Описание и обоснование поверочной схемы для сейсмоприемников Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ОПИСАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПОВЕРОЧНОЙ СХЕМЫ ДЛЯ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ

И.В. Степанов

Приведено описание схемы поверки сейсмоприемников. Представлены поверочная схема и структурная схема комплекса ЦВМ - ЭТАЛОН - РАБОЧИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ.

Некоторые вопросы метрологического обеспечения сейсморазведки до сих пор остаются дискуссионными [1, 2, 3] и привлекают внимание широкого круга специалистов, что обусловлено значением метода для изучения недр и поисков полезных ископаемых (в первую очередь нефти и газа).

Рис. 1. Поверочная схема для сейсмоприемников

Сейсмоприемники - преобразователи механических колебаний в электрические -являются важнейшими элементами измерительных сейсмических каналов. Несмотря на их значительное количество даже в комплекте одной сейсмостанции и широкое географическое рассредоточение, необходимо обеспечить достоверность и единство результатов измерений их параметров. Обычно это достигается путем централизации

воспроизведения размеров соответствующих единиц измерений. В дальнейшем данные единицы передаются нижестоящим по точности средствам измерений.

Порядок воспроизведения и передачи размеров единиц от рабочего эталона первого разряда соподчиненным по точности эталонам и далее - рабочим сейсмоприемникам регламентируется поверочной схемой (рис. 1).

Во главе поверочной схемы стоит рабочий эталон I разряда (РЭТ I), который является наивысшим в отрасли средством воспроизведения единиц длины - м, скорости - м/с и ускорения - м/с2 при колебательном движении твердого тела в диапазоне 1-300 Гц и передачи размеров этих единиц. По существу, РЭТ I является высокоточным вибростендом. Технические характеристики данного вибростенда РЭТ I, а также РЭТ II, рабочих средств измерений частично приведены на поверочной схеме и ниже в описании.

Соподчиненными РЭТ I по точности являются РЭТ II. Они представляют собой тщательно отобранные и изученные сейсмодатчики с большой степенью затухания (типа СВУ-1).

Поверке подлежат:

1. амплитудно-частотная характеристика;

2. коэффициент преобразования;

3. фазово-частотная характеристика;

4. собственная частота (частота собственных колебаний);

5. степень затухания;

6. относительный коэффициент поперечного преобразования;

7. коэффициент нелинейных искажений сейсмоприемника;

8. максимальный выходной сигнал;

9. активное сопротивление катушки;

10. предельный угол наклона сейсмоприемника.

Данные параметры должны быть измерены в следующих диапазонах и с указанной ниже точностью:

а) собственная частота - от 5 до 30 Гц с погрешностью не более 2 %;

б) степень затухания - от 3 до 8 с погрешностью не более 2 %;

в) коэффициент преобразования - от 0,05 до 0,2 В/(м/с) с погрешностью не более

3 %;

г) коэффициент нелинейных искажений - 0,02 до 0,15 % с погрешностью не более

2 %;

д) сопротивление катушки от 500 до 1500 Ом с погрешностью не более 2 %.

Время поверки по каждому параметру должно быть в среднем 5 мин., не считая

времени установки на платформу.

При поверке РЭТ II устанавливается на платформу вибростенда. Далее с помощью вибростенда корпусу РЭТ II задаются требуемые воздействия, а через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) отклик РЭТ II (сейсмоприемника) вводится в ЦВМ. В дальнейшем производится обработка информации с целью получения значений вышеперечисленных параметров и их сличения. Для документирования информация выводится на принтер. Связи ЦВМ с РЭТ I, РЭТ II и рабочими средствами измерений показаны на рис. 2.

В работе поверочной схемы используются два метода измерений. Первый -обычно применяемый метод прямых измерений. При его использовании воспроизводят (задают на вход прибора и одновременно измеряют) единицу прямыми методами. При втором, называемом здесь косвенным методом, выходной сигнал сейсмоприемника измеряют также прямым методом, а задают путем воздействия прямоугольных импульсов тока на приемную катушку сейсмодатчика. Этот способ, единственно применимый в геологии из-за малого веса и габаритов применяемого оборудования, а

также его простоты, уже получил одобрение в Стандарте Евро-Азиатского геофизического общества [4].

Рис. 2. Схема связей ЦВМ с РЭТ-1, РЭТ-2 и рабочими средствами измерений

Среди технических средств для косвенного метода измерений параметров сейсмоприемников известны хорошо зарекомендовавшие себя на практике тестеры SMT 100, SMT 150 (Голландия). Но для их применения, как следует из вышесказанного, требуется аттестация этого метода прямыми методами.

Литература

1. Ермаков Б.Д. Сейсмический канал как единая измерительная система // Геофизика. М.: Герс, 1998, № 4.

2. Зайченко В.Ю. Концепция измерений при сейсмических исследованиях // Геофизика. М.: Герс, 1999, № 4.

3. Кондратьев О.К. К вопросу о метрологическом обеспечении информационно-измерительной системы сейсморазведки // Геофизика. М.: Герс, 1999, № 4.

4. Стандарт Евро-Азиатского геофизического общества СТО ЕАГО 016-01-94 "Геофизическая аппаратура и оборудование. Сейсмоприемники электродинамические. Методы измерений основных параметров и характеристик" М., 1994.