Схема заміщення геофона для задач моделювання в SPICE пакетах

  • I. O. Sushko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-3018-2875
  • Ye. V. Vistyzenko Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” 1569-v
  • A. V. Movchanyuk Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
  • R. V. Antypenko Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” https://orcid.org/0000-0002-8931-1977
  • A. V. Serha Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Ключові слова: геофон, сейсмічні сигнали, еквівалентна схема, моделювання в SPICE пакетах

Анотація

Вступ. У сучасній техніці при реєстрації сейсмічних сигналів у якості давача найбільше поширення отримали індуктивні сейсмоприймачі (геофони). При розробці апаратури прийому сейсмічних сигналів найбільшу увагу приділяють вхідним підсилювачам, до яких безпосередньо підключається геофон. Так як, в залежності від типу сейсмічного дослідження необхідно виділяти певні діапазони вхідних частот до геофонів додаються ланки фільтрації і корекції форми АЧХ та ФЧХ геофону. Тому робота геофону повинна розглядатися в комплексі з вхідними каскадами приймача сейсмічних хвиль.
Основна частина. Було проаналізовано основні параметри геофонів, що наводяться у документації на виріб, виділенні основні параметри, за якими буде оцінюватися адекватність створеної моделі. Аналіз проводився на прикладі моделі GS-ONE виробництва компанії Geospace (USA). Розглянуто будовугеофона та принцип електромеханічних аналогій для створення схеми заміщення. Приведена схема заміщення з урахуванням паразитних параметрів та методика вимірювання і розрахунку елементів схеми. Розглянуто вплив шунтуючого опору, підключеного до вихідних клем геофона, на роботу геофона. Проведено розрахунок елементів схеми по наведеній методиці на прикладі геофона GS-ONE, представлено графіки АЧХ та ФЧХ, отриманні в результаті моделювання у пакеті NI Multisim. Оцінено результати моделювання за їх відповідністю до аналогічних, наведених у документації на геофон.
Висновки. У даній моделі підвищена точність у порівнянні з відомими моделями[1,2] завдяки врахуванню наявності вихідної ланки геофона увигляді котушки індуктивності та її паразитних параметрів. Розроблена методика може застосовуватися для розрахунку параметрів схеми заміщення геофона та використання в пакетах моделювання електронних схем. Модель не враховує абсолютно усіх процесів, що проходять у геофоні, що призводить до відхилення в показниках амплітуди у АЧХ перетворювача до 8% а відхилення ФЧХ до 2х градусів. Проте подальше доповнення моделі ускладнить її використання в інженерній практиці і з цієї точки зору не є доцільним.

Біографії авторів

I. O. Sushko, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Сушко І.О., к.т.н., доцент кафедри радіоприймання та оброблення сигналів

Ye. V. Vistyzenko, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”

Вістизенко Є.В., магістрант радіотехнічного факультету

A. V. Movchanyuk, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Мовчанюк А.В., к.т.н., доц. кафедри радіоприймання та оброблення сигналів

R. V. Antypenko, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”

Антипенко Р. В., к.т.н., доцент кафедри радіоприймання та оброблення сигналів

A. V. Serha, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Серга А. В., магістрант радіотехнічного факультету

Посилання

Перелік посилань

Francesc Xavier Roset Juan. Contributions to Model Characterization of Geophone Sensor / Francesc Xavier Roset Juan, Joaquin del Rio, Antonio Manuel Lázaro, Rogelio Palomera; Conference Record – IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference 3. Vol.3. 2004 — pp.1896 – 1899. — DOI: 10.1109/IMTC.2004.1351455.

Yong-hui ZHAO. The Principle and Simulation of Moving-coil Velocity Detector / Yong-hui ZHAO, Li-ming WANG and Xiao-ling YAN; 2017 2nd International Conference on Electrical and Electronics: Techniques and Applications (EETA 2017). 2017 — pp. 269 – 275. — ISBN: 978-1-60595-416-5.

Бондарев В.И. Основы сейсморазведки / В.И. Бондарев; Учебное пособие для вузов. — Екатеринбург: Изд-во УГГТА, 2003. — 332 с. — ISBN: 5-230-25460-2.

Bhatta Niraj. Effective approach for landslide monitoring using wireless sensor networks / Bhatta Niraj, Natarajan Thangadurai; International Journal of Civil Engineering and Technology. Volume 7, Issue 6. 2016. — pp. 378–385. — ISSN Print: 0976-6308 and ISSN Online: 0976-6316.

Вистезенко Е. В. Сейсмические датчики для задач обнаружения человека / Е.В. Вистезенко, А. В. Мовчанюк, Р. Д. Бойко; Міжнародна науково-технічна конференція Радіотехнічні поля, апарати та системи. 2018. — с. 32 – 34.

Michael S. Hons.Seismic sensing: Comparison of geophones and accelerometers using laboratory and field data / Michael S. Hons; A thesis submitted to the faculty of graduate studies in partial fulfilment of the requirements for the degree of master of science. Department of Geoscience. Galgary, Alberta. 2008. — 173 p.

https://aerospace.honeywell.com/en/products/navigation-and-sensors/accelerometers. — Назва з екрана.

https://www.colibrys.com/product/sl1000. — Назва з екрана.

https://www.geospace.com/sensors. — Назва з екрана.

Римский-Корсаков А.В. Электроакустика / А.В. Римский-Корсаков; М., «Связь», 1973. — 272 с.

Виноградов А.Е. Расчет ЭДС на выходе индукционного сейсмоприемника при воздействии сейсмической волны рэлея / А.Е. Виноградов, Н.Г. Кухальский; Приборостроение. Информатика. Вестник БНТУ, №4, 2008. — с.56 – 59. — ISSN (online): 2310-7405.

GS-ONE Geophone. Geospace Technologies. https://www.geospace.com/wp-content/uploads/2018/04/592-03270-01_E_Brochure-GS-ONE-Geophone-4p.pdf. — Назва з екрана.

Уайт Дж.Э. Возбуждение и распространение сейсмических волн / Дж.Э. Уайт; Перевод с англ.яз. — М.Недра, 1986. — с.241.

Ленк А. Электромеханические системы. Системы с сосредоточенными параметрами / А.Ленк; Перевод с нем. яз. — Москва: Мир, 1978. — 279 с.

References

Bondarev V.I. (2003) Osnovy seismorazvedki [Basics of seismic exploration], Ekaterinburg, UGGTA, 332 p.

Niraj B. and Thangadurai N. (2016) Effective approach for landslide monitoring using wireless sensor networks. International Journal of Civil Engineering and Technology, Vol. 7, pp. 378–385.

Vistyzenko Ye.V., Movchanyuk A.V. and Boyko R.D. (2018) Seismicheskie datchiki dlya zadach obnaruzheniya cheloveka [Seismic sensors for human detection tasks], Radio engineering fields, signals, devices andsystems, pp. 32-34.

Hons M.S. (2008) Seismic sensing: Comparison of geophones and accelerometers using laboratory and field data. University of Calgary, 173 p.

Honeywell Aerospace Accelerometers - High performance accelerometers. Available at: https://aerospace.honeywell.com/en/products/navigation-and-sensors/accelerometers

Si1000 MEMS Seismic Accelerometer. Available at: https://www.colibrys.com/product/sl1000

Geospace Technologies, Sensors. Available at: https://www.geospace.com/sensors

Rimskii-Korsakov A.V. (1973) Elektroakustika [Electroacoustics], Moskow, Svyaz', 272 p.

Vinogradov A.E. and Kukhalski N.G. (2008) Calculation of electromotive force at induction seismic receiver output from its exposure to seismic relay wave. Science & Technique, Iss. 4, pp. 56-59.

Geospace Technologies, GS-ONE Geophone. Available at: https://www.geospace.com/wp-content/uploads/2018/04/592-03270-01_E_Brochure-GS-ONE-Geophone-4p.pdf

White J.E. (1983) Underground sound: application of seismic waves, New-York, Oxford, 253 p.

Lenk A. (1978) Elektromekhanicheskie sistemy. Sistemy s sosredotochennymi parametrami [Electromechanical systems. Systems with lumped parameters], Moskva, Mir, 279 p.

Roset X., Rio J.d., Manuel A. and Palomera-Garcia R. (2004) Contributions to model characterization of geophone sensor. Proceedings of the 21st IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (IEEE Cat. No.04CH37510). DOI: 10.1109/imtc.2004.1351455

Zhao Y., Wang L. and Yan X. (2017) The Principle and Simulation of Moving-coil Velocity Detector. DEStech Transactions on Engineering and Technology Research, Iss. eeta. DOI: 10.12783/dtetr/eeta2017/7741

Опубліковано
2019-06-30
Як цитувати
Sushko, I. O., Vistyzenko, Y. V., Movchanyuk, A. V., Antypenko, R. V. і Serha, A. V. (2019) «Схема заміщення геофона для задач моделювання в SPICE пакетах», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, 0(77), с. 53-59. doi: 10.20535/RADAP.2019.77.53-59.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають