RU2599183C1 - Device for calibration of seismic sensors - Google Patents

Device for calibration of seismic sensors Download PDF

Info

Publication number
RU2599183C1
RU2599183C1 RU2015130414/28A RU2015130414A RU2599183C1 RU 2599183 C1 RU2599183 C1 RU 2599183C1 RU 2015130414/28 A RU2015130414/28 A RU 2015130414/28A RU 2015130414 A RU2015130414 A RU 2015130414A RU 2599183 C1 RU2599183 C1 RU 2599183C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fixed
seismic
fixed base
movable platform
platform
Prior art date
Application number
RU2015130414/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Александрович Дергач
Вячеслав Иванович Юшин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского 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 науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2015130414/28A priority Critical patent/RU2599183C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2599183C1 publication Critical patent/RU2599183C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V13/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices covered by groups G01V1/00 – G01V11/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to instrumentation equipment, and is used for calibration of seismic sensors. Device includes a fixed base, wherein a stiff support is fixed, and a movable platform installed on it, at the closest to stop side of which the seismic sensor is calibrated. Device includes the sensor for measuring speed of moving platform relative to the fixed base, arranged in such a way, that its magnet is installed on a rigid support, and a coil is rigidly fixed on a movable platform. On a fixed base, opposite to the rigid support in contact with opposite sideways of the movable platform there is an elastic stop made with possibility of introduction of calibrated probe by thickness between a rigid support and a movable platform.
EFFECT: compensation of free vibrations of the fixed platform and external seismic noises.
1 cl, 1 dwg

Description

Техническое решение относится к контрольно-измерительной технике и используется для калибровки сейсмических датчиков.The technical solution relates to instrumentation and is used to calibrate seismic sensors.

Известно устройство автоматического измерения параметров электродинамических сейсмоприемников (авторское свидетельство СССР №1327035, G01V 13/00, опубликовано в Бюл. №28 за 1987 г.), содержащее первый генератор прямоугольных импульсов тока, измеритель собственной частоты сейсмоприемника, блок математических операций, выход которого соединен с блоком индикации, блок управления, подключенный к управляющим шинам блока математических операций и блока индикации, и второй, идентичный первому, генератор прямоугольных импульсов тока, но противоположной полярности, двухвходовый мультиплексор, демультиплексор на два выхода, нуль-орган, компаратор, генератор линейно изменяющегося напряжения, логический формирователь временных интервалов и преобразователь временных интервалов в код. Блок управления соединен с управляющими шинами мультиплексора, демультиплексора, генератора линейно изменяющегося напряжения и логического формирователя временных интервалов, один выход испытуемого электродинамического сейсмоприемника соединен с общей точкой, а другой - с выходом мультиплексора и входом демультиплексора, генераторы прямоугольных импульсов тока раздельно соединены с входами двухвходового мультиплексора и блоком управления, один из выходов демультиплексора соединен с входом измерителя собственной частоты сейсмоприемника, а другой - с входом нуль-органа и одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения. Выходы измерителя собственной частоты сейсмоприемника, нуль-органа и компаратора соединены раздельно с входами логического формирователя временных интервалов, выход которого соединен с входом преобразователя временных интервалов в код, а выход последнего - с входом блока математических операций.A device for automatically measuring the parameters of electrodynamic geophones (USSR author's certificate No. 1327035, G01V 13/00, published in Bull. No. 28 for 1987), containing the first generator of rectangular current pulses, a meter of the natural frequency of the geophone, the block of mathematical operations, the output of which is connected with an indication unit, a control unit connected to the control buses of the mathematical operations unit and an indication unit, and a second, rectangular current pulse generator, identical to the first, but opposite polarity, a two-input multiplexer, a two-output demultiplexer, a zero-organ, a comparator, a ramp generator, a logic generator of time intervals and a converter of time intervals to code. The control unit is connected to the control buses of the multiplexer, demultiplexer, ramp generator and logical time generator, one output of the tested electrodynamic seismic receiver is connected to a common point, and the other to the multiplexer output and demultiplexer input, the square-wave current generators are separately connected to the inputs of the two-input multiplexer and a control unit, one of the outputs of the demultiplexer is connected to the input of the seismic frequency meter iemnika and the other - to the input of the zero-body and one of the inputs of the comparator, the other input of which is connected to the output of the generator linearly varying voltage. The outputs of the intrinsic frequency meter of the seismic receiver, null-organ and comparator are connected separately to the inputs of the logic generator of time intervals, the output of which is connected to the input of the converter of time intervals to the code, and the output of the latter is connected to the input of the block of mathematical operations.

Недостатками такого технического решения является сложность конструкции и то, что, из-за конструктивных особенностей сейсмических датчиков, оно применимо для калибровки только электродинамических сейсмоприемников. За счет того, что калибровочное воздействие создается подачей прямоугольных положительных и отрицательных импульсов тока на катушку электродинамического сейсмоприемника, то есть калибровка проводится не по реальному смещению корпуса калибруемого сейсмоприемника, могут возникнуть погрешности в определении его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).The disadvantages of this technical solution is the design complexity and the fact that, due to the design features of seismic sensors, it is applicable for calibrating only electrodynamic geophones. Due to the fact that the calibration effect is created by applying rectangular positive and negative current pulses to the coil of the electrodynamic geophones, that is, the calibration is not carried out according to the actual displacement of the calibrated geophone body, errors may occur in determining its amplitude-frequency characteristic (AFC).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и совокупности существенных признаков является полевой многокомпонентный сейсмический стенд, описанный в патенте РФ на полезную модель №119471, G01V 1/00, опубликованный в Бюл. №23 за 2012, включающий основание, горизонтальную платформу, вертикальную платформу, упор и удерживающее устройство, причем горизонтальная и вертикальная платформы соединены между собой тросиком через блок и выполнены с возможностью движения под действием веса, размещенного на вертикальной платформе.Closest to the claimed technical solution for the technical essence and the set of essential features is a field multicomponent seismic stand described in the patent of the Russian Federation for utility model No. 119471, G01V 1/00, published in Bull. No. 23, 2012, including a base, a horizontal platform, a vertical platform, an emphasis and a holding device, the horizontal and vertical platforms being interconnected by a cable through a block and made to move under the action of a weight placed on a vertical platform.

Недостатком данного стенда является то, что его конструкция не предусматривает каких-либо средств, позволяющих скомпенсировать влияние того, что смещение горизонтальной и вертикальной платформ происходит не мгновенно, а занимает, хотя и малое, но конечное время, из-за чего результат калибровки, особенно в области высоких частот, заметно искажается, а частотный диапазон калибровки сужается.The disadvantage of this stand is that its design does not provide any means to compensate for the fact that the displacement of the horizontal and vertical platforms does not occur instantly, but takes, albeit a small but finite time, which is why the calibration result, especially at high frequencies, it is noticeably distorted, and the calibration frequency range is narrowed.

Кроме того, из-за того, что движение вертикальной платформы в горизонтальной плоскости никак не ограничено, смещение ее центра тяжести после установки калибруемого сейсмического датчика (за счет особенностей конструкции корпусов у различных моделей сейсмических датчиков, а также наличия у них кабеля для передачи сигнала) негативно повлияет на точность калибровки.In addition, due to the fact that the movement of the vertical platform in the horizontal plane is not limited in any way, the displacement of its center of gravity after installing the calibrated seismic sensor (due to the design features of the housings of various models of seismic sensors, as well as the presence of a cable for signal transmission) adversely affect calibration accuracy.

Поскольку не всегда удается обеспечивать полную неподвижность неподвижного основания, оно вместе с горизонтальной и вертикальной платформами и калибруемым сейсмическим датчиком после калибровочного воздействия некоторое время будет совершать собственные колебания, причем к последним, возможно, добавятся еще и естественные внешние сейсмические шумы, что также негативно влияет на точность результатов калибровки и сужает ее частотный диапазон.Since it is not always possible to ensure complete immobility of the fixed base, it, together with the horizontal and vertical platforms and the calibrated seismic sensor, after some calibration will oscillate for some time, and the latter may also add natural external seismic noise, which also negatively affects accuracy of calibration results and narrows its frequency range.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении точности калибровки сейсмических датчиков и расширении ее частотного диапазона за счет возможности измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания для коррекции отклонения тестового воздействия от дельта-функции, ведущего к снижению точности и сужению частотного диапазона, а также за счет компенсации собственных колебаний неподвижной платформы и внешних сейсмических шумов.The problem to which the claimed technical solution is directed is to increase the accuracy of the calibration of seismic sensors and expand its frequency range due to the ability to measure the speed of the moving platform relative to a fixed base to correct deviation of the test effect from the delta function, leading to a decrease in accuracy and narrowing of the frequency range, as well as by compensating for the natural vibrations of the fixed platform and external seismic noise.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для калибровки сейсмических датчиков, включающее неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор, и установленную на нем подвижную платформу, на ближней к жесткому упору стороне которой закреплен калибруемый сейсмический датчик, согласно техническому решению снабжено датчиком для измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания, расположенным таким образом, что его магнит установлен на указанном жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе. При этом на неподвижном основании, напротив упомянутого жесткого упора, в контакте с противоположным боком подвижной платформы установлен упругий упор, выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа между упомянутым жестким упором и подвижной платформой.The problem is solved due to the fact that the device for calibrating seismic sensors, including a fixed base on which a rigid stop is fixed, and a movable platform mounted on it, on the side closest to the hard stop of which is a calibrated seismic sensor, is equipped with a sensor for measuring the speed of movement of the movable platform relative to the fixed base, located in such a way that its magnet is mounted on the specified hard stop, and the coil is rigidly closed Heat on a mobile platform. At the same time, on a fixed base, opposite the said rigid stop, in contact with the opposite side of the movable platform, an elastic stop is installed, made with the possibility of introducing a calibrated thickness probe between the said rigid stop and the movable platform.

Наличие датчика скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания (отличающегося от калибруемого сейсмического датчика тем, что его магнит установлен на указанном жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе) позволяет учесть то, что смещение калибруемого сейсмического датчика происходит не мгновенно (что приводит к отклонению его отклика от дельта-функции) и, таким образом, скорректировать АЧХ калибруемого сейсмического датчика (особенно в высокочастотной области), и повысить точность калибровки и расширить ее частотный диапазон.The presence of a motion platform velocity sensor relative to a fixed base (different from a calibrated seismic sensor in that its magnet is mounted on the indicated hard stop and the coil is rigidly mounted on the movable platform) allows us to take into account that the calibration of the seismic sensor is not displaced instantly (which leads to deviation of its response from the delta function) and, thus, adjust the frequency response of the calibrated seismic sensor (especially in the high-frequency region), and increase the accuracy of ibrovki and extend its frequency range.

Целесообразно для повышения точности калибровки использовать дополнительный компенсационный сейсмический датчик, идентичный калибруемому сейсмическому датчику, что позволяет вычесть собственные колебания неподвижного основания и внешние сейсмические шумы из записи отклика калибруемого сейсмического датчика.To increase the accuracy of calibration, it is advisable to use an additional compensation seismic sensor identical to the calibrated seismic sensor, which allows you to subtract the natural vibrations of the fixed base and external seismic noise from the response record of the calibrated seismic sensor.

Такая совокупность существенных признаков позволяет значительно повысить точность калибровки и расширить частотный диапазон ее результатов.This combination of essential features can significantly improve the accuracy of calibration and expand the frequency range of its results.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером конкретного исполнения устройства для калибровки сейсмических датчиков (далее - устройство) и его чертежом (вид в плане).The essence of the proposed technical solution is illustrated by an example of a specific embodiment of a device for calibrating seismic sensors (hereinafter referred to as the device) and its drawing (plan view).

На жесткий фундамент установлено металлическое неподвижное основание 1 (см. чертеж), имеющее плоскую гладкую верхнюю поверхность. На неподвижном основании 1 посредством шарнирного соединения 2 закреплена подвижная платформа 3. На неподвижном основании 1, в контакте с одним боком подвижной платформы 3, закреплен жесткий упор 4, а в контакте с противоположным боком подвижной платформы 3, напротив жесткого упора 4, установлен упругий упор 5, постоянно прижимающий подвижную платформу 3 к жесткому упору 4 и выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа 6 между упомянутым жестким упором 4 и подвижной платформой 3. На ближней к жесткому упору 4 стороне подвижной платформы 3 установлен калибруемый сейсмический датчик 7. Для регистрации собственных колебаний неподвижного основания 1 и внешних сейсмических помех, на неподвижное основание 1 установлен компенсационный сейсмический датчик 8, идентичный калибруемому сейсмическому датчику 7. Датчик 9 для измерения относительной скорости неподвижного основания 1 и подвижной платформы 3 установлен таким образом, чтобы его магнит был закреплен на жестком упоре 4, а катушка - на подвижной платформе 3.A metal fixed base 1 (see drawing) is installed on a rigid foundation, having a flat, smooth upper surface. A movable platform 3 is fixed on the fixed base 1 by means of a swivel joint 2. A fixed stop 4 is fixed on the fixed base 1, in contact with one side of the mobile platform 3, and an elastic stop is installed in contact with the opposite side of the mobile platform 3, opposite the hard stop 4 5, constantly pressing the movable platform 3 to the rigid stop 4 and configured to introduce a gauge calibrated by thickness 6 between said rigid stop 4 and the movable platform 3. On the side closest to the hard stop 4 of platform 3, a calibrated seismic sensor 7 is installed. To register natural vibrations of the fixed base 1 and external seismic interference, a compensation seismic sensor 8 is installed on the fixed base 1, which is identical to the calibrated seismic sensor 7. Sensor 9 for measuring the relative speed of the fixed base 1 and moving platform 3 mounted in such a way that its magnet is fixed on the hard stop 4, and the coil on the movable platform 3.

Устройство работает следующим образом. При быстром выдергивании щупа 6 край подвижной платформы 3 с калибруемым сейсмическим датчиком 7 прижимается к жесткому упору 4, в результате чего этот сейсмический датчик 7 резко смещается в сторону жесткого упора 4 практически на толщину щупа 6. Таким образом, с помощью регистрирующей аппаратуры (на чертеже не показана) производится запись реакции калибруемого сейсмического датчика 7 в виде дельта-функции, которая позволяет получить его АЧХ.The device operates as follows. When the probe 6 is pulled out quickly, the edge of the movable platform 3 with the calibrated seismic sensor 7 is pressed against the hard stop 4, as a result of which this seismic sensor 7 is sharply shifted towards the hard stop 4 almost by the thickness of the probe 6. Thus, using recording equipment (in the drawing not shown) the response of the calibrated seismic sensor 7 is recorded in the form of a delta function, which allows to obtain its frequency response.

Предлагаемое устройство наиболее эффективно для калибровки сейсмических датчиков с нижними границами полосы рабочих частот от 0,5 до 30 Гц.The proposed device is most effective for calibrating seismic sensors with lower boundaries of the operating frequency band from 0.5 to 30 Hz.

Claims (2)

1. Устройство для калибровки сейсмических датчиков, включающее неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор, и установленную на нем подвижную платформу, на ближней к жесткому упору стороне которой закреплен калибруемый сейсмический датчик, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком для измерения скорости движения подвижной платформы относительно неподвижного основания, расположенным таким образом, что его магнит установлен на указанном жестком упоре, а катушка жестко закреплена на подвижной платформе, при этом на неподвижном основании, напротив упомянутого жесткого упора, в контакте с противоположным боком подвижной платформы установлен упругий упор, выполненный с возможностью введения калиброванного по толщине щупа между упомянутым жестким упором и подвижной платформой.1. A device for calibrating seismic sensors, including a fixed base on which a fixed stop is fixed, and a movable platform mounted on it, on the side of which is a calibrated seismic sensor mounted on the side closest to the hard stop, characterized in that it is equipped with a sensor for measuring the speed of the moving platform relative to a fixed base, located in such a way that its magnet is mounted on the specified hard stop, and the coil is rigidly mounted on a movable platform, while prefecture basis, opposite said rigid stop, in contact with the opposite side of movable platform mounted resilient abutment adapted to introduce calibrated thickness probe between said fixed stop and the mobile platform. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено компенсационным сейсмическим датчиком, идентичным калибруемому сейсмическому датчику и установленным на неподвижном основании для нейтрализации на результат калибровки влияния собственных колебаний неподвижного основания и внешних сейсмических помех. 2. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with a compensation seismic sensor identical to the calibrated seismic sensor and mounted on a fixed base to neutralize the calibration result of the influence of natural vibrations of the fixed base and external seismic interference.
RU2015130414/28A 2015-07-22 2015-07-22 Device for calibration of seismic sensors RU2599183C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130414/28A RU2599183C1 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Device for calibration of seismic sensors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130414/28A RU2599183C1 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Device for calibration of seismic sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2599183C1 true RU2599183C1 (en) 2016-10-10

Family

ID=57127512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015130414/28A RU2599183C1 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Device for calibration of seismic sensors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2599183C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109596299A (en) * 2018-12-28 2019-04-09 中国地震局工程力学研究所 The dual-purpose shake table of vertical-horizontal

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU557342A1 (en) * 1975-09-12 1977-05-05 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки Device for determining parameters of seismic receivers
SU1327035A1 (en) * 1986-02-19 1987-07-30 Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Комплексной Автоматизации В Нефтяной И Химической Промышленности Apparatus for automatic measurement of parameters of electrodynamic geophones
SU1495737A1 (en) * 1986-06-25 1989-07-23 Krul Gennadij R Method for determining degree of attenuation of electrodynamic seismoreceiver
CN102508318A (en) * 2011-09-30 2012-06-20 浙江大学 Precise inclined platform device for static calibration of seismometer
RU119471U1 (en) * 2011-12-26 2012-08-20 Войсковая часть 26154 FIELD MULTICOMPONENT SEISMIC STAND
UA77339U (en) * 2012-07-26 2013-02-11 Институт Геофизики Им. С.И. Субботина Нан Украины Device for calibration of seismometers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU557342A1 (en) * 1975-09-12 1977-05-05 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Геофизических Методов Разведки Device for determining parameters of seismic receivers
SU1327035A1 (en) * 1986-02-19 1987-07-30 Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Комплексной Автоматизации В Нефтяной И Химической Промышленности Apparatus for automatic measurement of parameters of electrodynamic geophones
SU1495737A1 (en) * 1986-06-25 1989-07-23 Krul Gennadij R Method for determining degree of attenuation of electrodynamic seismoreceiver
CN102508318A (en) * 2011-09-30 2012-06-20 浙江大学 Precise inclined platform device for static calibration of seismometer
RU119471U1 (en) * 2011-12-26 2012-08-20 Войсковая часть 26154 FIELD MULTICOMPONENT SEISMIC STAND
UA77339U (en) * 2012-07-26 2013-02-11 Институт Геофизики Им. С.И. Субботина Нан Украины Device for calibration of seismometers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109596299A (en) * 2018-12-28 2019-04-09 中国地震局工程力学研究所 The dual-purpose shake table of vertical-horizontal
CN109596299B (en) * 2018-12-28 2024-03-29 中国地震局工程力学研究所 Vertical and horizontal dual-purpose vibrating table

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2558679C1 (en) Test rig for vibroacoustic tests of samples and models
RU2596239C1 (en) Method of vibroacoustic tests of specimens and models
RU2603787C1 (en) Test bench for vibroacoustic tests of specimens and models
CN106950018B (en) A kind of Flexible element dynamic rate measurement method and device
CN107014480A (en) Linear motor displacement amplitude detection method and detection means
CN104237564B (en) High-precision dynamic calibration method applied to quartz flexible accelerometer
CN103822703A (en) Unsmooth dynamic compensation method for ultralow-frequency horizontal vibration table guide rail
Moschas et al. Experimental evaluation of the performance of arrays of MEMS accelerometers
RU2607361C1 (en) Method of testing multimass vibration isolation systems
RU2599183C1 (en) Device for calibration of seismic sensors
EP2778633A3 (en) Vibration sensor in a portable vibration meter
JP2014178318A5 (en)
CN106323159B (en) A kind of dual-vibrating-spring type strain gauge
KR101120513B1 (en) Non-touch Proper Vibration characteristics measurement device
Wilmshurst et al. Nonlinear vibrations of a stroke-saturated inertial actuator
US20150260878A1 (en) Hydrophone Response Compensation Filter Derivation, Design and Application
CN109579976A (en) A kind of piezoelectric acceleration transducer sensitivity coefficient method of calibration
Keprt et al. A comparison of AE sensor calibration methods
RU2642155C1 (en) Bench for models of vibration systems of ship engine room power plants vibro-acoustic tests
RU2653554C1 (en) Method of vibroacoustic tests of specimens and models
RU2643191C1 (en) Test bench for vibration isolators resilient elements testing
Ferreira et al. Primary calibration system for vibration transducers from 0.4 Hz to 160 Hz
CN109579973A (en) A kind of vibrating speed sensors sensitivity coefficient method of calibration
RU2567987C1 (en) Method of calibration of three-component interruptor vibrators
Zhu et al. Research on calibration for measuring vibration of low frequency

Legal Events

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

Effective date: 20170723