RU2558651C1 - Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors - Google Patents

Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors Download PDF

Info

Publication number
RU2558651C1
RU2558651C1 RU2014112157/28A RU2014112157A RU2558651C1 RU 2558651 C1 RU2558651 C1 RU 2558651C1 RU 2014112157/28 A RU2014112157/28 A RU 2014112157/28A RU 2014112157 A RU2014112157 A RU 2014112157A RU 2558651 C1 RU2558651 C1 RU 2558651C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
seismoacoustic
sensor
seismic
studied
Prior art date
Application number
RU2014112157/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Кривошеев
Марина Игоревна Игнатьева
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Научки Вычислительный Центр Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук
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 Бюджетное Учреждение Научки Вычислительный Центр Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Научки Вычислительный Центр Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2014112157/28A priority Critical patent/RU2558651C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558651C1 publication Critical patent/RU2558651C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method includes additionally determining mechanical displacement of the working surface of the investigated seismoacoustic sensor using a contactless method; simultaneously determining the first zero of the function of the envelope of the spectral power density of the electrical signal at the output of the investigated seismoacoustic sensor; comparing the signal proportional to the mechanical displacement of the working surface of the investigated seismoacoustic sensor and the signal from the output of the investigated seismoacoustic sensor; judging the dynamic characteristics of the investigated seismoacoustic sensor based on the comparison results.
EFFECT: higher reliability of monitoring.

Description

Изобретение относится к геофизике, а именно к способам контроля характеристик сейсмоакустических датчиков, предназначенных для исследования и мониторинга состояния массива горных пород под нагрузкой.The invention relates to geophysics, and in particular to methods for monitoring the characteristics of seismic-acoustic sensors designed to study and monitor the state of a rock mass under load.

Известен [1] способ для измерения динамических характеристик сейсмоакустических датчиков, в котором возбуждался излучающий пьезоэлемент, установленный на торце закладной детали, коротким видеоимпульсом, а на другом конце закладной детали устанавливали исследуемые датчики, на выходе которых измерялись характеристики откликов.There is a known [1] method for measuring the dynamic characteristics of seismic-acoustic sensors, in which a radiating piezoelectric element mounted at the end of the embedded part was excited with a short video pulse, and the studied sensors were installed at the other end of the embedded part, at the output of which response characteristics were measured.

Недостатком технического решения является низкая достоверность в виду того, что не учитываются передаточная характеристика закладной детали излучающего пьезоэлектрического преобразователя и акустические контакты.The disadvantage of the technical solution is the low reliability in view of the fact that the transfer characteristic of the embedded part of the emitting piezoelectric transducer and acoustic contacts are not taken into account.

Наиболее близким является способ [2], в котором выполняется калибровка системы с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений, для него в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь акустической эмиссии, устанавливается калибруемый преобразователь акустической эмиссии на место стандартного, запоминается и обрабатывается сигнал.The closest is the method [2], in which the system is calibrated using an optical interference linear displacement meter; for it, a standard acoustic emission transducer is introduced into acoustic contact with a monolithic transmitting unit, a calibrated acoustic emission transducer is installed in place of the standard one, the signal is stored and processed.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, так как оптическим интерферометром снимается информация о смещении поверхности монолитного блока, а не о смещении рабочей поверхности исследуемого датчика. Смещение в точке измерения оптическим интерферометром не совпадает со смещением рабочей поверхности исследуемого датчика, так как не учитывается присоединенная масса, акустический контакт, пространственное распространение акустической волны в монолитном блоке и прочее.The disadvantages include low reliability, since the optical interferometer records information about the displacement of the surface of the monolithic block, and not about the displacement of the working surface of the probe under study. The displacement at the measurement point by the optical interferometer does not coincide with the displacement of the working surface of the probe under study, since the attached mass, acoustic contact, spatial propagation of the acoustic wave in the monolithic block, etc. are not taken into account.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности проводимого контроля.The aim of the present invention is to increase the reliability of the control.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве возбуждающего сигнала используют акустический импульс прямоугольной формы, дополнительно определяют механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, преобразуют его в электрический сигнал, определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности этого сигнала, одновременно определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности электрического сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика, проводят сравнение значений первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности сигнала, пропорционального механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, и сигнала с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика, по результатам сравнения судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика.This goal is achieved by the fact that a rectangular acoustic pulse is used as the exciting signal, the mechanical displacement of the working surface of the seismic acoustic sensor under study is additionally determined, it is converted into an electrical signal, the first zero of the envelope function of the power spectral density of this signal is determined, and the first zero of the spectral envelope function is determined power density of the electrical signal at the output of the studied seismic acoustic sensor, conducting comparing the values of the first zero of the envelope function of the spectral power density of the signal proportional to the mechanical displacement of the working surface of the studied seismic acoustic sensor and the signal from the output of the studied seismic acoustic sensor, the dynamic characteristics of the studied seismic acoustic sensor are judged by the results of the comparison.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. На рабочую поверхность исследуемого сейсмоакустического датчика подают механический импульс смещения прямоугольной формы. Механический сигнал, пришедший на рабочую поверхность исследуемого сейсмоакустического датчика, преобразуется в электрический на выходе сейсмоакустического датчика не мгновенно, а с задержкой. Именно эта задержка и является одной из основных характеристик этой динамической системы. Ее можно определить с помощью оценки изменения нуля функции огибающей спектральной плотности мощности сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика и на его входе. И так, механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика определяют с помощью бесконтактного оптического лазерного интерферометра. В результате на выходе оптического лазерного интерферометра получают электрический сигнал, пропорциональный механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика.The essence of the proposed method is as follows. A rectangular rectangular mechanical impulse is applied to the working surface of the seismic acoustic probe under study. The mechanical signal that came to the working surface of the studied seismic-acoustic sensor is converted to an electrical signal at the output of the seismic-acoustic sensor not instantly, but with a delay. It is this delay that is one of the main characteristics of this dynamic system. It can be determined by estimating the change in the zero of the envelope function of the spectral power density of the signal at the output of the studied seismic acoustic sensor and at its input. And so, the mechanical displacement of the working surface of the investigated seismic-acoustic sensor is determined using a non-contact optical laser interferometer. As a result, an electrical signal is obtained at the output of the optical laser interferometer, which is proportional to the mechanical displacement of the working surface of the studied seismic-acoustic sensor.

Далее определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности этого сигнала. Одновременно, с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика получают электрический сигнал, пропорциональный механическому воздействию на рабочую поверхность исследуемого сейсмоакустического датчика с некоторым запаздыванием. Для этого сигнала также определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности. Затем проводят сравнение значений первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности этих двух сигналов, полученных в один и тот же момент времени. По разнице сравниваемых значений судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика.Next, the first zero of the envelope function of the power spectral density of this signal is determined. At the same time, an electrical signal is obtained from the output of the studied seismic-acoustic sensor, which is proportional to the mechanical impact on the working surface of the studied seismic-acoustic sensor with some delay. The first zero of the envelope function of the power spectral density is also determined for this signal. Then, the values of the first zero of the envelope function of the power spectral density of these two signals obtained at the same time are compared. The difference in the compared values is used to judge the dynamic characteristics of the studied seismic-acoustic sensor.

ЛитератураLiterature

1. Кривошеев И.А., Кондратьев А.И. «Дефектоскопия» №7, 1989 г., с.13-17.1. Krivosheev I.A., Kondratiev A.I. “Defectoscopy” No. 7, 1989, p.13-17.

2. Патент РФ №2321849, 2008 г.2. RF patent No. 2321849, 2008

Claims (1)

Способ контроля динамических характеристик сейсмоакустических датчиков, заключающийся в использовании передающего блока с возбуждающим сигналом и оптического лазерного интерферометра, отличающийся тем, что в качестве возбуждающего сигнала используют механический импульс прямоугольной формы, дополнительно определяют механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика бесконтактным способом, преобразуют его в электрический сигнал, определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности этого сигнала, одновременно определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности электрического сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика, проводят сравнение значений первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности сигнала, пропорционального механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, и сигнала с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика, по результатам сравнения судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика. A method for monitoring the dynamic characteristics of seismic-acoustic sensors, which consists in using a transmitting unit with an exciting signal and an optical laser interferometer, characterized in that a rectangular rectangular mechanical pulse is used as an exciting signal, the mechanical displacement of the working surface of the studied seismic-acoustic sensor is additionally determined in a non-contact manner, and converted into an electrical one signal, determine the first zero of the envelope function of the spectral density m of this signal, simultaneously determine the first zero of the envelope function of the spectral power density of the electric signal at the output of the studied seismic acoustic sensor, compare the values of the first zero of the envelope function of the spectral power density of the signal proportional to the mechanical displacement of the working surface of the studied seismic acoustic sensor, and the signal from the output of the studied seismic acoustic sensor, according to the comparison results, the dynamic characteristics of the studied seismo are judged kusticheskogo sensor.
RU2014112157/28A 2014-03-28 2014-03-28 Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors RU2558651C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112157/28A RU2558651C1 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112157/28A RU2558651C1 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2558651C1 true RU2558651C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53795964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014112157/28A RU2558651C1 (en) 2014-03-28 2014-03-28 Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558651C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612271C1 (en) * 2015-10-08 2017-03-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of seismoacoustic transducers calibration
RU2624832C1 (en) * 2016-10-18 2017-07-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of controlling seismoacoustic converter installation
RU2645037C1 (en) * 2017-04-28 2018-02-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Seismoacoustic converter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298969A (en) * 1979-09-26 1981-11-03 Exxon Production Research Company Method and apparatus for testing the impedances of geophone channels
SU1693436A1 (en) * 1989-01-12 1991-11-23 Институт Горного Дела Дальневосточного Отдела Ан Ссср Test bed for controlling seismic sensors characteristics
SU1767458A1 (en) * 1991-01-22 1992-10-07 Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта Method for calibrating seismometric channel
RU2165092C1 (en) * 1999-09-01 2001-04-10 Вычислительный центр Дальневосточного отделения РАН Gear testing characteristics of seismic-acoustic transducers
RU2321849C2 (en) * 2005-04-14 2008-04-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) Method and device for calibration of acoustic emission converters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298969A (en) * 1979-09-26 1981-11-03 Exxon Production Research Company Method and apparatus for testing the impedances of geophone channels
SU1693436A1 (en) * 1989-01-12 1991-11-23 Институт Горного Дела Дальневосточного Отдела Ан Ссср Test bed for controlling seismic sensors characteristics
SU1767458A1 (en) * 1991-01-22 1992-10-07 Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта Method for calibrating seismometric channel
RU2165092C1 (en) * 1999-09-01 2001-04-10 Вычислительный центр Дальневосточного отделения РАН Gear testing characteristics of seismic-acoustic transducers
RU2321849C2 (en) * 2005-04-14 2008-04-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума (НИЦПВ) Method and device for calibration of acoustic emission converters

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кривошеев И.А. , "Использование лазерного интерферометра для контроля характеристик сейсмоакустических преобразователей", Дефектоскопия, 2002 г., N9, стр.34-37. *
Кривошеев И.А., Кондратьев А.И. , "Исследование работы емкостного преобразователя в низкочастотном диапазоне", Дефектоскопия, 1989, N7, стр.13-17. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612271C1 (en) * 2015-10-08 2017-03-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of seismoacoustic transducers calibration
RU2624832C1 (en) * 2016-10-18 2017-07-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of controlling seismoacoustic converter installation
RU2645037C1 (en) * 2017-04-28 2018-02-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Seismoacoustic converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7679996B2 (en) Methods and device for ultrasonic range sensing
CN105277271B (en) A kind of the phase-shifted fiber grating sensor measuring system and its application of ultrasonic vibration
RU2558651C1 (en) Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic sensors
US11143528B2 (en) Optical fiber sensor and analysis method
CN101416032A (en) Fibre optic sensor package
RU2013109302A (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF THE VIBRATION SENSOR OF THE VIBRATION METER
RU2011119221A (en) TOUCH DEVICE AND METHOD OF CONTROL OF OPERATION OF SENSOR DEVICE
CN102589748B (en) Environmental temperature measurement method based on optical fiber Rayleigh and Brillouin principle
JP2011185921A (en) System and method for measuring damage length
Harish et al. Dynamic interrogator for elastic wave sensing using Fabry Perot filters based on fiber Bragg gratings
CN105136898A (en) Flexoelectric-dynamic-effect direct detection device and method based on charge detection
CN106153088B (en) Bidirectional Array Fiber Bragg Grating Composite Sensing System
US11796419B2 (en) Distributed Brillouin laser sensor
Wild et al. Spatial performance of acousto-ultrasonic fiber Bragg grating sensor
CN202362112U (en) Detonation sensor testing arrangement
翁银燕 et al. Compact FBG diaphragm accelerometer based on L-shaped rigid cantilever beam
RU2559310C2 (en) Method of estimating distance to noisy object at sea
RU2566603C1 (en) Distributed sensor of acoustic and vibration impacts
WO2017142443A3 (en) Method of evaluating vibration signals along long objects
SE1400395A1 (en) Method for sensing a space charge characteristic
RU2624832C1 (en) Method of controlling seismoacoustic converter installation
JP7354848B2 (en) Object detection device and object detection program
RU2595693C2 (en) Method of calibrating seismoacoustic transducers
CN115435943B (en) Intelligent fastener, intelligent fastener monitoring system and intelligent fastener monitoring method
RU2614195C2 (en) Methods of measuring ultrasonic signal parameters in presence of interference

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170329