR circuit 14 and timer 15, the second comparator 16 connected in series with an inverted input and a second OR circuit 17, as well as the first, second, third, fourth and fifth inputs 18, 19, 20, 21, 22, the third comparator 23, the fourth comparator 24, the differential amplifier 25, the first two-channel switch 26, connected by the inputs to the outputs of the differential amplifier 25, the inverting amplifier 27, connected by input and output, respectively, to the first and second inputs of the differential amplifier 25, the second two-channel switch 28, connected by inputs to the outputs of the first two-channel switch 26, the micromotor 29 with a drive, the second spring 30, the second elastic support 31, the second capacitive displacement sensor 32 connected in series, the second amplifier 33, the second demodulator 34, the second feedback unit 35 and the second magnetoelectric transducer 36, as well as the base 37 and the second analog output 38, and the elastic second support 31, the second capacitive displacement sensor 32 and the second magnetoelectric transducer 36 are mechanically connected to the housing 1 and base 37, the second spring 30 is mechanically connected to the body som 1 and a micromotor 29 with a drive fixed on the base 37 and connected to the outputs of the second two-channel switch 28, the outputs of the second OR circuit 17 and timer 15 are connected to the control inputs of the second and first two-channel switches 28, 26, respectively, the third comparator 23 is connected to the input to the filter 12, and the output is connected to the second input of the first circuit OR 14, the fourth comparator 24 is connected to the input to the filter 12 of the DC, and the output is connected to the second input of the second circuit OR 17, the filter 12 of the DC is connected to the input to the first demodulator 9, and the output is connected to the first input of the differential amplifier 25 and to the input of the second comparator 16, the second capacitive displacement sensor 32 and the second demodulator 34 are connected to the generator 5, the first, second, fourth and fifth inputs 18, 19, 21, 22 are connected to the inputs control of the first, second, fourth and third comparators 13, 16, 24, 23, respectively, the third input 20 connected with the control input of the timer 15, the first and second analog outputs 6, 38 are connected respectively to the first and second demodulators 9, 34, the first, second, third and fourth comparators 13, 16, 23, 24 are controlled by thresholds, the first and the second feedback blocks 10, 35 are made in the form of a filter and an amplifier connected in series, and the timer 15 is made with control over the duration of the output signal.

Сейсмометр работает следующим образом.The seismometer works as follows.

При появлении сейсмических воздействий происходит перемещение относительно основания 37 корпуса 1 на второй упругой опоре 31, подвешенного на второй пружине 30, что вызывает на выходе второго емкостного датчика 32 перемещения корпуса 1 появление сигнала, который поступает на вход второго усилителя 33, затем на вход второго демодулятора 34, усиливается и выпрямляется с помощью опорных сигналов генератора 5, поступающих на второй емкостный датчик 32 перемещения и дополнительный вход второго демодулятора 34. Выходной сигнал второго демодулятора 34 поступает на второй аналоговый выход 38 и через второй блок 35 обратной связи на второй магнитоэлектрический преобразователь (МЭП) 36, механически связанный с корпусом 1. Второй МЭП 36 реализует отрицательную обратную связь, формирующую механический фильтр, пропускающий на корпус 1 и выделяющий из пространственного сейсмического фона сейсмические колебания в рабочем диапазоне частот сейсмометра, направление которых соответствует только направлению качания второй упругой опоры 31 и гасит остальные, не совпадающие по частоте или по направлению, сейсмические колебания. Предварительно отфильтрованные колебания корпуса 1 вызывают перемещение маятника 2 на первой упругой опоре 4, подвешенного на первой пружине 3, что вызывает на выходе первого емкостного датчика 7 перемещения появление сигнала, который поступает на вход первого усилителя 8, затем на вход первого демодулятора 9, усиливается и выпрямляется с помощью опорных сигналов генератора 5, поступающих на первый емкостный датчик 7 перемещения и дополнительный вход первого демодулятора 9. Выходной сигнал первого демодулятора 9 поступает на вход фильтра 12 постоянной составляющей и на первый аналоговый выход 6 для дальнейшей обработки.When seismic influences occur, movement occurs relative to the base 37 of the housing 1 on the second elastic support 31 suspended on the second spring 30, which causes a signal to appear at the output of the second capacitive sensor 32 of the displacement of the housing 1, which is fed to the input of the second amplifier 33, then to the input of the second demodulator 34 is amplified and rectified using the reference signals of the oscillator 5 supplied to the second capacitive displacement sensor 32 and the additional input of the second demodulator 34. The output signal of the second demodulator 34 is fed to the second analog output 38 and through the second feedback unit 35 to the second magnetoelectric converter (MET ) 36, mechanically connected to the body 1. The second MEP 36 implements a negative feedback that forms a mechanical filter that passes to the body 1 and extracts seismic vibrations from the spatial seismic background in the operating frequency range of the seismometer, the direction of which corresponds only to the direction yu swing of the second elastic support 31 and dampens the rest, not matching in frequency or direction, seismic vibrations. The pre-filtered vibrations of the body 1 cause the pendulum 2 to move on the first elastic support 4, suspended on the first spring 3, which causes the appearance of a signal at the output of the first capacitive displacement sensor 7, which is fed to the input of the first amplifier 8, then to the input of the first demodulator 9, is amplified and is rectified using the reference signals of the generator 5 supplied to the first capacitive displacement sensor 7 and the additional input of the first demodulator 9. The output signal of the first demodulator 9 is fed to the input of the filter 12 of the constant component and to the first analog output 6 for further processing.

Кроме того, выходной сигнал первого демодулятора 9 поступает через первый блок 10 обратной связи на первый магнитоэлектрический преобразователь (МЭП) 11, механически связанный с маятником 2 и реализующий отрицательную обратную связь в сейсмометре. При эксплуатации сейсмометра в скважинах, укрытиях при постоянной температуре или на поверхности, защищенных специальной термоизоляцией, усилий первого МЭП 11 достаточно для удержания маятника 2 в пределах допустимого разбаланса первого емкостного датчика 7 перемещения, вызывающего появление минимума положительной или отрицательной постоянной составляющей сигнала на выходе первого демодулятора 9. При необходимости эксплуатации сейсмометра в полевых условиях на открытых площадках большие перепады температуры вызывают смещение маятника 2, недопустимый разбаланс первого емкостного датчика 7 перемещения и появление на первом аналоговом выходе 6 положительной или отрицательной постоянной составляющей выходного сигнала первого демодулятора 9, приводящей к искажениям или отсутствию сигнала. Обычно в таком случае оператор перемещением маятника 2 вручную восстанавливает баланс первого емкостного датчика 7 перемещения (предполагается, что оператор следит за величиной постоянной составляющей сигнала первого демодулятора 9). В предлагаемом техническом решении разбаланс первого емкостного датчика 7 устраняется следующим образом. Предварительно подачей сигналов на первый, второй, четвертый и пятый входы 18, 19, 21, 22 устанавливаются пороги срабатывания, соответствующие допустимому разбалансу первого емкостного датчика 7 для второго и четвертого компараторов 16, 24 и пороги срабатывания, соответствующие недопустимому разбалансу первого емкостного датчика 7 для первого и третьего компараторов 13, 23. При появлении на выходе фильтра 12 постоянной составляющей положительного или отрицательного сигнала первого демодулятора 9, выходящего за пределы заданных порогов, срабатывают второй или четвертый компараторы 16, 24, в зависимости от знака постоянной составляющей сигнала первого демодулятора 9, и через вторую схему ИЛИ 17 открывают второй двухканальный ключ 28. При дальнейшем увеличении разбаланса первого емкостного датчика 7 срабатывают первый или третий компараторы 13, 23, в зависимости от знака постоянной составляющей сигнала первого демодулятора 9, и через первую схему ИЛИ 14 запускают таймер 15. Выходной сигнал таймера 15 открывает первый двухканальный ключ 26, который через второй двухканальный ключ 28 подключает микродвигатель 29 к выходам дифференциального усилителя 25. Одновременно на входы дифференциального усилителя 25 поступает постоянная составляющая сигнала первого демодулятора 9 с выхода фильтра 12 постоянной составляющей, на один из входов непосредственно, а на другой через инвертирующий усилитель 27. В зависимости от знака постоянной составляющей сигнала первого демодулятора 9 изменяется полярность напряжения на выходах дифференциального усилителя 25, полярность напряжения на микродвигателе 29 и направление вращения микродвигателя 29, а скорость вращения микродвигателя 29 уменьшается по мере уменьшения величины постоянной составляющейIn addition, the output signal of the first demodulator 9 is fed through the first feedback unit 10 to the first magnetoelectric transducer (MEC) 11, which is mechanically connected to the pendulum 2 and implements negative feedback in the seismometer. When the seismometer is operated in wells, shelters at a constant temperature or on a surface protected by special thermal insulation, the efforts of the first MEP 11 are sufficient to keep the pendulum 2 within the allowable imbalance of the first capacitive displacement sensor 7, causing the appearance of a minimum of a positive or negative constant component of the signal at the output of the first demodulator 9. If it is necessary to operate the seismometer in the field on open areas, large temperature drops cause a displacement of the pendulum 2, an unacceptable imbalance of the first capacitive displacement sensor 7 and the appearance at the first analog output 6 of a positive or negative constant component of the output signal of the first demodulator 9, leading to distortion or absence signal. Usually, in this case, the operator by moving the pendulum 2 manually restores the balance of the first capacitive displacement sensor 7 (it is assumed that the operator monitors the value of the DC component of the signal of the first demodulator 9). In the proposed technical solution, the unbalance of the first capacitive sensor 7 is eliminated as follows. Preliminarily, by applying signals to the first, second, fourth and fifth inputs 18, 19, 21, 22, the response thresholds are set corresponding to the permissible imbalance of the first capacitive sensor 7 for the second and fourth comparators 16, 24 and the response thresholds corresponding to the unacceptable imbalance of the first capacitive sensor 7 for of the first and third comparators 13, 23. When the DC component of the positive or negative signal of the first demodulator 9 appears at the output of the filter 12, which goes beyond the specified thresholds, the second or fourth comparators 16, 24 are triggered, depending on the sign of the DC component of the signal of the first demodulator 9, and through the second OR circuit 17, the second two-channel key 28 is opened. With a further increase in the imbalance of the first capacitive sensor 7, the first or third comparators 13, 23 are triggered, depending on the sign of the constant component of the signal of the first demodulator 9, and timer 15 is started through the first OR circuit 14. Output signal l timer 15 opens the first two-channel key 26, which through the second two-channel key 28 connects the micromotor 29 to the outputs of the differential amplifier 25. and on the other through the inverting amplifier 27. Depending on the sign of the DC component of the signal of the first demodulator 9, the polarity of the voltage at the outputs of the differential amplifier 25, the polarity of the voltage on the micromotor 29 and the direction of rotation of the micromotor 29 change, and the speed of rotation of the micromotor 29 decreases as the value of the DC component decreases.

- 3 040371 сигнала первого демодулятора 9. По мере уменьшения величины постоянной составляющей сигнала первого демодулятора 9 первый и третий компараторы 13, 23 снимают свои выходные сигналы, но таймер 15 продолжает держать первый двухканальный ключ 26 открытым. При дальнейшем уменьшении величины постоянной составляющей сигнала первого демодулятора 9 до допустимого значения второй и четвертый компараторы 16, 24 снимают свои выходные сигналы, закрывают второй двухканальный ключ 28 и останавливают микродвигатель 29 и перемещение корпуса 1. По истечении времени, заданного сигналом управления, поступавшим с третьего входа 20, таймер 15 закрывает первый двухканальный ключ 26 и отключает цепи питания микродвигателя 29 до момента появления очередного недопустимого разбаланса первого емкостного датчика 7. Уменьшение разбаланса первого емкостного датчика 7 и снижение уровня внеполосных и пространственных сейсмических колебаний механическим фильтром повышает точность измерения сейсмических колебаний.- 3 040371 signal of the first demodulator 9. As the value of the DC component of the signal of the first demodulator 9 decreases, the first and third comparators 13, 23 remove their output signals, but the timer 15 continues to keep the first two-channel key 26 open. With a further decrease in the value of the constant component of the signal of the first demodulator 9 to an acceptable value, the second and fourth comparators 16, 24 remove their output signals, close the second two-channel switch 28 and stop the micromotor 29 and the movement of the housing 1. After the time specified by the control signal coming from the third input 20, the timer 15 closes the first two-channel switch 26 and turns off the power circuits of the micromotor 29 until the next unacceptable imbalance of the first capacitive sensor 7 appears. Reducing the imbalance of the first capacitive sensor 7 and reducing the level of out-of-band and spatial seismic vibrations by a mechanical filter increases the accuracy of measuring seismic vibrations.

Таким образом, достигается заявленный результат, и предлагаемый сейсмометр обеспечивает повышение точности измерения сейсмических колебаний.Thus, the claimed result is achieved, and the proposed seismometer improves the accuracy of measuring seismic vibrations.

Источники информации.Information sources.

1. Сейсмометр (авторское свидетельство СССР № 577490, МПК7 G01V 1/16, 1976 г., опубл. 25.10.1977 г.) http://patents.su/3-577490-seiismometr.html1. Seismometer (USSR author's certificate No. 577490, MPK7 G01V 1/16, 1976, publ. 10/25/1977) http://patents.su/3-577490-seiismometr.html

2. Broadband Seismometer - Models KS-2000 and KS-2000M, Operation Manual, руководство по эксплуатации, GEOTECH INSTRUMENTS, LLC, Copyright© 2000-2002, http://www.geoinstr.com/pub/manuals/ks2000m.pdf2. Broadband Seismometer - Models KS-2000 and KS-2000M, Operation Manual, GEOTECH INSTRUMENTS, LLC, Copyright© 2000-2002, http://www.geoinstr.com/pub/manuals/ks2000m.pdf

3. Broadband Seismometer, Model KS-2000M, Rev. 2, Model KS-2000BH, Datasheets, Справочные данные, Geotech instruments, LLC, October 2012, http://www.geoinstr.com/ds-ks2000m.pdf3. Broadband Seismometer, Model KS-2000M, Rev. 2, Model KS-2000BH, Datasheets, Reference Data, Geotech instruments, LLC, October 2012, http://www.geoinstr.com/ds-ks2000m.pdf

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Сейсмометр, содержащий корпус, маятник, первую пружину, упругую первую опору, генератор, первый аналоговый выход, последовательно соединенные первый емкостный датчик перемещения, первый усилитель, первый демодулятор, первый блок обратной связи и первый магнитоэлектрический преобразователь, причем маятник механически связан с первой пружиной, с упругой первой опорой, с первым емкостным датчиком перемещения и с первым магнитоэлектрическим преобразователем, первый емкостный датчик перемещения, первая пружина, упругая первая опора и первый магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с корпусом, а первый емкостный датчик перемещения и первый демодулятор подключены к генератору, отличающийся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные фильтр постоянной составляющей, первый компаратор с инверсным входом, первую схему ИЛИ и таймер, последовательно соединенные второй компаратор с инверсным входом и вторую схему ИЛИ, а также первый, второй, третий, четвертый и пятый входы, третий компаратор, четвертый компаратор, дифференциальный усилитель, первый двухканальный ключ, соединенный входами с выходами дифференциального усилителя, инвертирующий усилитель, подключенный входом и выходом соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя, второй двухканальный ключ, соединенный входами с выходами первого двухканального ключа, микродвигатель с приводом, вторую пружину, упругую вторую опору, последовательно соединенные второй емкостный датчик перемещения, второй усилитель, второй демодулятор, второй блок обратной связи и второй магнитоэлектрический преобразователь, а также основание и второй аналоговый выход, причем упругая вторая опора, второй емкостный датчик перемещения и второй магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с корпусом и основанием, вторая пружина механически связана с корпусом и микродвигателем с приводом, закрепленным на основании и подключенным к выходам второго двухканального ключа, выходы второй схемы ИЛИ и таймера подключены ко входам управления соответственно второго и первого двухканальных ключей, третий компаратор подключен входом к фильтру постоянной составляющей, а выходом подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ, четвертый компаратор подключен входом к фильтру постоянной составляющей, а выходом подключен ко второму входу второй схемы ИЛИ, фильтр постоянной составляющей подключен входом к первому демодулятору, а выходом подключен к первому входу дифференциального усилителя и ко входу второго компаратора, второй емкостный датчик перемещения и второй демодулятор подключены к генератору, первый, второй, четвертый и пятый входы соединены со входами управления соответственно первого, второго, четвертого и третьего компараторов, третий вход соединен со входом управления таймера, первый и второй аналоговые выходы соединены соответственно с первым и вторым демодуляторами, первый, второй, третий и четвертый компараторы выполнены с управлением по порогам срабатывания, первый и второй блоки обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя, а таймер выполнен с управлением по длительности выходного сигнала.A seismometer comprising a housing, a pendulum, a first spring, an elastic first support, a generator, a first analog output, a first capacitive displacement sensor connected in series, a first amplifier, a first demodulator, a first feedback unit, and a first magnetoelectric transducer, wherein the pendulum is mechanically connected to the first spring, with an elastic first support, with the first capacitive displacement sensor and with the first magnetoelectric transducer, the first capacitive displacement sensor, the first spring, the elastic first support and the first magnetoelectric transducer are mechanically connected to the housing, and the first capacitive displacement sensor and the first demodulator are connected to the generator, characterized in that , which additionally contains a series-connected DC filter, a first comparator with an inverse input, a first OR circuit and a timer, a second comparator with an inverse input and a second OR circuit connected in series, as well as the first, second, third, fourth and fifth inputs, a third comparator, a fourth comparator, a differential amplifier, the first two-channel switch connected by inputs to the outputs of the differential amplifier, an inverting amplifier connected by input and output, respectively, to the first and second inputs of the differential amplifier, the second two-channel switch, connected by inputs to the outputs of the first two-channel switch, a micromotor with a drive, a second spring, a second elastic support, a second capacitive displacement sensor connected in series, a second amplifier, a second demodulator, a second feedback unit and a second magnetoelectric transducer, as well as a base and a second analog output, wherein the second elastic support, the second capacitive displacement sensor and the second magnetoelectric transducer is mechanically connected to the body and the base, the second spring is mechanically connected to the body and the micromotor with a drive fixed on the base and connected to the outputs of the second two-channel switch, the outputs of the second OR circuit and the timer are connected to the control inputs of the second and first two-channel switches, respectively, the third comparator is connected to the DC filter by the input, and the output is connected to the second input of the first OR circuit, the fourth comparator is connected to the DC filter by the input, and the output is connected to the second input of the second OR circuit , the DC filter is connected to the input to the first demodulator, and the output is connected to the first input of the differential amplifier and to the input of the second comparator, the second capacitive displacement sensor and the second demodulator are connected to the generator, the first, second, fourth and fifth inputs are connected to the control inputs, respectively, of the first, second, fourth and third comparators, the third input is connected to the timer control input, the first and second analog outputs are connected respectively to the first and second demodulators, the first, second, third and fourth comparators are controlled by thresholds, the first and second The feedback loops are made in the form of a filter and an amplifier connected in series, and the timer is made with control over the duration of the output signal. - 4 040371- 4 040371 Евразийская патентная организация, ЕАПВEurasian Patent Organization, EAPO Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2
EA202092739 2020-03-12 2020-12-14 SEISMOMETER EA040371B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110320 2020-03-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040371B1 true EA040371B1 (en) 2022-05-25

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5272922A (en) Vibrating element angular rate sensor system and north seeking gyroscope embodiment thereof
EP2300790B1 (en) Method and apparatus for in situ test of sensors and amplifiers
AU2008200126B2 (en) Combined accelerometer and gyroscope system
US3508444A (en) Time sharing pulsed rebalancing system
SG190409A1 (en) System and method for monitoring mechanically coupled structures
CN104677483A (en) Digitized magneto-electric type low-frequency vibration sensor system
KR20150072370A (en) Electronic circuit for measuring rotational speed in a mems gyroscope and method for actuating the circuit
KR101660768B1 (en) The apparatus for controlling status information of earthquake accelerometer, and method thereof
EA040371B1 (en) SEISMOMETER
RU2738734C1 (en) Three-component downhole seismic sensor
RU2717168C1 (en) Seismic sensor
RU2738732C1 (en) Seismic sensor
Sonmezoglu et al. Simultaneous detection of linear and coriolis accelerations on a mode-matched MEMS gyroscope
Nur’aidha et al. Implementation of MEMS accelerometer for velocity-based seismic sensor
CN106656080B (en) Front-end circuit system of elastic wave CT instrument
Parikh et al. Blind man stick using programmable interrupt controller (PIC)
Bin et al. Study of dynamic modeling method for quartz flexible accelerometer
Rungshawang et al. Design of underground seismic acquisition system
US11879906B2 (en) Inertial sensor sensing of vibration frequency
Zhao et al. The principle and simulation of moving-coil velocity detector
EA040385B1 (en) THREE-COMPONENT DOWNHOLE SEISMOMETER
Chi et al. A gyroscope control system for unknown proof mass and interface circuit errors
RU2126524C1 (en) Magnetic compass
SU960554A1 (en) Device for measuring pulse force amplitude
RU1809297C (en) Device for pipeline position metering