4.16. СЕЙСМОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК СМЕЩЕНИЯ

Для обнаружения и (регистрации колебаний почвы, (происходящих от землетрясений, обвалов и т. п., приходится применять сейсмометрические (приемники на весьма низкие частоты. Рассмотрение электродинамического геофона в параграфе 4.15 показало, что сейсмометрическая механическая система позволяет получить относительное смещение массы подвижной системы — и опоры, практически равное абсолютному смещению апары на частотах выше резонанса подвеса подвижной системы. При небольших габаритах геофона в конструктивном отношении трудно осуществить низкочастотный подвес. Сейсмометр же может быть весьма массивным. Большие габариты его не являются существенным недостатком, так как это стационарный прибор. Таким образом, осушеотштрние низкочастотного подвеса оказывается вполне (возможным.

В отличие от переносного электродинамического геофона такой сейсмометр можно настроить на диапазон частот, начинающийся от десятых долей герца. Затруднения возникают в связи с тем,

что скорости колебаний на таких низких частотах, даже при значительных амплитудах, оказываются малыми и регистрировать их без большого электрического усиления сигнала геофона невозможно. Прямое усиление колебаний на частотах порядка долей герца — задача также весьма трудная. В связи с этим для таких низкочастотных устройств в электроакустике применяют схемы, в которых электроакустический преобразователь используется не как генератор, а как модулятор или параметрическое устройство. Одним из самых распространенных параметрических устройств в электроакустических аппаратах является конденсаторный микрофон, включаемый в качестве элемента колебательного контура высокочастотного генератора.

Одной из первых схем такого типа является схема Риггера, изображенная на рис. 4.56.

Рис. 4.56. Схема высокочастотного питания емкостного приемника смещения

В ламповом генераторе резонансный контур в цепи сетки содержит кроме подстроечной емкости еще и емкость, образованную обкладками емкостного преобразователя. Обкладки преобразователя помещены на сейсмометрической механической системе: одна — на подвешенной массе, вторая — на основании сейсмометра. Изменение расстояния между обкладками вызывает изменение частоты, генерируемой ламповым генератором. Вследствие малого изменения емкости по сравнению с полной емкостью контура девиация частоты пропорциональна этому изменению емкости, а следовательно, и изменению расстояний между обкладками:

где частота генератора при неподвижных обкладках; расстояние между неподвижными обкладками; относительное смещение обкладок.

Деля равенство (4.131) на частоту регистрируемых колебаний и подставляя в (4.139), получим

где амплитуда регистрируемых колебаний, а а, в отличие от

(4.132), — это коэффициент затухания, вызванного механическим демпфированием.

Подавая колебания от генератора к частотному дискриминатору, получим сигнал, пропорциональный девиации, т. е. измеряемому сигналу. Схемы усилителей высокой частоты достаточно просты и надежны и колебания генератора могут быть усилены до необходимой величины, чтобы сигнал после дискриминатора был достаточно мощным для подачи на регистрирующий прибор. Недостатком этой схемы является дрейф частоты генератора, обусловленный влиянием окружающей температуры, колебанием питающих напряжений и Всякий уход частоты генератора превращается частотным дискриминатором в сигнал на выходе.

Устройство можно улучшить путем стабилизации средцей частоты генератора. Для этого, например, можно использовать схему, которая измеряет отклонение частоты генератора от частоты высокостабильного генератора с кварцевым стабилизатором. Сигнал от схемы, сравнивающей частоты, через фильтр очень низких частот подается на реактивную лампу, управляющую частотой генератора с емкостным преобразователем. Если вследствие дрейфа генератора появляется медленный уход частоты от частоты кварцевого генератора, то медленно меняющийся ток на выходе схемы сравнения проходит через фильтр и, меняя режим реактивной лампы, приводит частоту обратно к необходимому среднему значению. Более быстрые колебания частоты связанные с наличием регистрируемого колебания через фильтр не проходят и попадают в цепь регистрирующего прибора. Постоянная времени цепи управления, состоящей из фильтра и реактивной лампы, должна быть, очевидно, в несколько раз больше, чем собственный период сейсмометрической системы . В качестве схем, в которых применяется емкостный пераметрический преобразователь могут применяться также простые мостовые, дифференциальные мостовые и другие схемы, используемые для автоматического измерения емкости.

Параметрические схемы включения емкостного преобразователя-приемника применяются также и в конденсаторных микрофонах звукового и инфразвукового диапазонов.