Максимальная чувствительность

Рассмотрим теперь выражение для чувствительности электродинамического геофона на высоких частотах т. е. в основной части его рабочего диапазона. В этом случае можно считать:

При работе геофона на внешнюю нагрузку от него требуется отдача максимальной возможной электрической мощности при заданных габаритах (массе) самого геофона. Мощность, отдаваемая геофоном при скорости измеряемых колебаний составит:

Отношение задано через коэффициент затухания а. Коэффициент затухания, в свою очередь, задан условиями (4.133), определяющими допустимые амплитудно-частотные

искажения: Нижняя частота рабочего диапазона сон тоже задана заранее, поэтому остается потребовать условия . Определяя отсюда и подставляя в (4.134), получим:

Выразив сопротивление провода подвижной системы через его объем (V), длину и удельное сопротивление а коэффициент электромеханической связи через индукцию, создаваемую магнитом в рабочем зазоре (5), и длину провода, получим окончательно:

Величина это энергия магнитного потока, создаваемая магнитом в объеме, занимаемом проводником подвижной системы. Она составляет основную часть всей магнитной энергии магнита. Некоторая доля ее содержится также в поле рассеяния и в той части рабочего зазора, которая остается не занятой обмоткой, для того, чтобы подвижная система не терлась о магнитную систему. Можно считать, что эти «потери» магнитной энергии составляют определенный процент от полезной, так что магнит должен обладать полным запасом энергии, пропорциональным величине Так как всякий магнит можно характеризовать некоторой удельной магнитной энергией которую он способен удерживать в единице объема, то задание объема магнита (или его массы) равносильно тому, что задан полный запас магнитной энергии в зазоре:

Здесь коэффициент, учитывающий потери на поле рассеяния и неиспользованную часть объема рабочего зазора. Таким образом, в выражении (4.135) заданы все величины, кроме массы подвижной системы Дифференцируя (4.135) по можно найти, что мощность, отдаваемая геофоном на нагрузку, максимальна при условии:

Максимальная отдаваемая геофоном мощность при скорости колебаний см/с составит:

Множитель учитывает переход от единиц к системе В — выражено в гауссах, V — в

Как видно из (4.138), максимальная мощность, которую можно получить от геофона, зависит только от массы магнита и качества магнитного материала, так как ими определяется имеющаяся в

зазоре магнитная энергия и удельным сопротивлением провода подвижной катушки. Практически в зазоре может быть достигнута магнитная индукция до 6—7 тыс. объем, занимаемый обмоткой меди) составит Подставляя эти значения в (4.138), найдем, что электродинамический геофон отдает на Из (4.138) легко найти максимальную чувствительность при заданном сопротивлении нагрузки:

Для указанных выше значений при сопротивлении нагрузки Ом получим По мере понижения рабочего диапазона частот, т. е. уменьшения для (получения максимальной чувствительности требуется, согласно (4.137), увеличивать массу подвижной части обратно пропорционально частоте. В соответствии с третьим соотношением (4.133) при этом должна понижаться и собственная частота пропорционально Так как обратно пропорционально то следует при этом еще увеличивать гибкость подвеса обратно пропорционально частоте . Понижение сон приводит, в конце концов, к тому, что подвес становится ненадежным, а масса подвижной системы — весьма большой.

Практически удается построить электродинамические геофоны, работающие на частотах от 15—20 Гц и выше. Верхний предел передаваемых частот лежит обычно около 5—6000 Гц. Выше начинают проявляться побочные резонансы элементов, составляющих конструкцию гибкого подвеса. Часто не удается достичь необходимого демпфирования электрическим путем. В этом случае применяется подвижная система с масляным демпфеоом.