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短周期地震计主要用于观测地方性的微小地震,用速度传感器设计的反馈式短周期的地震计的工作参数稳定性不好,是国内外观测实践都证实了的问题。借鉴位移传感反馈地震计工作参数偏差较低的思路,介绍了通过采用函数变换方法设计速度传感反馈地震计的解决方案。用函数变换方法设计的速度传感反馈地震计,既实现了加大负反馈深度又不降低噪声指标的双重目标,有加深负反馈和由闭环反馈生成的闭环周期位于通带外的优点。即便是机械摆受到环境变化的影响或随时间推移而出现了漂移或老化,其对通带内的幅频特性的影响亦较小。由函数变换电路生成摆函数的工作周期及工作阻尼与机械摆的参数完全无关,仅取决于变换电路中的两个电阻和两个电容的精度。 相似文献
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低功耗、微型化、芯片化、智能化、网络化、低成本高可靠以及全频带观测是地震传感器发展的方向,利用MEMS技术可以集成满足现代传感器要求的"芯片仪器",便于布设低成本、高密度的智能化现代传感器网络.本文提出了从MEMS加速度计经积分放大器获得速度地震计的技术方案,研究指出:1)为获得50Hz有效带宽内动态范围能达到电源电压的满摆幅输出,折合后级的放大倍数在内,积分放大器的积分时间常数只能是小于3.2ms;2)为克服积分器的漂移和噪声,提出了斩波多相积分技术;3)采用成品MEMS加速度计研制的速度型地震计,动态范围可达94dB,带宽在实测的100s～100Hz内响应平坦.提出了以MEMS加速度计的差分电容作为斩波多相积分器的斩波部件而研制高分辨率MEMS速度地震计的技术方案. 相似文献
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本文报道一种构建宽频带高分辨率超导重力仪（SG）的方法.与已商业化的GWR超导重力仪类似,新型超导重力仪同样使用磁悬浮超导检验质量来构建弹簧振子结构,不同的是弹簧振子的固有频率更高,可以有效覆盖地脉动频带.同时,利用基于超导量子干涉器件（SQUID）的位移传感技术,大幅提高了位移传感灵敏度,以保证仪器在测量带宽扩展之后仍具有与GWR仪器相当的测量分辨率,从而实现对时变重力信号与地球背景噪声信号的同时高分辨观测.宽频带超导重力仪核心部件垂向超导加速度计（VSA）的设计、组装和初步测试已经完成.结果表明,加速度计的噪声本底为8 μGal/Hz1/2@0.1 Hz,实现了对地脉动信号的高分辨率测量.而为了将仪器噪声本底降低到GWR仪器水平,加速度计的固有频率需要进一步减小,该部分参数优化工作正在进行.本文将对垂向超导加速度计的工作原理、结构和测试结果进行详细介绍. 相似文献
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为了满足深井和核电站强震动观测需求,研制一种能在100℃ 130℃环境下有效连续工作的力平衡反馈加速度计,并重新设计其电路方案,主要利用高温分立元件重新设计检波及前后级放大电路,并对其余电路进行升级改造.样机实验结果表明:设计方案满足要求,具有一定的实用性. 相似文献
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介绍一种小型恒温系统的实现方法,使MEMS加速度计的工作区域温度保持恒定,从而改善MEMS加速度计的相关技术指标.小型恒温系统采用独特工艺,实现简单;恒温点可以根据环境温度的变化而改变,以降低功耗.实验结果表明,应用该系统的MEMS加速度计,由温度所引起的零点漂移值明显减小. 相似文献
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利用加速度计进行近钻头井斜动态测量时,钻具的高速旋转,井下强振动、强冲击环境给重力加速度测量带来极大干扰,如何从干扰噪声中有效提取重力加速度信号对于提高井斜角和工具面角的测量精度至关重要.根据重力加速度径向和切向分量为周期性信号,轴向分量为近似直流信号,离心加速度为缓慢变化信号,振动和冲击加速度为随机信号的特征,提出一种基于互相关检测的重力加速度信号提取方法,选择径向或切向磁力计信号作为参考信号.利用相关检测方法分别对仿真数据、实验室旋转测试数据和振动测试数据进行处理,并计算了井斜角和工具面角,结果表明相关检测方法可以有效提取重力加速度信号,基于MEMS加速度计的井斜角测量精度优于0.5°,工具面角变化连续平滑,满足井斜动态测量需求.通过进一步开展实际钻井环境测试,该方法有望应用于近钻头地质导向系统或旋转导向钻井系统等需要近钻头井斜动态测量的场合. 相似文献
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振动测量用叉指式硅微加速度计性能研究 总被引：1，自引：0，他引：1
硅MEMS加速度仪可以用于地震以及各种工程振动的测量,目前其精度较低,温度灵敏度较高,为了掌握MEMS加速度计的特性,提高其实用性能,本文介绍了一种叉指式硅微机械加速度计(FMSA)表头微结构和系统的工作原理,推导了微结构梁的刚度,利用ANSYS有限元软件分析了FM-SA加速度计的静态特性、动态特性和温度特性,验证了推导的正确性,说明微结构参数是决定FMSA加速度计性能的主要因素,为改进加速度计性能提供了依据,并对其在振动观测领域实际应用提供了理论指导。 相似文献
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为了增大瞬变电磁勘探深度,充分利用晚期道数据,针对瞬变信号频带宽等特点和低噪声运放放大电路的设计原则,通过对放大电路的噪声来源和降低噪声措施的研究,设计了基于超低噪声运算放大芯片LT1028的低噪声差分前置放大电路.建立模型对噪声进行计算和仿真,得出的单运放噪声和总噪声分别为3.2uVrms和4.53uVrms.对实际电路进行噪声测试,得到的噪声频谱图表明在0～100kHz的频率范围内,电路噪声在10～20uVrms之间,设计的差分前置放大电路具有很低的噪声水平,能够满足瞬变信号前置放大的需要. 相似文献
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GS-15型重力仪是利用摆杆位移大小来量度重力相对变化的精密仪器,摆杆位移是通过电容换能进行测量。由于该仪器为开环检测系统,而且系统的末级加接0.01Hz的有源滤波器,这样就失去了大于0.01Hz的高频成分,且使潮波产生相位失真,同时还存在着电路非线性带来的测量误差,因而测量精度难以提高。为此笔者对GS-15型重力仪加装了电磁反馈装置,将开环检测改为闭环检测,利用电磁力使重力仪摆杆始终处于零电平的动态平衡状态,以电磁反馈输出大小来度量重力的变化,这样就将开环检测系统改装为平衡电桥闭环检测系统,其时间常数为2秒。 改装后,消除了电路的非线性影响,增强了系统的稳定性,记录的固体潮含有丰富的谐波,同时系统还增加了一路稳态零位输出,为地壳形变、地震预报和地球物理研究提供了波群丰富的资料 相似文献
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针对矿井瞬变电磁法中探测空间的有限性及探测目标分布的全空间性,研制一种适合该方法的感应式空芯线圈传感器.根据矿井瞬变电磁探测需要,确定了感应式空芯线圈传感器的基本技术指标.通过对空芯线圈的物理结构和前置放大电路的等效噪声电路进行分析,获取了引入噪声的主要来源.构建感应式空芯线圈传感器的等效模型,实现传感器的幅频特性及低噪声的分析,给出影响传感器噪声水平的各噪声源随频率变化的规律,设计矿井瞬变电磁中降低传感器噪声的方法,采用该优化方法,传感器的总噪声在谐振频率处信噪比提高了15.6dB.测试结果表明:感应式空芯线圈传感器噪声性能和输出特性优于加拿大Geonics公司的3D-1HF-coil传感器,满足矿井瞬变电磁探测需要. 相似文献
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石英水平摆倾斜仪在前兆地震观测中得到了广泛的应用,取得了较好的观测数据,但是仍然存在一些不足,如灵敏度未知、频率特性不理想等.为解决这些问题,本文提出一种基于力平衡反馈技术的石英水平摆倾斜仪设计方法.该方法通过差动式电容换能器检测摆锤的位置信息,将其转换成电信号输出;同时通过电子线路将输出电压信号处理后反馈给摆锤,该反馈电压在摆锤上产生一静电力.根据该设计方法,我们研制了原理样机并进行了测试,结果表明,样机的灵敏度为16801V/（m·s-2）,样机的幅度响应在从DC到5s都是平坦的. 相似文献
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磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法,其中光泵磁力仪是国内外应用于航空和地面磁法测量最多的磁力仪器.为满足深部矿产资源勘查对高精度磁测设备的需求,本文开展了低噪声、宽量程的高性能数字氦光泵磁力仪关键技术研究,主要包括磁传感器探头优化设计和新型数字化环路设计两方面.首先通过深入分析影响氦光泵磁力仪灵敏度的主要决定因素,对磁传感器关键部件氦灯、氦室进行小型化技术研究,解决高性能氦泵源和原子气室等关键件的制作工艺,提高氦灯效率和氦吸收室的磁共振信号输出强度,制作出高性能、低噪声的小型化氦光泵探头.然后,针对常规模拟跟踪环路的局限性,通过数字化技术研究,采用FPGA、DSP、DDS、环路跟踪算法和信号处理软件等技术构成新型数字环路,弥补现有基于模拟跟踪环路技术的模拟式氦光泵磁力仪的不足,该数字环路降低了氦光泵磁力仪的电路噪声,增强了抗电磁干扰能力,并扩展了磁力仪的量程.本文通过小型探头和数字环路的技术设计,研制出高精度大量程的地面数字氦光泵磁力仪,并用于第三方测试.通过第三方测试证明：实测仪器的静态噪声小于4 pT,磁场测量范围为20000~100000 nT,梯度容限大于10000 nT/m. 相似文献
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磁共振探测信号微弱,使用高灵敏度的核磁共振地下水探测仪,极易受到环境噪声干扰.其中,工频谐波噪声和尖峰噪声,是影响信号质量最严重的两类噪声.国内外研究表明,通过参考线圈的布设,依据探测线圈和参考线圈中噪声相关性,利用自适应参考对消算法,能够有效抑制工频谐波噪声.然而,尖峰噪声的存在严重影响了主通道与参考道的数据相关性,成为了参考对消算法应用的难题与障碍.为解决这一问题,本文提出磁共振信号中尖峰噪声的抑制方法,推导了能量域磁共振信号表达式,通过计算信号能量,可有效检测尖峰噪声并突出不易识别的小幅度尖峰噪声,采用基于中位数的绝对偏差法确定阈值,进而剔除尖峰噪声.为了验证去噪效果,与应用较广的统计叠加法进行对比研究.仿真结果表明,对于干扰幅度较大、持续时间较长的尖峰噪声,能量运算法和统计叠加法均能识别并剔除,且不损失有效的磁共振信号,标准差偏差控制在0.3%以内,可以满足实际应用的要求;对于小于信号幅度1.5倍的尖峰噪声,能量运算法可有效识别并剔除,而统计叠加法无法实现.针对多通道探测系统,使用能量运算法剔除尖峰噪声后,可明显提高主通道和参考道的数据相关性,为后续自适应参考对消算法的应用奠定了基础.实测数据处理结果进一步证明了本文方法的实用性. 相似文献
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Developments in vibrator control 总被引：1，自引：0，他引：1
Hydraulic limitations, non-rigidity of the baseplate as well as variable characteristics of the ground constantly distort the downgoing energy output by vibrators. Therefore, a real time feedback control must be performed to continuously adjust the emitted force to the reference pilot signal. This ground force is represented by the weighted sum of the reaction mass and the baseplate accelerations. It was first controlled with an amplitude and phase locked loop system, poorly reactive and sensitive to noise. Later on, new vibrator electronics based on a digital model of the vibrator were introduced. This model is based on the physical equations of the vibrator and of the ground. During an 'identification' process, the model is adjusted to each particular vibrator. Completed by a Kalman adaptive filter to remove the noise, it computes ten estimated states via a linear quadratic estimator. These states are used by a linear quadratic control to compute the torque motor input and to compare the ground force estimated from the states with the pilot signal. Test results using downhole geophones demonstrate the benefit of filtered mode operation. 相似文献
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低频电磁信号在地下电性结构探测中具有重要作用,经过长距离传播,信号衰减,可能被淹没于噪声中.利用多重自相关检测方法,对微弱低频电磁信号进行检测,并与自适应滤波法和离散小波变换法进行对比.利用Matlab对3种算法进行仿真研究.结果表明,多重自相关法能更好抑制噪声,有效检测微弱信号,检测性能优于小波变换法和自适应滤波法. 相似文献