SU1265670A1 - Method of calibrating seismometers and vibration meters - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области сейсмометрии и виброметрии, предназначено дл  калибровки сейсмометров и виброметров и позвол ет повысить точность калибровки. Дл  этого используют вспомогательную инертную массу, которую привод т в движение в процессе калибровки и многократно измер ют рассто ние от нее до платформы , на которой укрепл ют калибруемый прибор. Данные измерейий обрабатывают в вычислительном устройстве, которое определ ет путем усреднени  параметры движени  массь. Колебани  платформы определ ют по отношению к движению массы, которое может быть свободным падением одного или систе№ 1 тел или свободными затухающими коS лебани ми ма тника. Система, отсчита (Л на  таким образом,  вл етс  инерциальной и свободной от помех, что повьшает точность калибровки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the field of seismometry and vibrometry, it is intended to calibrate seismometers and vibrometers and allows to increase the accuracy of calibration. For this purpose, an auxiliary inert mass is used, which is set in motion during the calibration process and the distance from it to the platform, on which the calibrated instrument is fixed, is measured. Measurement data is processed in a computing device, which determines by averaging the motion parameters of the mass. The oscillations of the platform are determined with respect to the movement of the mass, which can be the free fall of one or the sys- tem of bodies 1 or the free decaying cobalt of an antenna. The counting system (L on this way is inertial and free from interference, which increases the calibration accuracy. 4 Cp f-crystals, 1 ill.

Description

Изобретение относится к сейсмическим измерениям и измерениям вибраций, а более конкретно к способам калиб- . ровки сейсмометров и виброметров.The invention relates to seismic measurements and vibration measurements, and more particularly to methods of calibration. seismometers and vibrometers.

Цель изобретения - повышение точ- 5 ности калибровки путем учета возмущающих движений платформы, а также выполнение калибровки в полевых условиях или упрощение конструкции.The purpose of the invention is to increase the accuracy of calibration by taking into account the disturbing movements of the platform, as well as performing calibration in the field or simplifying the design.

На чертеже представлена блок-схе- Ю ма устройства для калибровки сейсмометров и виброметров, реализующего предлагаемый способ.The drawing shows a block diagram of a device for calibrating seismometers and vibrometers that implements the proposed method.

Устройство содержит инертную массу 1, платформу 2, регистратор 3, вы- 15 числительное устройство 4 (ЭВМ), исследуемый прибор 5, ,The device contains an inert mass 1, platform 2, recorder 3, computer 15, computer 4, the device under study 5,,

Инертную массу 1 устанавливают так, чтобы колебания платформы не влияли на движение инертной массы 120 или были бы минимальны. Регистратор 3 устанавливают для измерения в заданном направлении (например, горизонтальном или вертикальном) движении инертной массы 1 относительно 25 платформы 2. Регистратор 3 связан с вычислительным устройством 4. Исследуемый прибор 5 устанавливают на платформу 2, информацию с прибора 5 направляют в вычислительное устройст- 30 во 4.The inertial mass 1 is set so that the oscillations of the platform do not affect the movement of the inertial mass 120 or would be minimal. The registrar 3 is installed for measuring in a given direction (for example, horizontal or vertical) the movement of the inert mass 1 relative to platform 25 2. The recorder 3 is connected to the computing device 4. The test device 5 is installed on the platform 2, information from the device 5 is sent to the computing device 30 at 4.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

. Инертную массу 1 приводят в движение 'относительно платформы 2, пока- ₃₅ |3ания регистратора 3, а именно время движения инертной массы 1 и расстояние между инертной массой 1 и платформой 2, направляют в вычислительное устройство 4, в которое также направляют показания исследуемого прибора 5.. 1 the inertial mass is driven 'relative to the plate 2, ₃₅ poka- | 3aniya recorder 3, namely the movement of the inertial mass 1, and the distance between the inertial mass of the platform 1 and 2, is sent to the computer unit 4, which also direct readings of the test instrument 5 .

Вычислительное устройство 4 обрабатывает полученную информацию,вклю- ⁴$ чая анализ информации на ее пригодность к обработке, исключение отдельных ошибочных измерений, вычисление параметров траектории инертной массы 1 в инерциальной системе координат при свободном падении инертной массы 1 или при затухающих собственных колебаниях инертной массы 1, вычисление перемещений платформы x(t), исходя из соотношения x(t) = L(t) - R(t), где L(t) - траектория движения вспомогательной инертной массы относительно основания;Computing device 4 processes the obtained information, including $ ⁴ analysis of information on its suitability for processing, elimination of individual erroneous measurements, calculation of the parameters of the trajectory of inertial mass 1 in an inertial coordinate system with a free fall of inertial mass 1 or with damped natural vibrations of inertial mass 1, calculation of platform displacements x (t) based on the relation x (t) = L (t) - R (t), where L (t) is the trajectory of the auxiliary inert mass relative to the base;

R(t) - траектория движения вспомогательной инертной массы относительно инерциальной системы координат, а также калибровку исследуемого прибора 5.R (t) is the trajectory of the auxiliary inertial mass relative to the inertial coordinate system, as well as the calibration of the device under study 5.

При этом число единичных измерений расстояния L(t) должно быть значительно больше числа параметров,определяющих траекторию инертной массы 1 в инерциальной системе координат. Параметры траектории инертной массы 1 определяют из решения системы уравнений, содержащей уравнений значительно больше числа определяемых параметров траектории. Систему уравнений решают например, по способу наименьших квадратов.Moreover, the number of unit measurements of the distance L (t) should be significantly larger than the number of parameters that determine the trajectory of the inertial mass 1 in the inertial coordinate system. The parameters of the trajectory of the inertial mass 1 are determined from the solution of the system of equations containing equations much more than the number of determined parameters of the trajectory. The system of equations is solved, for example, by the least squares method.

Представление о возможной точности калибровки по способу можно полу.чить из следующего расчета.The idea of the possible calibration accuracy by the method can be obtained from the following calculation.

При измерении расстояний между инертной массой 1 и платформой 2 интерференционным методом с «источником света с длиной волны ?ι = 0,63 м, одна интерференционная полоса соответствует изменению расстояния в0,3 мкм. При привязке электрических счетных импульсов к интерференционной полосе с погрешностью в 0,01-0,001 полосы, возможно измерение расстояний с погрешностью 0,003-0,0003 мкм. В этом случае погрешность калибровки менее 1% даже при амплитуде колебаний платформы порядка Ί мкм,а при амплитуде колебаний платформы порядка 10 мкм погрешность калибровки менее 0/1%.When measuring the distances between the inertial mass 1 and platform 2 by the interference method with a “light source with a wavelength of? Ι = 0.63 m, one interference band corresponds to a change in distance of 0.3 μm. When binding electric counting pulses to the interference band with an error of 0.01-0.001 bands, it is possible to measure distances with an error of 0.003-0.0003 microns. In this case, the calibration error is less than 1% even when the platform oscillation amplitude is of the order of Ί μm, and when the platform vibration amplitude is of the order of 10 μm, the calibration error is less than 0/1%.

Claims (1)

Изобретение относитс  к сейсмичес ким измерени м и измерени м вибраций а более конкретно к способам калибровки сейсмометров и виброметров. Цель изобретени  - повьшение точности калибровки путем учета возмущающих движений платформы, а также выполнение калибровки в полевых усло ви х или упрощение конструкции. На чертеже представлена блок-схема устройства дл  калибровки сейсмометров и виброметров, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит инертную массу 1, платформу 2, регистратор 3, вы числительное устройство 4 (ЭВМ), исследуемый прибор 5, , Инертную массу 1 устанавливают так, чтобы колебани  платформы не вли ли на движение инертной массы 1, или были бы минимальны. Регистратор 3 устанавливают дп  измерени  в заданном направлении (например, гориЗонтапьном или вертикальном) движении инертной массы 1 относительно платформы 2, Регистратор 3 св зан с вычислительным устройством 4. Исследуемьй прибор 5 устанавливают на пла форму 2, информацию с прибора 5 направл ют в вычислительное устройство 4. Способ осуществл ют следующим образом . . Инертную массу 1 привод т в движе ние относительно платформы 2, пока|3ани  регистратора 3, а именно врем  движени  инертной массы 1 и рассто ние между инертной массой 1 и платформой 2, направл ют в вычислительное устройство 4, в которое также направл ют показани  исследуемого прибора 5. Вычислительное устройство 4 обрабатывает полученную информацию,включа  анализ информации на ее пригодность к обработке, исключение отдель ных ошибочных измерений, вычисление параметров траектории инертной массы 1 в инерциальной системе координат при свободном падении инертной массы 1 или при затухающих собственных колебани х инертной массы 1, вычисление перемещений платформы x(t), исход  из соотношени  x(t) L(t) - R(t), где L(t) - траектори  движени  вспо могательной инертной мае 70 сы относительно основани ; R(t) - траектори  движени  вспомогательной инертной массы относительно инерциальной системы координат, а также калибровку исследуемого прибора 5. При этом число единичных измерений рассто ни  L(t) должно быть значительно больше числа параметров,определ ющих траекторию инертной массы 1 в инерциальной системе координат . Параметры траектории инертной массы 1 определ ют из решени  системы уравнений, содержащей уравнении значительно больше числа определ емых параметров траектории. Систему уравнений решают например, по способу наименьших квадратов. Представление о возможной точности калибровки по способу можно полу ,чить из следующего расчета. При измерении рассто ний между инертной массой 1 и платформой 2 интерференционным методом с источником света с длиной волны i 0,63 м, одна интерференционна  полоса соответствует изменению рассто ни  в0,3 мкм« При прив зке электрических счетных импульсов к интерференционной полосе с погрешностью в 0,01-0,001 полосы, возможно измерение рассто ний с погрешностью 0,003-0,0003 мкм. В этом ,случае погрешность калибровки менее 1% даже при амплитуде к олебаний платформы пор дка 1 мкм, а при амплитуде колебаний платформы пор дка 10 мкм погрешность калибровки менее 0;1%. Формула изобретени  1. Способ калибровки сейсмометров и виброметров, включающей установку калибруемого прибора на платформу, приведение ее в движение, регистрацию показаний калибруемого прибора и измерение перемещений платформы, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности калибровки путем учета возмущ юш;их движений платформы, привод т в движение вспомогательную инертную массу, одновременно с регистрацией показаний калибруемого прибора многократно регистрируют движение платформы относительно движущейс  вспомогательной инертной массы, путем усреднени  вычисл ют параметры траектории этого движени  в инерциальной системе координат а перемещени  платформы измер ют как разность траекторий движени  вспомогательной инертной массы относительно основани  и относительно инерциальной системы координат. 2, Способ по п.1, отличающийс  тем, что вспомогательную инертную массу привод т в колебательное движение относительно платформы. 3..Способ по п.i, отличающий с   тем, что при калибровке вертикальных высокочастотных сейсмо- метров и виброметров вспомогательную 12 0 инертную массу привод т fi состо ние свободного падени . 4.Способ по пп.1-3, о т л и ч а ющ и и с   тем, что в качестве вспомогательной инертной массы используют систему поочередно свободно падающих инертных масс. 5.Способ по пп.1-3, о т л и чающийс  тем, что, с целью выполнеьш  калибровки в полевых услови х и упрощени  способа, калибруемый прибор устанавливают на плиту или фундамент, непосредственно расположенные на грунте.The invention relates to seismic and vibration measurements and more specifically to methods for calibrating seismometers and vibrometers. The purpose of the invention is to increase the calibration accuracy by taking into account the perturbing movements of the platform, as well as performing field calibration or simplifying the design. The drawing shows a block diagram of a device for calibrating seismometers and vibrometers that implements the proposed method. The device contains inertial mass 1, platform 2, recorder 3, computational device 4 (computer), device under study 5,. Inert mass 1 is set so that platform oscillations do not affect the movement of inert mass 1 or would be minimal. The recorder 3 sets the measuring direction in a predetermined direction (for example, horizontal or vertical) movement of the inert mass 1 relative to platform 2, the recorder 3 is connected to the computing device 4. The test device 5 is installed on the platform 2, the information from the device 5 is sent to the computer 4. The method is carried out as follows. . Inertial mass 1 is driven relative to platform 2, while | 3i of recorder 3, namely the time of movement of inert mass 1 and the distance between inert mass 1 and platform 2, are directed to computing device 4, to which the indications of the test are also sent. 5. Computing device 4 processes the received information, including the analysis of information on its suitability for processing, the elimination of individual erroneous measurements, the calculation of the parameters of the trajectory of inertial mass 1 in the inertial coordinate system with its own one drop of inertial mass 1 or when damping eigen-oscillations of inertial mass 1, calculating the movements of the platform x (t), based on the ratio x (t) L (t) - R (t), where L (t) is the auxiliary movement path inert May 70 sy relative to base; R (t) is the trajectory of the auxiliary inertial mass relative to the inertial coordinate system, as well as the calibration of the device under study 5. At the same time, the number of single measurements of the distance L (t) must be significantly greater than the number of parameters defining the trajectory of the inertial mass 1 in the inertial coordinate system . The trajectory parameters of the inertial mass 1 are determined from the solution of the system of equations containing the equations significantly larger than the number of the trajectory parameters to be determined. The system of equations is solved, for example, by the method of least squares. An idea of the possible accuracy of calibration by the method can be obtained from the following calculation. When measuring the distance between the inert mass 1 and platform 2 by the interference method with a light source with a wavelength of i 0.63 m, one interference band corresponds to a change in the distance of 0.3 μm. When the electrical counting pulses are attached to the interference band with an error of 0 , 01–0.001 strips, it is possible to measure distances with an error of 0.003–0,0003 µm. In this case, the calibration error is less than 1%, even with an amplitude of platform vibrations of about 1 micron, and with a platform oscillation amplitude of about 10 microns, the calibration error is less than 0; 1%. Claim 1. Method of calibration of seismometers and vibrometers, including the installation of the instrument to be calibrated on the platform, setting it in motion, recording the readings of the instrument being calibrated and measuring the movements of the platform, in order to improve the accuracy of calibration by taking into account the perturbations of the platform; , the auxiliary inertial mass is set in motion; simultaneously with the recording of the calibrated instrument readings, the movement of the platform relative to the moving auxiliary and the averaged mass calculates the parameters of the trajectories of this movement in the inertial coordinate system and the movements of the platform are measured as the difference of the trajectories of the auxiliary inertial mass relative to the base and relative to the inertial coordinate system. 2, the method according to claim 1, characterized in that the auxiliary inert mass is caused to oscillate relative to the platform. 3. The method according to item i, characterized in that when calibrating vertical high-frequency seismometers and vibrometers, an auxiliary 12 0 inert mass results in the fi state of free fall. 4. The method according to claims 1 to 3, of which is the fact that the system of alternately freely falling inert masses is used as an auxiliary inert mass. 5. The method according to claims 1 to 3, which is based on the fact that, in order to perform calibration in field conditions and simplify the method, the instrument to be calibrated is installed on a slab or foundation directly located on the ground.