Лабораторна робота №2 Ознайомлення з будовою сейсмічного підсилювача і фільтра цифрової сейсмостанції та визначення їх амплітудно-частотних характеристик

2.1 Мета і завдання роботи

Метою виконання лабораторної роботи є знайомство з основними параметрами сеймічного підсилювача запису цифрової сейсмічної станції і методами їх визначення. Порівняльний аналіз результатів експериментального визначення параметрів з паспортними і видача заключення про придатність підсилювача до роботи є завданням роботи.

У результаті виконання роботи студент повинен

- знати блок-схему сейсмореєструючого каналу; основні характеристики, що описують властивості всього каналу і його елементів; методи визначення параметрів лінійних систем; призначення і місце підключення підсилювача і фільтрів;

- вміти визначати всі основні параметри підсилювача і фільтра; працювати зі стандартною вимірювальною апаратурою; аналізувати отримані експериментальні результати і робити висновки про придатність до роботи пристроїв.

2.2 Короткі теоретичні відомості

Сейсмореєструючий канал, а також будь-який інший елемент (сейсмоприймач, підсилювач, частотні фільтри і т.д.), в теорії сейсморозвідувальної апаратури, представляються як лінійні системи. В зв’язку з цим, властивості сейсмо-реєструючого каналу (за винятком систем АРУ і ПРУ) повністю описуються передавальною функцією і спектраль-ною характеристикою в часовій і частотній областях відповідно.

В часовій області сигнал на виході системи (рис. 2.1) може бути представлений у вигляді інтегральних перетворень вхідного сигналу

- інтеграл Дюаміля,

де - перехідна функція реєструючого каналу (його реакція на одиничну прямокутну функцію);

- імпульс Хевісайда (похідна від сигналу ).

Рисунок 2.1 – Схема проходження сигналу

через лінійну систему

В спектральній області лінійна система описується амплітудно-частотною та дюрово-частотною характеристи-ками, які є відповідно модулем і аргументом комплексної спектральної характеристики системи.

Амплітудно-частотна характеристика представляє собою відхилення спектрів вихідного і вхідного сигналів

. (2.1)

Фазово-частотна характнристика виражає аналогічне відношення фазових спектрів

. (2.2)

При фізичних вимірюваннях зазначені характеристики визначаються за допомогою вимірювання відгуків системи на послідовність стаціонарних гармонічних сигналів в фіксованому діапазоні частот або .

Спектральні представлення дозволяють повністю визначити будь-який імпульс за допомогою його амплітудного і фазового частотного спектра. З цих позицій властивості сейсмореєструючого каналу в його лінійній частині повністю визначаються частотними і фазовими характеристиками.

Назвемо коефіцієнтом перетворення ( ) сейсмо-реєструючого каналу відношення амплітуд вихідного і вхідного сигналів.

Якщо позначити вхідний сигнал , а вихідний сигнал , то

.

Поняття коефіцієнта перетворення може бути використано не тільки для всього сейсмореєструючого каналу, але і для кожного з його елементів. В тих випадках, коли на вході і виході елемента сигнали мають одинакову фізичну природу (наприклад, напруженість на вході і виході підсилювача), замість коефіцієнта перетворення застосовується поняття коефіцієнта підсилення ( ).

Основні властивості підсилювачів запису описує амплітудно-частотна характеристика (рис.2.2).

і амплітудна характеристика (рис.2.3)

,

дозволяють також визначити важливі параметри пристроїв підсилення

Рисунок 2.2 – Амплітудно-частотна характеристика

Рисунок 2.3 – Амплітудна характеристика

1. ефективний коефіцієнт підсилення

в лінійній частині амплітудної характеристики;

2. ефективну полосу пропускання ,

значення частот для яких визначаються такими умовами

.

Граничними частотами називають такі частоти, при яких підсилення зменшується порівняно з максимальним на 30% (3 дБ). Діапазон частот, всередині якого підсилення відрізняється від максимального не більше, ніж на 3 дБ називається смугою пропускання;

3) ділянки характеристики, що розташовані на більш низьких або більш високих частотах за межами смуги пропускання, називають боковими зрізами, які характеризуються крутизною

[дБ/октаву]; (2.3)

4. динамічний діапазон підсилювача

, (2.4)

де - значення вхідного сигналу на границях лінійної ділянки амплітудної характеристики;

5. коефіцієнт відхилення від лінійності на інтервалі ( )

,

де - амплітуда вихідних коливань при ідеальній лінійності;

- амплітуда вихідних коливань реальної системи.

Переважно коефіцієнт відхилення виражається у відсотках.

Таким чином, ми розглянули всі основні параметри, які характеризують сейсмічний підсилювач.