173035. lajstromszámú szabadalom • Berendezés alacsonyfrekvenciás mechanikai rezgések sebességének mérésére
3 173035 4 amelynek kimenete össze van kötve a visszacsatolótekerccsel, és a polaritások'negatív visszacsatolásnak megfelelően vannak megválasztva. A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a mérőtekercs és a vezérelhető áramgenerátor bemenete közé integrátor van beiktatva. Egy további előnyös kiviteli alaknál az integrátor és a vezérelhető áramgenerátor közé összegező egység van beiktatva, amelynek egyik bemenete az integrátor kimenetével, másik bemenete pedig közvetlenül a mérőtekerccsel van összekötve. A vezérelhető áramgenerátor és az összegező egység célszerűen egy egységbe van összevonva, mikoris a vezérelhető áramgenerátor műveleti erősítőt tartalmaz, amelynek bemenetével a mérőtekercs és az integrátor kimenete egy-egy ellenálláson át van összekötve. A találmány szerinti megoldással optimális csillapítás érhető el, ugyanakkor a geofon mérete, súlya durva mechanikai behatásokkal szembeni érzékenysége és ára — adott sajátfrekvenciát alapul véve — jelentős mértékben csöldcenthető. A találmányt az alábbiakban a csatolt rajzokon vázolt kiviteli példa kapcsán ismertetjük. Az 1. ábra a példakénti geofon hagyományos részének hosszmetszete; a 2. ábra a geofon elektronikájának kapcsolási vázlata^ 3. ábra ezen elektronika tömbvázlata, és 4. ábra a geofon működését szemléltető vázlat. A példaként bemutatott berendezés két fő részből áll. AZ első fő rész egy önmagában ismert elektrodinamikus geofon, amelyet az 1. ábra szemléltet. A második fő rész az 1. ábra szerinti geofonhoz kapcsolódó elektronika (2. és 3. ábra). A geofon lengőrendszere két 1 laprugóból áll, amelyek Cr eredő rugóállandóval jellemezhetők, valamint egy a két 1 laprugóhoz erősített, a geofon hengeres házában elrendezett, ugyancsak hengeres 2 tömegből áll. Az 1 laprugók külső oldalához egy-egy hengeres 3 tekercs van koaxiálisán hozzáerősítve. Az egyik 3 tekercs, például a baloldali, Nj mérőtekercsként, a másik N2 visszacsatolótekercsként szerepel. A 3 tekercsek belsejében egy-egy állandómágneses anyagból készült hengeres 4 mag van elrendezve, amelyek a geofon hengeres házának két végében egy-egy menetes 5 patron segítségével vannak rögzítve. Az N2 visszacsatolótekercs célszerűen úgy van kialakítva, hogy menetei a 4 magot a legnagyobb kilengésnél sem hagyják el. Az 5 patronok, amelyek a mágneses kör részét képezik, egyúttal záróelemei is a geofon hengeres házának. A rendszer összeszerelése így rendkívül egyszerű feladat. A fazékszerű kiképzésű 3 tekercsek az 5 patronok belső fala és a hengeres 4 magok közötti résben mozognak. A 2. álra a 3 tekercsekhez kapcsolódó elektronika kapcsolási vázlata. Ezen belül első ICI műveleti erősítő pozitív bemenete R3 ellenálláson át egyrészt az Nj mértőtekercs nem földelt végéhez, másrészt további R4 ellenálláson át második IC3 műveleti erősítő negatív (fázisfordító) bemenetéhez van kapcsolva, amelynek kimenete egy további R6 ellenálláson át az N2 visszacsatolótekercs nem földelt végére van csatlakoztatva. Az R6 ellenállás és az N2 visszacsatolótekercs közös pontja R7 ellenálláson át a második IC3 műveleti erősítő pozitív bemenetével van összekötve. Ez a 2 pozitív bemenet R8 ellenálláson át földelve van. A második IC3 műveleti erősítő negatív bemenete egyrészt Rs ellenálláson át a saját kimenetével, másrészt további Ri2 ellenálláson át harmadik IC2 műveleti erősítő kimenetével van összekötve. Az IC2 műveleti erősítő kimenete Rt 1 ellenálláson át össze van kötve a saját negatív bemenetével. Az Rn ellenállással Cj kondenzátor van párhuzamosan kapcsolva. A harmadik IC2 műveleti erősítő pozitív bemenete Rj 0 ellenálláson át földelve van, negatív bemenete pedig R9 ellenálláson át az Nj mérőtekercs nem földelt végéhez van kötve. Az első ICI műveleti erősítő kimenete R2 ellenálláson át össze van kötve saját negatív bemenetével, amely további R! ellenálláson és ezzel sorba kapcsolt Pi potenciométeren át földelve van. A 2. ábra szerinti elektronika lényegében négy egységből áll. Az elektronika tömbvázlatát a 3. ábra mutatja. Az Ni mértőtekercs és az N2 visszacsatolótekercs mechnaikai kényszerkapcsolatban van egymással, amit a 2—4. ábrákon szaggatott vonallal jelöltünk. Az Ni mérőtekercs nem földelt vége I előerősítő bemenetével, a II integrátor 9 bemenetével és a III összegező egység egyik 6 bemenetével van összekötve. A III összegző egység másik 7 bemenete a II integrátor kimenetével van összekötve. A III összegző egység kimenete vezérelhető IV áramgenerátor vezérelő bemenetére van csatlakoztatva, amelynek 8 kimenete az N2 visszacsatolótekercs nem földelt végéhez van kötve. A 2. és 3. ábra szerinti geofonnak két kimenete lehet. Az egyik Ua kimenet az Ni mérőtekercs nem földelt vége, a másik Us kimenet az I előerősítő kimenete. Az I előerősítő természetesen nem feltétlenül szükséges része a geofonnak. Ennél az elrendezésnél az N2 visszacsatolótekercsen át folyó áram két összetevőből áll. Az egyik az Ni mérőtekercs sebességarányos jelével, a másik a II integrátor útarányos kimenőjelével arányos. Ez a két áramösszetevő a 4 mag homogén mágneses terében egy a sebességgel arányos FC1 csillapító erőt és egy az úttal (kitéréssel) arányos Fvr erőt hoz létre. A geofon működését a 4. ábrán ismertetjük. Az m lengő tömeget két Cr/2 rugóállandójú rugó tartja. Ha vk sebességgel, xk elmozdulással kitér jobbra, Fr rugóerő kényszeríti vissza ellenkező irányban. A kitérés során az Nt mérőtekercsben a 4 maggal (1. ábra) való kölcsönhatás folytán a vk sebességgel arányos feszültség indukálódik. Ez a feszültség a III összegező egység 6 bemenetére közvetlenül, 7 bemenetére pedig a II integrátor által integrálva kerül. Elősző r tekintsük azt az esetet, amikor a II integrátor ki van iktatva és csak a 6 bemenet kap jelet, amely a vk sebességgel arányos. A III áramgenerátor ennek nyomán a vk sebességgel arányos áramot hajt át az N2 visszacsatolótekercsen, amelynek fluxusa a 4 mag fluxusával kölcsönhatásba lép és a választott áramirány mellett a vk sebességgel arányos Fci csillapító erőt fejt ki az m lengő tömegre (negatív visszacsatolás). Ha a II integrátort is beiktatjuk, a IV áramgenerátor III összegező egységének 7 bemenetére az xk elmozdulással arányos jel kerül (a vk sebességgel arányos jel integrálása folytán). Az elmozdulással ará-5 10 15 20 2S 30 35 40 45 50 55 60 65
