WWW.DISSERS.RU

ÁÅÑÏËÀÒÍÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÁÈÁËÈÎÒÅÊÀ


   Äîáðî ïîæàëîâàòü!

Ãðàâèðîâ Â.Â., Êèñëîâ Ê.Â. Êðèòè÷íîñòü ñåéñìîìåòðà ê âàðèàöèÿì ïàðàìåòðîâ

Íàó÷íàÿ ñòàòüÿ

 

Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       301        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

Êðèòè÷íîñòü ñåéñìîìåòðà ê âàðèàöèÿì ïàðàìåòðîâ

Ãðàâèðîâ Â.Â. (gravirov@rambler.ru), Êèñëîâ Ê.Â.

Ìåæäóíàðîäíûé èíñòèòóò òåîðèè ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé è ìàòåìàòè÷åñêîé

ãåîôèçèêè ÐÀÍ (ÌÍÒÏ ÐÀÍ)

Ââåäåíèå

Íàäåæíîñòü ñåéñìè÷åñêèõ ìîäåëåé, ïðåæäå âñåãî, çàâèñèò îò êà÷åñòâà ðåãèñòðèðóåìûõ äàííûõ. Íà ïðàêòèêå êà÷åñòâî ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ áûâàåò âåñüìà ðàçíîîáðàçíî. Ñåéñìè÷åñêóþ çàïèñü ìîæíî ïðåäñòàâèòü â îáùåì âèäå, êàê Y = HX+Q, ãäå X - ïåðåìåùåíèå ïî÷âû, Í - ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ äàò÷èêà, Q -øóì.

Êàê íåòðóäíî çàìåòèòü [16], âñå òðè ñîñòàâëÿþùèå ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ âëèÿþò íà êà÷åñòâî çàïèñè. Ïåðåìåùåíèå ïî÷âû X âêëþ÷àåò â ñåáÿ, ïîìèìî èññëåäóåìîãî ñåéñìè÷åñêîãî ñèãíàëà, ïîìåõè, ãåíåðèðóåìûå èçìåíåíèÿìè ôèçè÷åñêèõ ïîëåé (àòìîñôåðíîå äàâëåíèå, òåìïåðàòóðà, àêóñòè÷åñêèå ïîìåõè, îñàäêè è ò.ä. [14]), àíòðîïîãåííûì âîçäåéñòâèåì [10], ðåçîíàíñíûìè ÿâëåíèÿìè [18] è òîìó ïîäîáíîå.  ïîíÿòèå øóì Q âêëþ÷àþòñÿ òàêæå ïîìåõè, ãåíåðèðóåìûå èçìåíåíèÿìè ôèçè÷åñêèõ ïîëåé, íî ïðè èõ âîçäåéñòâèè íåïîñðåäñòâåííî íà ýëåìåíòû äàò÷èêîâ è êàíàëû ñâÿçè [9], ñîáñòâåííûé øóì («äðîæàíèå ñèñòåìû») [8], ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîìåõè, ýëåêòðè÷åñêèå íàâîäêè [2], øóì îöèôðîâêè äàííûõ [11, 19] è òàê äàëåå.

Ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ ñåéñìè÷åñêîãî äàò÷èêà Í òîæå íå ÿâëÿåòñÿ ìàòåìàòè÷åñêîé êîíñòàíòîé è ìîæåò èçìåíÿòüñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ýëåìåíòîâ äàò÷èêà ñ ðàçáðîñîì ïàðàìåòðîâ â çîíå äîïóñêîâ íîìèíàëîâ, à òàêæå ïðè çíà÷èòåëüíîì óõîäå îò íîìèíàëüíûõ çíà÷åíèé, âûçâàííîì ñòàðåíèåì ýëåìåíòîâ è ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíèõ ôàêòîðîâ. Åñòåñòâåííî, â òàêîì ñëó÷àå âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â îïðåäåëåíèè àìïëèòóäíîé è ôàçîâîé õàðàêòåðèñòèê äëÿ êàæäîãî ýêçåìïëÿðà ïðèáîðà ñ ïîñëåäóþùåé êîððåêòèðîâêîé äàííûõ [3]. Íà ïðàêòèêå âñåãäà ïîëåçíî çíàòü, íàñêîëüêî èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ (âåëè÷èí) ýëåìåíòîâ ïðèáîðà âëèÿåò íà ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ, òî åñòü íàñêîëüêî îíà êðèòè÷íà ê èçìåíåíèþ ïàðàìåòðîâ. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ïðèáîðîâ íåîáõîäèìî ñîáëþäàòü ñëåäóþùèå óñëîâèÿ: èçìåíåíèÿ àìïëèòóäíîé è ôàçîâîé õàðàêòåðèñòèê äîëæíû áûòü â äîïóñêàåìûõ ïðåäåëàõ ïðè äîïóñòèìûõ âàðèàöèÿõ ïàðàìåòðîâ è âîçìîæíûõ êîëåáàíèÿõ âíåøíèõ âîçäåéñòâèé (òåìïåðàòóðà, âûñîòà óñòàíîâêè íàä óðîâíåì ìîðÿ è òàê äàëåå). Èìåííî ïîýòîìó ñ÷èòàåòñÿ íåîáõîäèìûì ïðîâåäåíèå èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ âàðüèðîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ ñòðóêòóðû ñåéñìîìåòðà íà åãî èçìåðèòåëüíûå ñâîéñòâà [12].

Ðàáîòû ïîäîáíîãî ðîäà îáû÷íî ñëîæíû è òðóäîåìêè [13, 18], îäíàêî ïðèìåíåíèå ñîâðåìåííûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñðåäñòâ ñóùåñòâåííî óïðîùàåò ýòó çàäà÷ó [7].

Ïðîâåäåì äàëåå àíàëèç óñòîé÷èâîñòè (ïîâòîðèìîñòè ïàðàìåòðîâ) ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè øèðîêîïîëîñíîãî ñåéñìîìåòðà òèïà SK-1, ðàçðàáîòàííîãî â Ìåæäóíàðîäíîì èíñòèòóòå òåîðèè ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé è ìàòåìàòè÷åñêîé ãåîôèçèêè Ðîññèéñêîé àêàäåìèè íàóê (ÌÍÒÏ ÐÀÍ) â õîäå âûïîëíåíèÿ ðàáîò ïî ïðîåêòó Ìåæäóíàðîäíîãî íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî öåíòðà (ÌÍÒÖ) [4].

Ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ

Ñåéñìîìåòð SK-1 âêëþ÷àåò â ñåáÿ òðè óíèôèöèðîâàííûõ ñåéñìîäàò÷èêà, â ñîñòàâ êîòîðûõ âõîäÿò ìåõàíè÷åñêèå ìàÿòíèêè, ïîäâåøåííûå íà óïðóãèõ êðåñòîîáðàçíûõ îïîðàõ, ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèå è åìêîñòíûå ïðåîáðàçîâàòåëè, ìîòîðû äèñòàíöèîííîãî óïðàâëåíèÿ ïîëîæåíèåì ìàÿòíèêîâ, Âñå ìåõàíè÷åñêèå óçëû, à òàêæå ïëàòû ýëåêòðîíèêè çàêëþ÷åíû â ìåòàëëè÷åñêèé êîæóõ, íà âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè êîòîðîãî óêðåïëåí íàãðåâàòåëü àêòèâíîãî òåðìîñòàòà ñåéñìîìåòðà [4].


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       302        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

 ýëåêòðîííîé ñõåìå ñåéñìîìåòðà ïðèìåíåíû öåïè îáðàòíûõ ñâÿçåé, ïî êîòîðûì îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåäà÷à ñèãíàëîâ ïðîïîðöèîíàëüíûõ ïåðåìåùåíèÿì óñ ìàÿòíèêà, ïåðâîé


dyc   „ d2Yc

Ýòî ïðèâîäèò ôèçè÷åñêè ê îáðàçîâàíèþ

è âòîðîé ïðîèçâîäíûõ ïî âðåìåíè

dt         dt

íîâûõ,   íåîáõîäèìûõ   äëÿ   ôîðìèðîâàíèÿ   çàäàííîé   ôîðìû   ïåðåäàòî÷íîé   ôóíêöèè

ñåéñìîìåòðà,   çíà÷åíèé   «ýëåêòðîííûõ»   ìîìåíòà   èíåðöèè   Êð   è   ìîìåíòà   óïðóãèõ

âðàùàþùèõ ñèë Ìð, ïðàêòè÷åñêè íåçàâèñèìûõ îò èõ èñõîäíûõ «ìåõàíè÷åñêèõ» çíà÷åíèé.

Ââåäåíèå â ýëåêòðîííóþ öåïü äîïîëíèòåëüíîé ïåòëè îáðàòíûõ ñâÿçåé ïðîïîðöèîíàëüíîé

ycdt ïîçâîëÿåò ñêîððåêòèðîâàòü ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ ñåéñìîìåòðà â îáëàñòè íèçêèõ

ñåéñìè÷åñêèõ ÷àñòîò, íå íàðóøàÿ ïðè ýòîì óñòîé÷èâîñòè ñèñòåìû.

Ñëåäñòâèåì ðåàëèçàöèè äîñòàòî÷íî áîëüøîãî çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ïî ðàçîìêíóòîé ïåòëå îáðàòíûõ ñâÿçåé ñèñòåìû âî âñåé ïîëîñå ÷àñòîò, Ê„ » 0, 0<f<oo,

ÿâëÿåòñÿ   óâåëè÷åíèå   ëèíåéíîñòè,   äîëãîâðåìåííîé   ñòàáèëüíîñòè   è   äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà èçìåðåíèé óñòîé÷èâîãî øèðîêîïîëîñíîãî ýëåêòðîííîãî ñåéñìîìåòðà [17]. Ñîñòàâèì áëîê-ñõåìó ýëåêòðîííîé ÷àñòè ñåéñìîìåòðà (ñì. ðèñ.1).


Rv

U,~Y

Ra


-ñ

Iv Ra

¥2~dY,

ü

Rw

-ñ

Ü Rp

U4~j¥,

Id


Bs

JYT\


Ðèñ 1. Áëîê-ñõåìà ñåéñìîìåòðà SK-1.

  1. Ñåéñìîäàò÷èê (ìàÿòíèê).
  2. Åìêîñòíîé ïðåîáðàçîâàòåëü.
  3. Óñèëèòåëü â ïðÿìîé âåòâè.
  4. Äèôôåðåíöèàòîð â âåòâè îáðàòíîé ñâÿçè.
  5. Äèôôåðåíöèàòîð â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè
  6. Èíòåãðàòîð â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè

7.-8.  Íèçêî÷àñòîòíûå àíòèàëëÿçèíãîâûå ôèëüòðû.

Rs - Êàòóøêà ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ìàÿòíèêà ñåéñìîìåòðà.

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ïîñòðîèì, èñïîëüçóÿ áëîê- ñõåìó, ñòðóêòóðíóþ ñõåìó (ãðàô) ñåéñìîìåòðà, èçîáðàæåííóþ íà ðèñóíêå 2. Íà ýòîì ðèñóíêå ïåðåäàòî÷íûå ôóíêöèè îòäåëüíûõ çâåíüåâ ãðàôà áóäóò ïðåäñòàâëÿòüñÿ ñëåäóþùèìè âûðàæåíèÿìè â îïåðàòîðíîé ôîðìå:


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       303        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

t       =  Óñ   =                       *ÑÐ__________

01     X     ls(p2+2Dsnsp + ns2) '

ãäå X [ì] - ïåðåìåùåíèå ïî÷âû,

óñ    [ì]    -    ëèíåéíîå    îòêëîíåíèå    ìàÿòíèêà    (ðîòîðíîé    ïëàñòèíû    åìêîñòíîãî

ïðåîáðàçîâàòåëÿ), 1ñ [ì] - èíäèêàòîðíàÿ äëèíà ìàÿòíèêà, Is [ì] - ïðèâåäåííàÿ äëèíà ìàÿòíèêà,

ns [1/ñ] - ñîáñòâåííàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ÷àñòîòà êîëåáàíèé ìàÿòíèêà, Ds - ïîñòîÿííàÿ çàòóõàíèÿ ìàÿòíèêà, p=jco.


Uqut

Ðèñ.     2.      Ñòðóêòóðíàÿ

ñõåìà                       (ãðàÔ)

ñåéñìîìåòðà SK-1, ãäå

X - Ïåðåìåùåíèå ïî÷âû.

Yc            -           Ëèíåéíîå

îòêëîíåíèå       ìàÿòíèêà

(ðîòîðíîé         ïëàñòèíû

åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ). Uc       -       Ïðèðàùåíèå

íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

Ui - Ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå óñèëèòåëÿ 3 â ïðÿìîé öåïè êîíòóðà.

Èã - Ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå äèôôåðåíöèàòîðà 4 â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè.

U3 - Ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå äèôôåðåíöèàòîðà 5 êîíòóðà îáðàòíîé ñâÿçè.

U4 - Ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå èíòåãðàòîðà 6 êîíòóðà îáðàòíîé ñâÿçè.

Uqut - Ïðèðàùåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ñåéñìîìåòðà.


Uc

Óñ


Ó    [Â/ì],


ãäå Uc [Â] - íàïðÿæåíèå íà âûõîäå åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ,

ó [Â/ì] - êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ,

ê

t

1'

23

.è,

è,


ãäå Ui - íàïðÿæåíèå íà âûõîäå óñèëèòåëÿ Ki â ïðÿìîé öåïè óñèëåíèÿ ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ Ki;

t

. U2 _  ð

34

Uj     C0j

ãäå U2 - íàïðÿæåíèå íà âûõîäå äèôôåðåíöèàòîðà Ê2 â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       304        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

1

ÑÎ,  =-------------- ,

t45=^ = —  [1/Îì],

U2     Rv


v

ãäå iy - òîê, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç öåïü ñîïðîòèâëåíèÿ R

G

iv     Ê (p'+2Dsnsp + iO

t51= —=ò,  , 2    " ""------------- ^   [ì/À],


ãäå    G   [Â-ñ]    -   ïîñòîÿííàÿ   ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî    ïðåîáðàçîâàòåëÿ,    Ê    [êã-ì ] ìåõàíè÷åñêèé ìîìåíò èíåðöèè ìàÿòíèêà,

t    = U3 =   Ð2

Uj     c0jC02

ãäå èç - âûõîäíîå íàïðÿæåíèå íà âòîðîãî äèôôåðåíöèàòîðà â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè.

1

ñî2 =------------- ,

R2C2

iA        1

t56=^ = —     [1/Îì],

U3     RA ãäå iA - òîê, ïðîòåêàþùèé â öåïè ñîïðîòèâëåíèÿ Ra,

Ul= tsi,

iN        1

U,    RN

t36=Tf = ^     [1/Îì],

ãäå iN - ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ïðîòåêàþùèé â öåïè ñîïðîòèâëåíèÿ Rn .

_U±_coA

37        òò                    '

Ui       Ð ãäå U4 - âûõîäíîå íàïðÿæåíèå èíòåãðàòîðà,.

1

ñî.

R3C3

^=^ã = ^-  [1/0í

U4      Êð ãäå ip - òîê, ïðîòåêàþùèé â öåïè ñîïðîòèâëåíèÿ Rp,

t81=t51-

Âûðàæåíèå äëÿ  ïîëíîé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè,  ñèñòåìû â  ñîîòâåòñòâèè ñ  åå ãðàôîì, çàïèñûâàåòñÿ òàê:

Uout                                                  toitl2t23                                                    ,   .

À          1 + t12t23 (^t 34145 ^ 51  """1-35^56^61  "^ ^Çá1-71  """ l37l78l8lJ

Ïîäñòàâëÿÿ â (1) âûðàæåíèÿ äëÿ îòäåëüíûõ êîíòóðîâ tiK ãðàôà, çàïèñàííûå âûøå, ïîëó÷àåì:

óê^ñÐ2

óê:1

ð               ð           1        ñî,

—------ + —-— + — + —-

vco!Co2RA     ñîÄó    RN    pRvy

X           /                           AYK 1                  Ñ-2              ~ëò   \

ls ð2 +2Dsnsp + n  1 1+      .       \^ñ------------ ï

I     Ks(p2+2Dsnsp + n2)

Èëè ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèé:


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       305        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf


ffl2RA

R

v    J

è.

X


p3(l + A0) + p:


2Dsns+A0


yKjicP3

\

+ P

n2      AqCOjCO^a

S                TJ

V                    ^N             J


A0cOjCo2co3RA R^


oX1 + Ao)

_             co,R,A„

2D.n. +    2   A   °

R„

s"s

(1 + A„)

:ê^ð3 . . ÷ [â/ì],

U„

X      ls(p3+a2p"+a:p + a yK^cG

ãäå A

Ê c0jC02Ra


2      AqCOjCOjRa

Ils -r-

A0cOjCo2co3RA RP(l + A0)

N

R

1_           (1 + A0)        '       "°

Çàïèøåì âûðàæåíèå äëÿ ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà â ñëó÷àå ðàçîìêíóòîé âåòâè îáðàòíîé ñâÿçè ñèñòåìû ñ ñèãíàëîì U4 « ycdt, t7i=0. Äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ ÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñåéñìîìåòðà â îïåðàòîðíîé ôîðìå óïðîùàåòñÿ è çàïèñûâàåòñÿ êàê:


U


outp


toitl2t23


À           1 + t12t23t51 (J34t45 ~"~ ^35^56 ~"~ ^36/

Ïîäñòàâèì âûðàæåíèÿ äëÿ ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè tiK îòäåëüíûõ çâåíüåâ ãðàôà:


 


p + ns +

óÊÄñÎ

ê

yKJcG K2Dsns

U

outp

X

óê^ñÐ2

Ë

ó

yKJcG

1 +

Ð2 +

2Dsns +

yKVcG

Ê C0jRv

Ê (0,(02RAJ

Ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèé: yKVcG

Ê c0jC02RA

yKVcG

Kc0jRv

yK^G

Ê R.T

À0 »1  èëè  c0jC02RA «

À0 » 2Dsiis   èëè C0jRv «

yK^cG

À0 » ns  èëè  RN «

Ê ï^


yK^cG Ê R.T



 


Y +

ïîëó÷èì

è

outp

X


yK^cG Ê c0jC02R^


óÊÓñÐ

1ÕÑ'

Ê R,

Ð +

yKVcG        yK^cG

Ê ©jR,


Ê c0jC02RAp

2   ,  Ê'ã^-À

Ð +

R,

Р  +


R

c0jC02RA

N    J


Uoutp _              Np2

(2),

X       (p2+2Denep + ne2)

1 R^

c0jC02RA

Kc0jC02R;

2D.

è  n

ãäå N

Q2RARN

R,

'         CO,

'Su                                    ^V       4             1                                       N

Êàê âèäíî èç (2), ÷óâñòâèòåëüíîñòü ýëåêòðîííîãî ñåéñìîìåòðà N, åãî ñîáñòâåííàÿ ÷àñòîòà êîëåáàíèé ïå è êîýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ De íå çàâèñÿò îò êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ yKi â ïðÿìîé öåïè ýëåêòðîííîé ñõåìû è èñõîäíûõ ìåõàíè÷åñêèõ ñîáñòâåííîé ÷àñòîòû ns è êîýôôèöèåíòà çàòóõàíèÿ Ds ìàÿòíèêà, ïîäâåðæåííûõ èçìåíåíèÿì âî âðåìåíè. Îíè îïðåäåëÿþòñÿ ôèêñèðîâàííûìè âåëè÷èíàìè ìîìåíòà èíåðöèè Ê ìàÿòíèêà, êîýôôèöèåíòà


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       306        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf


G ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ è ïàðàìåòðàìè ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ RC öåïåé îáðàòíîé ñâÿçè.

Ôèçè÷åñêîå   îáúÿñíåíèå   òðàíñôîðìàöèè   ïàðàìåòðîâ   ñåéñìîìåòðà   ñ   äàííûìè öåïÿìè îáðàòíûõ ñâÿçåé åãî ýëåêòðîííîé ñõåìû ñîñòîèò â ôîðìèðîâàíèè èìè íîâîãî

è, íàêîíåö, ýëåêòðè÷åñêîãî ìîìåíòà âîññòàíàâëèâàþùèõ

ýëåêòðîííîãî ìîìåíòà èíåðöèè Êå

yKJcG Ê C0jRv

êîýôôèöèåíòîì de

ñèë ñ

yKJcG Ê R.T


óÊÄñÎ Ê c0jC02RA


ìîìåíòà ýëåêòðè÷åñêèõ ñèë çàòóõàíèÿ ñ


Ôàêòè÷åñêè äàííûé ýëåêòðîííûé ñåéñìîìåòð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñèñòåìó ñ ãëóáîêèìè îáðàòíûìè ñâÿçÿìè, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ êîòîðîé ïî ðàçîìêíóòîìó êîíòóðó îáðàòíîé ñâÿçè íàìíîãî áîëüøå åäèíèöû âî âñåé ïîëîñå ÷àñòîò.

ì

Äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà óñòîé÷èâîñòè ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ê èçìåíåíèÿì âåëè÷èí ïàðàìåòðîâ îñíîâíûõ êîìïëåêòóþùèõ ñåéñìîìåòðà áûëî ïðîâåäåíî äîïîëíèòåëüíîå êîìïüþòåðíîå èññëåäîâàíèå [1]. Ïðè ìîäåëèðîâàíèè áûëà èñïîëüçîâàíà ýêâèâàëåíòíàÿ áàçîâàÿ ôîðìóëà ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ñ îáðàòíûìè ñâÿçÿìè [20], êîòîðàÿ â îáùåì ñëó÷àå îïèñûâàåò ôóíêöèîíàëüíóþ ñõåìó ñåéñìîìåòðà SK-1 (ñì. ðèñ.3). Òàêèì îáðàçîì, ïåðåäàòî÷íóþ ôóíêöèþ ñåéñìîìåòðà ìîæíî çàïèñàòü â îáùåì âèäå:

è

(jco)2-(l+j«-C-Rf)

X      GC  MRf

a-G

(3)

1

¦G®)+

X-R

•(j®)4+—— -0)3+Ñø)2 +

X-R-C

a-G-C

ãäå:

a - êîíñòàíòà ïðåîáðàçîâàíèÿ, ÿâëÿþùàÿñÿ âûõîäîì èíâåðñíîãî ôèëüòðà, [Â/ì] G - êîíñòàíòà ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ, [Í/À], Ñ - êîíäåíñàòîð îáðàòíîé ñâÿçè, [ìêÔ], Rf - ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ, [Îì],

Rp - ïðîïîðöèîíàëüíûé ðåçèñòîð îáðàòíîé ñâÿçè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó, [Îì], R; - ðåçèñòîð èíòåãðàòîðà îáðàòíîé ñâÿçè, [Îì], Ò; - ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè èíòåãðàòîðà, [ñ], Ì - ìàññà ìàÿòíèêà, [êã].


Äàò÷èê ñìåùåíèé

ì   ò0 a

Êàòóøêà

Îáðàòíîé

ñâÿçè

Rf  G

1


R,


^^>

Âûõîäíîé

ñèãíàë ñåéñìîìåòðà

èíòåãðàòîð

î-

Ri

-ëëëã-


Ðèñ. 3.Áàçîâàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ñåéñìîìåòðà ñ êàòóøêîé îáðàòíîé ñâÿçè


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       307        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

Îñíîâíûå ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû ìàÿòíèêà ñåéñìîìåòðà áûëè âçÿòû èç òåêñòà ôèíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî îò÷åòà ïî ïðîåêòó ÌÍÒÖ [4]: ìàññà ìàÿòíèêà ðàâíà Ì = 0.46 êã, ýëåêòðîìàãíèòíàÿ êîíñòàíòà ïðåîáðàçîâàíèÿ - G = 320 Í/À, ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ - Rf = 2250 Îì, ìåõàíè÷åñêèé ïåðèîä ñâîáîäíûõ êîëåáàíèé ìàÿòíèêà Ò0 = 5 ñåê è êîíñòàíòà êàæóùåãîñÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ðàâíà - S = 2500 Â-ñ/ì.

Äàëåå ðàññ÷èòàåì çíà÷åíèÿ êîìïîíåíòîâ âõîäÿùèõ â ôîðìóëó (3) è ó÷àñòâóþùèõ â ôîðìèðîâàíèè   õàðàêòåðèñòèêè.   Ðàññ÷èòàåì   çíà÷åíèå   êîíäåíñàòîðà   îáðàòíîé   ñâÿçè:

G-y2320 -250ó2

Åñëè ïðèíÿòü ÷àñòîòó êàæóùåãîñÿ ãàëüâàíîìåòðà ðàâíîé fh = 5 Ãö, ìîæíî íàéòè

çíà÷åíèå êîíñòàíòû ïðåîáðàçîâàòåëÿ: -------- = 2ê ¦ fh = 2ê ¦ 5 [Ãö], ñëåäîâàòåëüíî

a=2.-ft-M=     2.-5-0.5                     ,1()4

GC           320-1.15-Þ"6

Íà áîëüøèõ ïåðèîäàõ, ñåéñìîìåòð õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîñòîÿííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê óñêîðåíèÿì «8000 Â-ñ /ì, îòêóäà âû÷èñëèì âåëè÷èíó ðåçèñòîðà îáðàòíîé ñâÿçè, îïðåäåëÿþùåãî ñìåùåíèå ñåéñìîìåòðà

Mi = 8000 [Â-ñ2/ì]

R= 8000^8000.320^

Ì               0.46

Âûáåðåì   áëèæàéøåå   çíà÷åíèå   íîìèíàëà   ðåçèñòîðà   èç   ñòàíäàðòíîãî   íàáîðà

âîçìîæíûõ çíà÷åíèé Rj =5.6-10 [Îì].

Âåëè÷èíà äåìïôèðîâàíèÿ äîëæíà áûòü ìåíüøå êðèòè÷åñêîé

Jt-R, -ñ

h9 = ^------ '--- = 0.707,

2-Rp-C

îòêóäà íàéäåì âåëè÷èíó ïðîïîðöèîíàëüíîãî ðåçèñòîðà îáðàòíîé ñâÿçè ïî ïîñòîÿííîìó òîêó

ë/ò-Ri-C         1        |t-R,             1          I19-5.6-106     „„ ,   ,ãë  ï

RD =^---------- =-------- J------ L=----------- J----------- — «3.52-107 [Îì].

ð      2-h2-C      2-h2    V    Ñ        2-0.707   V 1.15-10 6

Ñîáñòâåííàÿ ÷àñòîòà êàæóùåãîñÿ ãàëüâàíîìåòðà áóäåò ðàâíà

ò2 =Rf -Ñ = 2.25-103 -1.15• 10 6 = 2.58-10 3 [ñ].

'¦¦^¦]=Æ1^"Ø1'^

G-C            V 320-1.15-10-6

ñî2        110,19

ñëåäîâàòåëüíî 19 = -^- =----------- « 17.53 [Ãö].

2     2òã     2-3.1415

Äëÿ àíàëèçà óñòîé÷èâîñòè ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ðàçðàáîòàííûõ äàò÷èêîâ áûëà

ñîñòàâëåíà   ñïåöèàëèçèðîâàííàÿ   ïðîãðàììà   [6],   àâòîðîì   êîòîðîé   ÿâëÿåòñÿ   íàó÷íûé

ñîòðóäíèê Ìåæäóíàðîäíîãî èíñòèòóòà òåîðèè ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé è ìàòåìàòè÷åñêîé

ãåîôèçèêè ÐÀÍ Â.Â.Ãðàâèðîâ. Ãðàôèêè,  ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ äàííîé ïðîãðàììû,

ïîêàçàíû íà ðèñóíêàõ 4à-4æ.

þ4

Velocity Responce of Broadband Sensor

------ -I------------- LUX----------- I— -I- -I- I— -I—I M---------- 1 _ I- I- -I- -I- I------------ -I------------- LUX-------- p p p p J4 p--------------------- p p p p |----------------- ó---------- LUP

T              ÃÏÒ            ÃÒÒÃÏà         I ~ à à T T I         T              ÃÏÒ            ÃÒÒÃÏà                ÃÃÒÒ             à             ÃÏÒ

____ 1________ Ã1_Ã_Ã____ LllLLIti_____________ LLL11_____________ 1________ L LL _L_____ LllLLIti_______________ LLllI______________ L______ LUX

____ 1________ LUX_______ UXXULIX________ 1 _ l_ l_ X J_ 1_______ X________ LUX_____ UXXULIX___________ UUX1I____________ L______ LUX

ò"

i       jrf-iH i i 11         i                                                   TT     '  'I *4^^

------ +------------- LUX----------- l~f + !~HI4--------------------- 1 - 4 4 + + 1-------------- +------------- LUX-------- P + -Ð*× Hl4------------------------ 4 4 + + 1---------------- r----------- LUX

^þ2

____ X________ LUX_______ iVx XUJJX_________ 1 _ Ñ Ñ I + 1_________ X________ LUX_____ UXX L-TiLL______________ UUX1I____________ L______ LUX

------ +------------- LUX----------- / + + 4 4 1+------------------ 1-ÃÃ + -Ã-1-------------- +------------- Ø1------------ 4 + + 4 hX----------------------- 4 4 + + 1---------------- h---------- LUX

T              Ã Ï T ~ ~j\~ ÒÒÃÏà         1 ~ à à T T 1         T              ÃÏÒ            ÃÒÒÃÏ ã\            ÃÃÒÒ1           à             ÃÏÒ

------ T------------- ÃÏÒ~Ã ÃÒÒÃÏÃ------------ ÃÃÃÒÏ-------------- Ò------------- ÃÏÒ-------- ÃÒÒÃÏÃ ^^ -ÃÃÒÃ1------------------------------ ã---------- ÃÏÒ

------ 4------------- L 4 4 -/- 1- Ð Ð Ð Ï Ð------------------------ I-PP4-4-I-------- 4------------- L 4 Ð----------- Ð Ð Ð Ð Ï Ð - -S^ PPX4-I----------------------------- Ó---------- L 4 Ð

1                  II    1   /     1      1    1   1     III            1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             1      1    1   1     1 1 II            \    1      1    1   1           1               1111

------ +------------- t Í 1 A -1-llr-HH---------------------------- 1-Ãà + -Ã-1-------------- +------------- ãÍ-ã--------- hllr-HH-------------------------- \ 4 + + 1----------------- Ã---------- t Í 1

1               Mil/         1      1    1   1     1 1 II           1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             1      1    1   1     1 1 II                  |\    1    1   1           1               1111

1               III/           1      1    1   1     1 1 II           1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             1      1    1   1     1 1 II                  1    l\l    II           1               1111

------ I-------------- ÓuA----------- Ñ I I Ñ U Ð------------------- -UU-IJ--------------- I-------------- LUX-------- U-L-LUJ4U---------------- ÑÑ Vp 1---------------- Ó---------- LUX

"3

CL

------ I-------------- L PF X--------- UXXCJ-IX----------- I-UU-LJ-I----------- I-------------- LUX-------- Ñ I I Ñ U Ð----------------------- ÑÑ l\ 1------------------ Ó---------- LUX

— ò---------------- ã/ò — ãòòãïã —ãããòã — ò---------------------------------------------------- ãïò — ãòòãïã---------------------------- ããò ò\ã ~ ò---------------------------- ÃÏÒ

-^

1         _|/|   1        1    1   1 1   11II       1    1   1    1   1 1       1          1111         1    1   1 1   11II            1   1    1   1 |\|          1111

Î

____ X______ JUX_________ LXXLJJX_______ LLL11___________ X________ LUX______ CXXUJJX____________ LL11 L\-L_______________ L u -1

/            iii             i                   i                                                         \.

ø1

/     i i i     i        i                          V

------ -UC _4|44------------------ 1— —1- —1- 1— -1—1 1—P--------- l-PPXPI------------ X------------- LUX-------- p p p p J4 p--------------------- p p p p |----------------- ó---------- ó\p

1ϰ

____ JJ_______ LUX_______ LXXUJJX________ LLL11I____________ X________ LUX_____ CXXUJJX__________ LLllI______________ L______ L uV

------ /-------------- XI-------------- 1- X X 4 4 X------------------ 1-Û- + + 1— +------------------------- XI-------------- 4 X X 4 4 X----------------------- hhll---------------------- V---------- LUX

----- fX------------- ÃÏÒ----------- ÃÒÒÃÏÃ------------ 1 - Ã Ã T T 1-------------- T------------- ÃÏÒ-------- ÃÒÒÃÏÃ---------------- ÃÃÒÒ1------------------ ã---------- ÃÏÒ

-Yt----------------- LUX----------- ÃÒÒÃÏ1Ò------------ l-CCTll------------ T------------- LUX-------- CTTCtlX------------------ CCT1I------------------ L---------- LUX

- A P--------------- LUX----------- p p p p J4 p----------------- l-ppppi------------ p------------- LUP-------- pppppp------------------- ppppi-------------- ó---------- LUP

/     1               1  1 1    1            1      1    1   1     1 1 II           1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             1      1    1   1     1 1 II                  1    1      1    1   1           1               1  1 1    1

/ - +---------------- LUX----------- 1- X X 4 4 X------------------ 1-Û- + + 1--------------- +------------- LUX-------- 4 X X 4 4 X----------------------- 4 4 X + 1---------------- h---------- LH4

'          1               1  1 1    1            1      1    1   1     1 1 II           1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             1      1    1   1     1 1 II                  1    1      1    1   1           1               1  1 1    1

1               1  1 1    1            1      1    1   1     1 1 II           1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             1      1    1   1     1 1 II                  1    1      1    1   1           1               1  1 1    1

1               1  1 1    1            1      ........................................................ 1           1      1    1      1    1   1           1               1  1 1    1             ............................................................ 1                  1    1      1    1   1           1               1  1 1    1


10


10


10


10                 10

Frequency, [Hz]


10


10


10


Ðèñ. 4a. Ñêîðîñòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà øèðîêîïîëîñíîãî äàò÷èêà SK-1.


10

10'

10

10

10


4

Velocity Responce of Broadband Sensor with taking in account Capacitor change

--------- Ã------- ÃÒÒ1---------------- 1------ ÃÒÒ1----------------- 1------ 1------ ÃÏ1------------- Ã 1-------- 1Ï IT------------- Ã 1-------- 1ÏÒ-------------- rrnrn-------------------- ÒÒÃÃÃ

--------- L------- l-PPI----------------- 1------ |_pp]----------------- 1------ |------- UJ---------------- p|--------- |Ö |p-------------- p|--------- 1 J4 p------------ ppppp------------------ ppppj-

--------- ã------- I--T- + I-------------- 1------ ÃÕÕ1----------------- 1------ 1------ Ø----------------- Ã1-------- 1 41+------------- hi--------- ØÕ--------------- 4 4 4 4 H--------------------- + + 4 4 1

--------- L------- I--L- + I-------------- 1------ ÃÕÕ1----------------- 1------ 1------ Ø----------------- Ã1-------- 1 4 1+------------ hi--------- ØÕ--------------- 4 4 4 4 4--------------------- + + 4 4 1

______ L____ l_ 1 1 1_________ 1____ LIU____________ 1____ LIU_______________ LLJLII1_______________ LLJJJ1____________ 1 1 J 1 LI______________ llLtl

1           1       1     1   1            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1 1                   1    1   1     1    1

______ L____ Lll_____________ 1____ l_ 1 1 )__________ 1____ 1____ UJ__________ Ñ 1_____ IUI1__________ LI______ Ø1__________ 11U1U_______________ 11CU1

ç

1           1       1     1   1            1           jJ^'TT............................................................. 1           IIì                   '    """ÃÃÃÃÒ..................................... +—*V. 1       III    1                   1    1      1  1    II                   1    1   1     1    1

--------- ã —i- + + i— -xp1 -i-xxi------------------------------------- 1 — i—m------------------------ l-i—ihi+ — -üÒ>5^÷------------------------------------- 4 4 4 4 4--------------------- + + 4 4 f

à         1~ Ò Ò 1        #        Ã Ò Ò 1           1          ÃÒ11                 ÃÏÏ1Ò               ÃÑÏ ããã×              ÃÒ1ÃÏ               ÒÒÃÃÃ

1        1    1   1 1   Jfi        1    1   1 1        1        1    1   1 1             1   1    1 1111             1   1    1 11  1 '-^     1   1    1 1  11             1   1 1   1   1

2

1        1    1   1 1   /1        1    1   1 1        1        1    1   1 1             1   1    1 1111             1   1    1 11  1     "V    1   1    1 1  11             1   1 1   1   1

--------- ã —|-òò \-$- -1 —ãòõ!---------------------------------------- 1 — 1—1- —1- -1-------------- I- 1—iiTiT------------------ ì—øõ —\è- -1— —1 -1— 1—ã--------------------------- Ò Ò Ñ t Ã

1      1    1  1 \?   1      1    1  1 1      1      1    1  1 1          1  1    11111          1  1    111 1        ^sl i   i i i i          1  1 1   1 1

à          ÃÒò|        1           ÃÒÒ1            1           1       ÃÏ1                   à 1       f ÃÒ IT"                 à 1         ÏÒ                 "fV" ÏÒÏ                 ÒÒÃÃà 1          1      1    1f          1          1      1    1   1           1          1      1    1   1                 1    1      1 1 11 1                 1    1      1 1 1   1                 1   ?Û 1 1   11                 1    1   1    1    1

1        1    1   Jf 1        1        1    1   1 1        1        1    1   1 1             1   1    1 1111             1   1    1 11  1             1   1 \ 1 II             1   1 1   1   1

--------- ã------- 1-+/|----------------- 1------ I-XXI------------------ 1------ 1------ LUH------------ 1- 1------- 1 È-14----------- Û--------- ^ÃÍÕ------------- +- +- PV Í------------------- + + L--b4

--------- L------- 1 - +?+ 1------------ 1------ I-XXI------------------ 1------ 1------ LUH------------ 1- 1------- 1 È-14----------- û—ØÕ---------------------- f f ÷ +-\í---------------------- + + 1- -Ü f

1        1    f 1 1        1        1    1   1 1        1        1    1   1 1             1   1    1 1 1 1 1             1   1    1 1 1  1             è    ì  i;            i   i i   i   i

--------- L------- 1-Õ 11--------------- 1------ I-XXI------------------ 1------ 1------ LPJ------------ Ñ 1------- 1 1411----------- PI--------- 1144------------- J-J-4J- UlV----------------- 1 1 Ñ P 1

--------- L------- 1 -Vl 11-------------- 1------ UXXI----------------- 1------ 1------ LPJ------------ Ñ 1------- 1Ñ 11------------ PI--------- 1141                          ÐÐ-1ÐÖ _'-- _ P P Ñ P 1

1           \£II            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1         \^   1    1   1     1    1

1          f          II            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1              '',11111 1         /           II            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1                  '-Jill

1

1       /l            II            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1                     l\l   1     1    1 1     f   1            II            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1                     1   \j     1    1 1   /    1            II            1           1       1     1   1            1           1       1     1   1                   1    1       1 1 1 1 1                   1    1       1 1 1    1                   1    1      1  1    1                     II \l    1

  1. +50% Ñ
  2. +30% Ñ
  3. +15% Ñ

¦             Nominal

-15% Ñ

-30% Ñ


Ðèñ. 46. Èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ïðè âàðèàöèÿõ âåëè÷èíû êîíäåíñàòîðà îáðàòíîé ñâÿçè.


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       309        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

Velocity Responce of Broadband Sensor with taking in account R   change


¦¨1 ¦s"


10                 10

Frequency, [Hz]


Ðèñ. 4â. Èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ïðè âàðèàöèÿõ âåëè÷èíû ïðîïîðöèîíàëüíîãî ðåçèñòîðà îáðàòíîé ñâÿçè.


10

10

10

i ç


Velocity Responce of Broadband Sensor with taking in account R. change

::i:::rrt:i ziziz znbzizzdzizlzzizzzznlzzizzzLnlzzzzzzLidlzziziziLdi±

-------- L---------- -Li------------- h-l-MHtil-------- h--------- 1 Ll------------ h--------- ML ti------- +------------ IHLI----------- h--------- IHLt-------- J- H-------- 1 H tt

1                  II              1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1               1  1    1 1             II        1  1 1 1 1

4                 LL_L     1    IJLJJL       _L            LLIL            _L            ULL            1            JLL            _L            LLU            LI4ULL II                                             1 1                  1                       1 1                                                                                                  1

II                                             1 1                  1                       1 1                                                                                                  1 II                                             1 1                  1                       1 1                                                                                                  1

II                                             1 1                  1                       1 1                                                                                                  1

1    I-—a-*................              II                  .............                                                                                                   1

____ L_____ LJ_______ L _ I^^TLJ 1______ L_____ ILU______ L_____ ILL _^T_SU LL___________ L_____ ILU_____ L _l _ 4 U LL

IZZZZZZZZZ Õ~Æ- IZZZILZZZZZZIZZZZZZZZDZZZZZ 4'?: DZZZZZZLUZZZZIZZDEZ

-------- r----------- r i----------- Jr l_n rr11------------------------ r---------- ' rM------------- r---------- ' r ï — T------------------ ' r'p~----------- r           ' r n — r_l —rnrr

4                 L L       -ÆIILLLILL            LLIL            _L            ULL            1            ULL'-.-L            LLU            LIUULL U                 L L       J§L     1    1L L Ll L       _L            LLIL            _L            ULL            1            JLU     ''•,!            LLU            LIUULL 1                  1    1     /Ø1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1          V              1  1    1 1             II        1  1 1 1 1 1                  1    1   1Ø1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             V          1  1    1 1             II        1  1 1 1 1

____ L_____ J_ JJrtf_ J____ l_l_l L. U 1____ L_____ IHIJ______ L_____ ILL____ _L______ ILL______ L _V^ ULU_____ J_ _l___ L U LL

1                  1    /r        1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1        \ 1  1    1 1             II        1  1 1 1 1

i            i jm       i    i   i i i   111       i          i i i i          i          i i  11         i          i i   11         i         Vim         ii     i i i 11 1            j/pi       1    1   1 1 1   111       1          1 1 1 1          1          1 1  11         1          1 1   11         1           '"-.II         II     1 1 1 11

Z                7M 1          ZIIZZZIZZ            ZZIZ            Z            ZZD            Z            ZLD            Z            Z Ø            Z     1      IDI

-------- r — ~Jmv '--------------- ã -1 -14 r n i------------ ã---------- 1 "HI i-------------- ã---------- irn — ò------------------ inn-------------- ã           IH hV— ò -i —Ã HI rr

U            XjF11          -LIULLILL            LLIL            _L            ULL            1            ULL            _L            ULu\lIUULL U          4Ø- L\         LIULLILL            LLIL            _L            ULL            X           ULL            X           ULU    \l     1      U U LL 1       jm 1    II           1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1               1  1    1 1         \      1        1  1 1 1 1 1      \jS 1 III           1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1               1  1    1 1            1*4 1        1  1 1 1 1 U _/âà   LLI          1     1    IJLJJL       J_            LLIL            _L            ULL            1            ULL            J_            ULU            1  V- U U LL 1   1Ø\      III           1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1               1  1    1 1             1      l\   1  1 1 1 1 i/jr         III          1      1    1   1 1    1 1 1          1             1 1 1 1             1             1   1   1 1           1              1 1    1 1            1             1 1   1 1            II   \ 1 1 1 1 JM          L 11          1     1    IJLJJL      I            JLIL            _L            ULL            J_            ULL            _L            ULU            J_l      uVl LL /p.            4-4-1          -LII4HHIH4-            -4 4 4-            4-            4HJ-I            4-            4HJ-I            X           4ÍÖ            _UI4 |ZrJ4-_jM              Ãà           Ò114ÃÃÍÒ            4 Ï Ã            T            4ÃÏ            T            4ÍÏ            T            4ÍÃÒ            Ò14ÏÃ\

_ ÓØ______ LLI______ L-LULLI_________ L_____ 1 -Ll J______ L_____ ILL____ X______ ILL_______ L_____ ILU_____ L_l_____ IUL

/ر                L L\         LIIJHJJLL            JLIL            J_            ULL            _L            ULL            _L            ULU            LIUULL M&\                  III           1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1               1  1    1 1             II        1  1 1 1 1

'gf    1                  III           1      1    1   1  1    1 1 1           1               1  1 1 1               1              1   1    1 1             1               1  1    1 1             1               1  1    1 1             II        1  1 1 1 1

F_U_______ LLI______ L-I-ULLI_____ L_____ 1 -Ll J______ L_____ ILL____ X______ ILL_______ L_____ ILU_____ L_l_____ LULL

.;       \                III          1      1    1   1 1    1 1 1          1             1 1 1 1             1             1   1   1 1           1              1 1    1 1            1             1 1   1 1            II       1 1 1 1 1

'         1                III          1      1    1   1 1    1 1 1          1             1 1 1 1             1             1   1   1 1           1              1 1    1 1            1             1 1   1 1            II       1 1 1 1 1

I                ill          ill...........................................................................................................               I I I I              I             I   I   I I            I              I I    I I            I              I I   11            ll       I I I I I

10"

10

10

10

10

10                  10

Frequency, [Hz]


¦

+50%

Ri

¦

+30%

Ri

¦

+ 15%

Ri

.........

-15%

R

--------

-30%

Ri


Ðèñ. 4ã. Èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ïðè âàðèàöèÿõ âåëè÷èíû ðåçèñòîðà èíòåãðàòîðà îáðàòíîé ñâÿçè.

Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       310        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf


Î


þ4

Velocity Responce of Broadband Sensor with taking in account a, change

r            f fil        f       i    ~r ~ri I        r            ttI        I             ã "ill        '        riil        I        i    ã ~H        i - ã ã t z -

--------- i------------ -h -hi------------ i —i- + +-i i------------------- r----------- t- + i-------------- 1------------- h -hi----------- 1 — i-4-ri-------------------- 1 — i—i -t -i------------------ i-MM-r-f-

à                T Til            à          l"TTII           à                TTI           I                   à Til            I           ÏÒÒ1           1            1       à T 1           1 " à à T Z ~

i             i   i è                i    i   111        i             ill        i             i   i è        i        i                            i    i   i  i        i    i   i    i   i

þ3

i             i   i è                i    i   111        i             ill        i             i   i è        i        i                            i    i   i  i        i    i   i    i   i

--------- 1----------- -H-HI------------ 1------ I- + -HI--------------- 1---------- -H + 1------------ 1------------- 1-4-11-------- 1------ 1- 4- -H------------- 1------ 1----- 1 -Û----------- 1-HH-rH-

1             1   1II                1    1   111        1             III        1             1   1II        1        1                            1    1   1  1        1    1   1    1   1

--------- ã----------- -ã- -HI----------- 1------ I- + -HI--------------- ã----------- -Ã--Ã-1---------- 1------------- h 111--------- 1------ M 1 1 1-------------- 1------ 1----- 1 1 -1--------- 1-HH-rH-

1             1   1II                1    1   111        1             III        1             1   1II        1        1                            1    1   1  1        1    1   1    1   1

______ L_______ J_J_II_______ l_ ^f_ _LJ_II___________ L_______ J__L1_______ 1_________ LJ.IL Ej^&gSJZ 1__________________ 1____ 1___ I _L J______ l_LL_L_L_L

:zzzzzzzizzz z-*ziz zzizzzzzzzzzzzzzzz ziz z z z zr*3^SNc z zzzzzzzzzzzzzz:

--------- ã----------- -H-MI----------- ~\f- — 1------------- h -I-I 1--------- 1------------ -H -f 1------------ 1------------- h-HI--------- 1------ 1-  ^tt^"1---------------------- 1----- 1- —I" -1---------- l-HHH-H-

1                   1    1 11         J          1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 11            1           II !"14j&kV           1       1    1    1           1       1    1      1     1

i         i i è   Ãi   i 111     i         iii     i         i i è     i     ii    ;**5v^4   i   i i i     i   i i   i i

þ2

1                   IMI**               1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 11            1           III    *^«Ã×    1       1    1    1           1       1    1      1     1

--------- {------------ t+lr-.M---------------- I- + -HI---------------- {----------- -Ã--Ã-1---------- 1------------- h-HI--------- 1------ M-h-hl----------- *%v\K 111----------------------- 1 - H H 1 1 -

i           i  111 /           i    i  111       i           iii       i           i   111       i       iii       '*>!«Ë    '         i    i  i    i   i

--------- \------------ -H-Hlh*--------- 1------ I- + -HI--------------- \----------- -H + l------------- 1------------- h-HI--------- 1------ M-h-hl--------------- 1  "^TO^ "+ "1---------------- Mhh-M-

1                   1    l/                      1       1    III           1                   III           1                   1     III            1           III           1         VWlX1    '           1       1    1      1     1 1                   1    \t\                        1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 II            1           III           1            ^M|\ '           1       1    1      1     1

______ L_______ J_/l_________ 1____ 1_ _l_ _l_l 1________ L_______ J__LI______ 1_________ LJ.II_______ 1____ L_L_LJ_________ 1____ ÌÃ^éÄí____________ L L J Ji.

: z z z z z z/bz zzzzizzzizzzzzzzzzzzzzzzzizzzzzizzzzzzzzz ò^âËò: z z z z z z:

--------- \------------ -j/-Hi------------- 1 —I- + -HI------------------ \----------- -H + i------------- 1------------- h-Hi----------- 1 — i--h-hi------------------ 1 — i—i *a\\-i -hh-n-

à              / Til           1          à T Tl 1          à              TTI          1                 à Til           1          à TTI          1           ÃÒ   ''f^VLV ~r r T ~f "

i           f\   111        i        i    i   111        i             iii                         iii                i           i        i        i    i   111 'vG^V  i   i    i   i

þ1

l          /1   i è         l        l     l   111        l              ill                           ill                  l            l        l         l     l   111   *^o\j   1     1   1

--------- 1------- i- -H -HI------------- 1------ I- + -HI--------------- \----------- -H + 1------------ 1------------- h -til----------- 1------ M-h-hl--------------- 1 — 1—1 -hit-     *'*VbV i- -+ H- -

i      /    i   ii i       i       i    i  111       i            iii                       iii               i          i       i        i    i  111      ''"^viV '   '

--------- I-/--H-HII---------------- 1------ I- + -HI--------------- 1---------- t t 1--------------- 1------------- h -til----------- 1------ M-h-hl--------------- 1------ 1----- 1 -tH---------- 1 ^^ÿË^!- M -

i   ;        i   111        i        i    i   111        i             iii                         iii                i           i        i        i    i   111        ii "»&?V

______ if_______ _L -LI 1______ I_____ 1_ _l_ _l_l 1________ L_______ L-LI________ 1_________ L _LM______ 1____ LL-LI___________ 1____ 1___ I _LM______ l_L l-*1^|\

______ L;_______ _L_LII_______ I_____ l_J__LII_________ L_______ _LJ_I______ 1_________ LJ.II_______ 1____ L_L_LJ_________ 1____ 1___ 1 _L 1J________ ^_L Ll^^j^

- - ~f---------------- i" "Ml 1----------- 1------ 1- T 1-1 1----------- \----------- 1-1-1------------ 1------------- h ill------------ 1------ 1— -I" —I" 1--------- 1------ 1----- 1" —I-I-I----------- l-MMi^

/                  1    1 II            1           1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 II            1           1       1     1   1           1            1       1    1 1 1           1       1    1      1     7

- 1                   1    1 1 1            1           1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 1 1            1           1       1     1   1           1            1       1    1 1 1           1       1    1      1     1 T«

-ò0

/                      1    II1            1           1       1    1 II           1                   III           1                   1     1 11            1           1       1     1   1           1            1       1    II1           1       1    1      1     1 1

-/--h---------------- -H-HI------------ 1------ 1- -1- Ii 1------------ 1---------- -H -1- 1---------- 1------------- h-HI--------- 1------ I- -h -1- 1------------ 1------ 1----- 1111---------- 1 - M M i" -Ö-

;        I                   I    I II            I           I       I    I I I           I                   III           I                   I     I II            I           I       I     I   I           I            I       I    I I I           I       I    I      I     I I

/-------- \------------ 1- Mil------------ 1------ I — -M -Ml I---------- \----------- ttl-------------- 1------------- 1" "til---------- 1------ H111---------------- 1------ 1----- h -1-11----------- M|-h11|-

1                   1    1 II            1           1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 II            1           1       1     1   1           1            1       1    1 1 1           1       1    1      1     1 1 1                   1    1 II            1           1       1    1 1 1           1                   III           1                   1     1 II            1           1       1     1   1           1            1       1    1 1 1           1       1    1      1     1 1 I                   I    I II            I           I      I    I I 1           I                   III           I                   I     I II            I           I      I     I   1           I            I       I    I I 1           I       I    I      I     I I


  1. +50% a
  2. +30% a, -+15% a
  3. Nominal '¦'-15% a '¦' -30% a


10


10'


10


10"                  10

Frequency, [Hz]


10


10


10


Ðèñ. 4ä. Èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ïðè âàðèàöèÿõ âåëè÷èíû êîíñòàíòû ïåðåìåùåíèé ïðåîáðàçîâàòåëÿ.


10   p^


Velocity Responce of Broadband Sensor with taking in account M change

10                  10

Frequency, [Hz]


Ðèñ. 4e. Èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ïðè âàðèàöèÿõ âåëè÷èíû ìàññû ìàÿòíèêà.


Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       311        http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

Velocity Responce of Broadband Sensor with taking in account parameters change


+ 15% All Parameters

Nominal

-15% All Parameters

Top Limit

Low Limit


10"4            10"3             10"2            10"1             10°             101              102              103

Frequency, [Hz]

Ðèñ. 4æ. Íàèõóäøèé ñëó÷àé. Èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ñåéñìîìåòðà ïðè óõîäå âñåõ ïàðàìåòðîâ ñåéñìîìåòðà íà ± 15%. Äîïóñê ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè +/- 20% îáîçíà÷åí êðàñíûìè ëèíèÿìè.

Âûâîäû

 ðåçóëüòàòå àíàëèçà ïðèâåäåííûõ ãðàôèêîâ ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ðàçðàáîòàííûé ñåéñìîìåòð îáëàäàåò óñòîé÷èâîé ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèåé â ðàáî÷åé îáëàñòè ñêîðîñòåé [20]. Õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñÿò îò ñîáñòâåííîãî ïåðèîäà ìàÿòíèêà è ñîïðîòèâëåíèÿ êàòóøêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

Âîçìîæíûå èçìåíåíèÿ ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòàíäàðòíûõ êîìïîíåíòîâ ñ 15% òî÷íîñòüþ íå ïðåâûøàþò ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîãî èçìåíåíèÿ ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ïðèíÿòîãî íà óðîâíå ±20% (ñì. ðèñ.4æ). Èç ýòîãî ñëåäóåò, ÷òî â ñåéñìîìåòðå òèïà SK-1 âîçìîæíî â ïðèíöèïå èñïîëüçîâàíèå êîìïëåêòóþùèõ ñ ðàçáðîñîì ïàðàìåòðîâ (íîìèíàëîâ) âïëîòü äî 15%, ÷òî ÿâëÿåòñÿ õîðîøèì ðåçóëüòàòîì äëÿ òàêîãî òèïà ïðèáîðîâ. Âëèÿíèå ìåñòà óñòàíîâêè è ñðåäíåé òåìïåðàòóðû â ìåñòå ýêñïëóàòàöèè ñåéñìîìåòðà áóäåò ñêàçûâàòüñÿ íà ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ïðèáîðà êðàéíå íåçíà÷èòåëüíî.

Îäíàêî ñëåäóåò îñîáî îòìåòèòü, ÷òî ïîëó÷åííûå çäåñü ðåçóëüòàòû íàïðÿìóþ çàâèñÿò îò âûáðàííîé ñõåìû ïðèáîðà, è âî ìíîãèõ êîíñòðóêöèÿõ äîñòè÷ü ïîäîáíîé óñòîé÷èâîñòè ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè áóäåò âåñüìà íå ïðîñòî [12, 13, 20].  ñâÿçè ñ ýòèì, ñëåäóåò åùå ðàç ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïðè ñîçäàíèè êàæäîé íîâîé êîíñòðóêöèè ñåéñìîìåòðà íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü àíàëèç êðèòè÷íîñòè ïåðåäàòî÷íîé ôóíêöèè ê âàðèàöèÿì ïàðàìåòðîâ.

Ëèòåðàòóðà

  1. Àíóôðèåâ È.Å., Ñìèðíîâ À.Á., Ñìèðíîâà Å.Í. MATLAB 7. ÑÏá.: ÁÕÂ-Ïåòåðáóðã. 2005. Ñ. 1104.
  2. Ãîëüäøòåéí   Â.Ë.,   Òóðëîâ   Ï.À.,   ßìïîëüñêèé   A.M.    Ýêñïëóàòàöèÿ   öèôðîâûõ ñåéñìîðàçâåäî÷íûõ ñòàíöèé «Ïðîãðåññ». Ì.: Íåäðà. 1986. Ñ. 144.

Ýëåêòðîííûé íàó÷íûé æóðíàë «ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÎ Â ÐÎÑÑÈÈ»       312        http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2008/026.pdf

3.   Ãðàâèðîâ Â.Â., Êèñëîâ Ê.Â. Ëåãêèé ñåéñìîìåòðè÷åñêèé ñòåíä äëÿ îïðåäåëåíèÿ À×Õ

âåðòèêàëüíûõ ñåéñìîäàò÷èêîâ. // Àêòèâíûé ãåîôèçè÷åñêèé ìîíèòîðèíã ëèòîñôåðû

Çåìëè. Ìàòåðèàëû 2-ãî Ìåæäóíàðîäíîãî ñèìïîçèóìà 12 - 16 ñåíòÿáðÿ 2005 ã.

Àêàäåìãîðîäîê, Íîâîñèáèðñê. Íîâîñèáèðñê: Èçä-âî ÑÎ ÐÀÍ. 2005. Ñ.446-449.

  1. Ãðàâèðîâ Â.Â., Êèñëîâ Ê.Â., Êîëåñíèêîâ Þ.À., Ñåðåãèí Â.Í Èñïîëüçîâàíèå íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêîãî ïîòåíöèàëà â îáëàñòè àâèàöèîííûõ ñèñòåì â ïðîáëåìå ìîíèòîðèíãà ñåéñìè÷íîñòè: ñîçäàíèå ïîäñïóòíèêîâîé ìàëîàïåðòóðíîé ãðóïïû ñåéñìè÷åñêèõ ñòàíöèé äëÿ îïåðàòèâíîãî ìîíèòîðèíãà ðåãèîíàëüíîé ñåéñìè÷íîñòè ñ öåëüþ ïðîãíîçà çåìëåòðÿñåíèé. // Èòîãîâûé òåõíè÷åñêèé îò÷åò ïî ïðîåêòó ¹1539. Ì.:ÌÍÒÖ. 2003. Ñ. 210.
  2. Ãóùèí Â.Â., ×åðíîâ Â.Â. Îñîáåííîñòè óñòàíîâî÷íîãî ðåçîíàíñà ñåéñìè÷åñêèõ ïðèáîðîâ. // Ìàòåðèàëû Ïÿòîé íàó÷íîé êîíôåðåíöèè ïî ðàäèîôèçèêå, ïîñâÿùåííîé 100-ëåòèþ ñî äíÿ ðîæäåíèÿ À.À. Àíäðîíîâà. 7 ìàÿ 2001 ã. Íèæíèé Íîâãîðîä. Í.Íîâãîðîä. 2001. Ñ. 252-253.
  3. Äüÿêîíîâ Â.Ï. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6R â ìàòåìàòèêå è ìîäåëèðîâàíèè. // Ñåðèÿ «Áèáëèîòåêà ïðîôåññèîíàëà». Ì.: ÑÎËÎÍ-Ïðåññ. 2005. Ñ. 576.
  4. Êåòêîâ Þ.Ë., Êåòêîâ À.Þ., Øóëüö Ì.Ì. MATLAB 7: ïðîãðàììèðîâàíèå, ÷èñëåííûå ìåòîäû. ÑÏá.: ÁÕÂ-Ïåòåðáóðã. 2005. Ñ. 753.
  5. Êîçëîâ Â.À., Ñàôðîíîâ Ì.Â. Ñîáñòâåííûå øóìû ìîëåêóëÿðíî-ýëåêòðîííûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé. //Æóðíàë òåõíè÷åñêîé ôèçèêè. Ì. 2003. Ò. 73. âûï. 12. Ñ.81-84.
  6. Êîëåñíèêîâ Þ.À., Ìàöèåâñêèé Ñ.À. Øóìû âåðòèêàëüíûõ äëèííîïåðèîäíûõ ñåéñìîìåòðîâ è ìåòîäû èõ óñòðàíåíèÿ. // Òåîðèÿ è àíàëèç ñåéñìîëîãè÷åñêèõ íàáëþäåíèé//Âû÷èñëèòåëüíàÿ ñåéñìîëîãèÿ: Âûï. 12. Ì.: Íàóêà. 1979. Ñ.125-144.

10.  Ëèíüêîâ Å.Ì. Ñåéñìè÷åñêèå ÿâëåíèÿ. Ë.: Èçä-âî ËÃÓ. 1987. Ñ. 248.

  1. Ìåéêèí Äæ., Õàòòîí Ë., Óýðäèíãòîí Ì. Îáðàáîòêà ñåéñìè÷åñêèõ äàííûõ. Òåîðèÿ è ïðàêòèêà. Ì.: «Ìèð». 1989. Ñ. 216.
  2. Ðûêîâ À.Â. Ìîäåëèðîâàíèå ñåéñìîìåòðà. Ì.: ÎÈÔÇ. 1996. Ñ. 109.
  3. Ðûæîâ À.Â. Ñïîñîáû óìåíüøåíèÿ çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèõ ñåéñìîïðèåìíèêîâ îò òåìïåðàòóðû. //  êí. «Ïðèêëàäíàÿ ãåîôèçèêà». Âûï. 129. Ì.: «Íåäðà». 1995.Ñ.64-69.
  4. Ôåîôèëàêòîâ Â.Ä. Ïîìåõè â äëèííîïåðèîäíîé ñåéñìîìåòðèè. Ì.: Íàóêà. 1977. Ñ. 100.
  5. Holcomb L.G., Hutt C.R. Test and Evaluation of the GURAPL Systems CMG - 3S Broadband Borehole Deployable Seismometer System. // Open-File Report 91-282 Albuquerque. New Mexico. 1991. P.25.
  1. Kolesnikov Yu.A., Kislov K.V., Paquet P., Snissaert M. Development of new very broadband seismometer type KSP // Proc. Of Fall AGU Meeting. San Francisco. USA. 1997. P. 15.
  2. Peterson J., Hutt C.R., Holcomb L.G. Test and Calibration of the Seismic Research Observatory. // Open-File Report 80-187 Albuquerque, New Mexico, 1980, P. 86.

18. Ruscak S., Singer L. Using Histogram Techniques to Measure A/D Converter Noise. //

Analog Dialogue. Vol. 29-2. 1995. P. 25-42.

19.  Standard for Seismometer Testing // A Progress Report. USGS Albuquerque

Seismological Laboratory. New Mexico. USA. 1990. P. 79.

20.  Wi eland E., Stein J.M. A digital very-broad-band seismograph // Ann. Geophys. Ser. B.

1986. Vol. 4. N3. P. 227-232.

 




© 2011 www.dissers.ru - «Áåñïëàòíàÿ ýëåêòðîííàÿ áèáëèîòåêà»

Ìàòåðèàëû ýòîãî ñàéòà ðàçìåùåíû äëÿ îçíàêîìëåíèÿ, âñå ïðàâà ïðèíàäëåæàò èõ àâòîðàì.
Åñëè Âû íå ñîãëàñíû ñ òåì, ÷òî Âàø ìàòåðèàë ðàçìåù¸í íà ýòîì ñàéòå, ïîæàëóéñòà, íàïèøèòå íàì, ìû â òå÷åíèè 1-2 ðàáî÷èõ äíåé óäàëèì åãî.