СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
METHOD OF CALIBRATING SEISMOACOUSTIC TRANSDUCERS

Изобретение относится к геофизическим, в частности к сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей.
Известен [1] способ, осуществляющий калибровку преобразователей на калибровочном блоке с использованием лазерной интерференционной измерительной системы и источника сигнала.
К недостаткам можно отнести низкую достоверность, т.к. лазерная интерференционная измерительная система измеряет смещение свободной поверхности калибровочного блока, а не рабочей поверхности калибруемого преобразователя, и совершенно не учитывается присоединенная масса преобразователя.
Известен [2] способ, где оба преобразователя эталонный и калибруемый устанавливаются на монолитный блок, излучателем возбуждают монолитный блок, а затем производят измерения.
К недостаткам относится низкая достоверность, т.к. не контролируется акустический контакт преобразователей, не измеряется смещение рабочих поверхностей этих же преобразователей и, как следствие, такая калибровка является достаточно грубой.
Известен [3] способ, в котором с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений выполняется калибровка системы, состоящей из источника акустического сигнала и монолитного передающего блока, после чего в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя, затем устанавливается калибруемый преобразователь на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с сохраненным эталонным.
К недостаткам следует отнести низкую достоверность, т.к. лазерная интерференционная измерительная система не измеряет смещение рабочей поверхности преобразователей и не контролирует акустический контакт преобразователей с монолитным блоком, ввиду чего ошибки измерений могут быть весьма значительными.
Заявленное решение направлено на повышение достоверности калибровки сейсмоакустических преобразователей.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в использовании излучателя, фотоприемника и интерференционного измерителя линейных перемещений дополнительно используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично центра на диагонали, устанавливают два эталонный и калибруемый сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия, контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком, определяют непосредственно смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений, в качестве которых используют многолучевые оптические интерферометры, и которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке, возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени, затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку.
Сущность предложенного способа заключается в следующем. Для проведения достоверной калибровки сейсмоакустических преобразователей необходимо сравнивать их характеристики с характеристиками эталонного сейсмоакустического преобразователя находящихся в одинаковых условиях. Т.к. сейсмоакустические преобразователи работают в диапазоне частот 0,5-10,0 КГц, то можно использовать монолитный блок с двумя отверстиями по диагонали. Установить на монолитный блок оба преобразователя эталонный и калибруемый центрами рабочих поверхностей на отверстия. Оба преобразователя должны одинаково возбуждаться, а сравниваемые параметры определяются одновременно на их выходах. При этом необходимо контролировать акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком.
Использование двухлучевых интерферометров в качестве интерференционного измерителя линейных перемещений [1, 3] малоэффективно, т.к. большой разбаланс плеч приведет к снижению чувствительности и, в конечном счете, к существенной ошибке и невозможности вести измерения. В этом случае целесообразно использовать многолучевой оптический интерферометр в качестве интерференционного измерителя линейных перемещений с возможностью проводить измерения колебательных поверхностей преобразователей через отверстия. Что и предлагается в настоящем решении. Причем необходимо использовать многолучевые оптические интерферометры таким образом, чтобы они физически не контактировали с монолитным блоком, т.е. должны быть акустически развязаны с ним.
На фиг. 1 приведена функциональная схема, позволяющая понять работу предложенного способа. На монолитный блок 4 с изготовленными отверстиями 5 устанавливают два преобразователя эталонный 1 и калибруемый 2 так, чтобы центры их рабочих поверхностей находились над отверстиями 5. Источник излучения 3 возбуждает монолитный блок 4 в его центре. Источником возбуждения 3 добиваются одинакового смещения рабочих поверхностей преобразователей 1 и 2. Эти смещения фиксируются через отверстия 5 интерференционными измерителями линейных перемещений 6 и 7. После того, как значения на выходах интерференционных измерителей линейных перемещений 6 и 7 будут равны, можно фиксировать и сравнивать выбранные характеристики с электрических выходов преобразователей 1 и 2.
В результате одновременного контроля выбранных характеристик на выходах преобразователей эталонного и калибруемого при одинаковых смещениях их рабочих поверхностей, контролируемых интерференционными измерителями линейных перемещений, можно с большей достоверностью проводить калибровку сейсмоакустических преобразователей.
Литература
1. Желкобаев Ж. и др. Лазерная метрология акустических наносмещений.
Фотоника, 2009, №5, с. 14-17.
2. Стандарт США «Е076-94».
3. Патент РФ №2321849 от 10.05.2008.