RU2188438C1 - Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний - Google Patents
Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188438C1 RU2188438C1 RU2001101629A RU2001101629A RU2188438C1 RU 2188438 C1 RU2188438 C1 RU 2188438C1 RU 2001101629 A RU2001101629 A RU 2001101629A RU 2001101629 A RU2001101629 A RU 2001101629A RU 2188438 C1 RU2188438 C1 RU 2188438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- seismometer
- generator
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Использование: в области измерительной техники, в частности в гравитационных измерениях, а именно в сейсмометрии. Сущность: сейсмометр содержит инертную массу, емкостной датчик перемещений, датчик силы, выполненный в виде многосекционной катушки, операционный усилитель, разделительный конденсатор, три переключателя, блок коммутации, матрицу резисторов, генератор и цепь формирования корректирующего сигнала, состоящую из компаратора, многовходового элемента И, двух счетчиков, регистра и генератора высокочастотных колебаний. Инертная масса, датчик перемещений, операционный усилитель, разделительный конденсатор и одна из обмоток многосекционной катушки датчика силы образуют контур обратной связи по скорости. Инертная масса, датчик перемещений, операционный усилитель, вторая обмотка многосекционной катушки датчика силы и матрица резисторов образуют контур обратной связи по перемещению. При отклонении частоты свободных колебаний сейсмометра изменяется содержимое счетчика, которое записывается в регистр. Затем через блок коммутации посредством матрицы резисторов подключает последовательно с второй катушкой датчика силы резисторы соответствующего значения, изменяя частоту свободных колебаний сейсмометра. Технический результат: стабилизация диапазона частот измеряемых сейсмических возмущений за счет автоматической подстройки периода собственных колебаний инертной массы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к гравитационным измерениям, а именно к сейсмометрии.
Известен сейсмометр (см., например, Трифонов Н.В. "Сейсмическая станция ССМ". Техническое описание. - М.: ИФ3 РАН, 1980), содержащий основание, на котором на двух упругих элементах установлены инертная масса и катушка, магнитную систему, закрепленную одним концом на основании, а другим - на инертной массе, емкостной датчик перемещений, выходной электрод которого соединен с инертной массой, а два электрода возбуждения - с основанием, генератор синусоидальных колебаний, два выхода которого соединены с электродами возбуждения емкостного датчика, а также усилитель и аналоговый интегратор, соединенные первыми входами с выходным электродом емкостного датчика, а выходами - с катушкой.
Этот сейсмометр обеспечивает достаточно высокие метрологические характеристики, но имеет значительные габариты, обусловленные тем, что инертная масса, магнитная система, емкостной датчик перемещений и пружина выполнены на отдельных конструктивных элементах.
Наиболее близким к предложенному является сейсмометр (см., например, патент РФ 2159449, кл.G 01 V 1/16, 1999 г.), содержащий инертную массу, выполненную в виде двух магнитных систем, закрепленных на основании с помощью двух упругих элементов, магнитные системы, датчик силы, выполненный в виде многосекционной катушки, операционный усилитель, выходами подключенный к секциям многосекционной катушки, а входами соединенный с выходом емкостного датчика перемещений и к выходу генератора синусоидальных колебаний, соединенного электрически с магнитопроводами двух магнитных систем.
Этот сейсмометр принят за прототип.
Прототип, содержащий датчик перемещения инертной массы, представляет собой систему с обратной связью с высокими метрологическими характеристиками.
Однако одна из важнейших характеристик сейсмометра - период свободных колебаний инертной массы не обладает стабильностью, а его изменение приводит к изменению диапазона частот измеряемых сейсмических возмущений.
Предложенный сейсмометр решает задачу стабилизации диапазона частот измеряемых сейсмических возмущений за счет автоматической подстройки периода собственных колебаний инертной массы.
В сейсмометре с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний, содержащем последовательно соединенные инертную массу, закрепленную на основании с помощью двух упругих элементов, датчик перемещений и датчик силы, установленные на инертной массе, операционный усилитель, соединенный входом с выходом датчика перемещений, а выходом с одним из входов датчика силы, выполненного в виде многосекционной катушки, и генератор, указанная задача решается тем, что в него введены три переключателя, разделительный конденсатор, блок коммутации, матрица резисторов и цепь формирования корректирующего сигнала, причем выход операционного усилителя через разделительный конденсатор и первый переключатель подключен к второму входу датчика силы и входу цепи формирования корректирующего сигнала, состоящей из двух счетчиков, регистра, генератора высокочастотных колебаний, многовходового элемента И и компаратора, вход которого соединен с первым переключателем, а выход подключен к первому входу многовходового элемента И, вторым входом соединенного с первым входом первого счетчика, и через второй переключатель с его выходом, выход высокочастотного генератора подключен к третьему входу многовходового элемента И, четвертый вход которого соединен с генератором, и второму входу первого счетчика, выход многовходового элемента И через последовательно соединенные второй счетчик и регистр, вторыми входами подключенными к выходу генератора, подключен к входу блока коммутации, выход которого соединен с управляющим входом матрицы резисторов, соединенной с одной из обмоток датчика силы.
Такое решение позволяет стабилизировать период свободных колебаний инертной массы сейсмометра.
На чертеже приведена функциональная схема сейсмометра с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний.
Сейсмометр содержит инертную массу 1, емкостной датчик перемещений 2, датчик силы 3, выполненный в виде многосекционной катушки, операционный усилитель 4, разделительный конденсатор 5, переключатели 6, 7, 8, блок коммутации 9, матрицу резисторов 10, генератор 11 и цепь формирования корректирующего сигнала, состоящую из компаратора 12, многовходового элемента И 13, двух счетчиков 14 и 15, регистра 16 и генератора 17 высокочастотных колебаний.
Инертная масса 1, датчик перемещений 2, операционный усилитель 4, разделительный конденсатор 5 и одна из обмоток многосекционной катушки датчика силы 3 образуют контур обратной связи по скорости.
Инертная масса 1, датчик перемещений 2, операционный усилитель 4, вторая обмотка многосекционной катушки датчика силы 3 и матрица резисторов 10 образуют контур обратной связи по перемещению.
Подстройка периода свободных колебаний осуществляется изменением коэффициента передачи Кпер в контуре стабилизации перемещения инертной массы.
Известно, что фазовый сдвиг между перемещением колебательного звена (магнитной системы инертной массы) и возмущающим воздействием на собственной частоте составляет Это позволяет сформировать сигнал управления коэффициентом преобразования контура отрицательной обратной связи по перемещению на основе фазового компаратора. Для этого в сейсмометр вводится цепь формирования корректирующего сигнала, состоящая из генератора 11, задающего номинальное значение частоты fг свободных колебаний инертной массы, компаратора 12, многовходового элемента И, генератора 17 высокочастотных колебаний, от которого синхронизируется генератор 11, счетчика 15, регистра 16, блока коммутации 9, матрицы резисторов 10 и второго счетчика 14.
Сейсмометр работает следующим образом
Переключатель 8 устанавливается в положение, при котором генератор 11 подключается контактами к одной из катушек датчика силы 3, возбуждая в сейсмометре колебания на частоте fг, при этом контакты переключателя 6 отключают вторую катушку датчика силы 3 в контуре обратной связи по скорости и подключают корректирующую емкость к входу компаратора 12, который формирует прямоугольные импульсы частоты fг Причем скважность этих импульсов пропорциональна отклонению собственной частоты сейсмометра от частоты генератора 11. При замыкании переключателя 7 высокочастотные импульсы fн генератора 17 поступают на вход счетчика 15.
Переключатель 8 устанавливается в положение, при котором генератор 11 подключается контактами к одной из катушек датчика силы 3, возбуждая в сейсмометре колебания на частоте fг, при этом контакты переключателя 6 отключают вторую катушку датчика силы 3 в контуре обратной связи по скорости и подключают корректирующую емкость к входу компаратора 12, который формирует прямоугольные импульсы частоты fг Причем скважность этих импульсов пропорциональна отклонению собственной частоты сейсмометра от частоты генератора 11. При замыкании переключателя 7 высокочастотные импульсы fн генератора 17 поступают на вход счетчика 15.
Время работы счетчика 15 составляет
Т1=(1-fc/fг)fг,
где fг - частота генератора 11;
fc - частота сейсмометра;
fн - частота высокочастотного генератора 17,
а содержимое счетчика 15 составит
N=fн•T1 fc/fг,
где T1 - время работы счетчика 15.
Т1=(1-fc/fг)fг,
где fг - частота генератора 11;
fc - частота сейсмометра;
fн - частота высокочастотного генератора 17,
а содержимое счетчика 15 составит
N=fн•T1 fc/fг,
где T1 - время работы счетчика 15.
Например, при fн= 106 Гц, T1=1с, fc=fг, получим N=N0=5•105, а при fc= 1,01, fг-N=490500.
Таким образом, при отклонении частоты свободных колебаний сейсмометра от номинального значения на 1% содержимое счетчика изменилось на 9500 единиц. С выхода счетчика 14 поступают импульсы, период которых равен времени подстройки Тп периода сейсмометра. Оно может составлять от 1 до 10 с в зависимости от частоты fг.
Содержимое счетчика 15 с периодом T1 записывается в регистр 16, затем через блок коммутации 9 посредством матрицы резисторов 10 подключает последовательно с второй катушкой датчика силы 3 резисторы соответствующего значения, изменяя частоту свободных колебаний сейсмометра.
В зависимости от емкости счетчиков 15 и 14, числа разрядов регистра 16 и числа каналов блока коммутации 9 шаг подстройки частоты может изменяться от 10-2 до 10%
Для получения необходимой стабильности в качестве генератора 11 необходимо использовать кварцевый генератор или получать импульсы частоты fг путем деления частоты генератора 17.
Для получения необходимой стабильности в качестве генератора 11 необходимо использовать кварцевый генератор или получать импульсы частоты fг путем деления частоты генератора 17.
Claims (1)
- Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний, содержащий последовательно соединенные инертную массу, закрепленную на основании с помощью двух упругих элементов, датчик перемещений и датчик силы, установленные на инертной массе, операционный усилитель, соединенный входом с выходом датчика перемещений, а выходом - с одним из входов датчика силы, выполненного в виде многосекционной катушки, и генератор, отличающийся тем, что в него введены три переключателя, разделительный конденсатор, блок коммутации, матрица резисторов и цепь формирования корректирующего сигнала, причем выход операционного усилителя через разделительный конденсатор и первый переключатель подключен к второму входу датчика силы и входу цепи формирования корректирующего сигнала, состоящей из двух счетчиков, регистра, генератора высокочастотных колебаний, многовходового элемента И и компаратора, вход которого соединен с первым переключателем, а выход подключен к первому входу многовходового элемента И, вторым входом соединенного с первым входом первого счетчика и через второй переключатель - с его выходом, выход высокочастотного генератора подключен к третьему входу многовходового элемента И, четвертый вход которого соединен с генератором, и к второму входу первого счетчика, выход многовходового элемента И через последовательно соединенные второй счетчик и регистр, вторыми входами, подключенными к выходу генератора, подключен к входу блока коммутации, выход которого соединен с управляющим входом матрицы резисторов, соединенной с одной из обмоток датчика силы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001101629A RU2188438C1 (ru) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001101629A RU2188438C1 (ru) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2188438C1 true RU2188438C1 (ru) | 2002-08-27 |
Family
ID=20245004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001101629A RU2188438C1 (ru) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2188438C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473929C1 (ru) * | 2011-09-29 | 2013-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Сейсмометр |
RU2477501C1 (ru) * | 2011-09-29 | 2013-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Сейсмометр |
-
2001
- 2001-01-19 RU RU2001101629A patent/RU2188438C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473929C1 (ru) * | 2011-09-29 | 2013-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Сейсмометр |
RU2477501C1 (ru) * | 2011-09-29 | 2013-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Сейсмометр |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4343273B2 (ja) | 温度不感性シリコン発振器及びそれから形成された精密電圧基準 | |
US5831178A (en) | Vibration type measuring instrument | |
KR101297654B1 (ko) | 평행판 전극 타입 공진형 센서의 온도 보상 방법과 온도 및 공진 제어루프 시스템 | |
CN103891148B (zh) | 电子振荡电路 | |
JPH02223823A (ja) | 質量流量変換器のための駆動出力回路 | |
US20090273402A1 (en) | Phase-locked loop | |
US4578650A (en) | Resonance drive oscillator circuit | |
CN105527192B (zh) | 用于测量流体密度的方法 | |
JP2018521324A (ja) | 積分を用いた慣性パラメータを決定するためのシステムおよび方法 | |
US8327705B2 (en) | Frequency modulated micro-gyro signal processing method and device | |
JPH08278336A (ja) | 静電センサ装置 | |
RU2188438C1 (ru) | Сейсмометр с системой фазовой автоподстройки периода собственных колебаний | |
JPS62228126A (ja) | 気体圧力計 | |
US6374671B1 (en) | Method of stimulating an oscillator control for capacitive measurement of strength, acceleration and/or rotation speed | |
JP6805188B2 (ja) | 検出器 | |
US8264292B2 (en) | Device and method for compensating for a resonator | |
US3303705A (en) | Attitude compensated electromechanical oscillator | |
JP2011232144A (ja) | 物理量センサー | |
JP3381840B2 (ja) | 密度測定における粘度決定方法 | |
JPH06308009A (ja) | 信号変換回路 | |
SU310578A1 (ru) | УСТРОЙСТВО дл ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ | |
RU2179731C1 (ru) | Сейсмометр с цифровым интегратором | |
US3349628A (en) | Stable reference apparatus | |
US20140107969A1 (en) | Frequency-Modulated Micro-Gyro Half-Period Signal Processing Method | |
JPH022105B2 (ru) |