Geophone Equivalent Circuit for Simulation Tasks in SPICE Packages
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування.
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Geophone Equivalent Circuit for Simulation Tasks in SPICE Packages
Схема замещения геофона для задач моделирования в SPICE пакетах Схема заміщення геофона для задач моделювання в SPICE пакетах |
|
| Creator |
Sushko, I. O.
Vistyzenko, Ye. V. Movchanyuk, A. V. Antypenko, R. V. Serha, A. V. |
|
| Subject |
geophone
seismic signals equivalent circuit simulation in SPICE packages геофон сейсмические сигналы эквивалентная схема моделирование в SPICE пакетах геофон сейсмічні сигнали еквівалентна схема моделювання в SPICE пакетах |
|
| Description |
Introduction. In modern electronic equipment the inductive seismic receivers (geophones) are the most widespread as sensors for registration of seismic signals. In developing seismic receiving devices, the most significant attention is paid to input amplifiers, which are directly connected to the geophones. Depending on the type of seismic research it is necessary to allocate specific ranges of input frequencies. For filtration and frequency response form correction to geophone is adding additional circuits. Therefore, the work of the geophone should be considered in conjunction with the input cascades of the seismic waves receiver. The main part. The main parameters from the documentation of geophones are analyzed and parameters for the assess of created model adequacy are selected. The analysis was carried out on an example of the model GS-ONE produced by Geospace (USA). The structure of the geophone and the principle of electromechanical analogies for equivalent circuit creating are considered. The equivalent circuit, taking into account parasitic parameters, and the measuring and calculating methods ofthe schemeelements are given. The influence on the work of the geophone of the shunt resistance connected to the output geophone terminals is considered.The calculation of the circuit elements according to the following method is carried out on the example of the GS-ONE geophone, the amplitude and phase frequency responses as the results of simulation in the package of NI Multisim are introduced. The simulation results are assessed according to their similarity with geophone parameters from documentation. Conclusions. The accuracy of the given model is increased compared to known models due to the consideration of the presence of the output geophone branch in the form of inductance coil and its parasitic parameters. This method can be used for equivalent circuit parameters calculation and for modeling in electronic simulation packages. The model does not take into account absolutely all processes in geophone, which leads to deviation in the amplitude values of amplitude frequency response to 8% and the deviation of phase frequency response to 2 degrees. However, further additions to the model will complicate its use in engineering practice and from this point of view it is not expedient.
Одним из направлений современной техники является апаратура регистрации сейсмических сигналов. В качестве датчиков таких сигналов используют индуктивные сейсмоприемники – геофоны. При разработке аппаратуры приема сейсмических сигналов наибольшее внимание уделяется входным усилителям. Работа геофона рассматривается в комплексе с входными каскадами приемника сейсмических волн. Была предложена схема замещения геофона для учета влияния паразитных параметров для получения возможности моделирования в SPICE пакетах. Приведенная схема дает возможность ускорить разработку системы регистрации. Проведена проверка адекватности полученной схемы путем проверки сходимости экспериментальных данных и данных, приведенных в документации на геофон. Вступ. У сучасній техніці при реєстрації сейсмічних сигналів у якості давача найбільше поширення отримали індуктивні сейсмоприймачі (геофони). При розробці апаратури прийому сейсмічних сигналів найбільшу увагу приділяють вхідним підсилювачам, до яких безпосередньо підключається геофон. Так як, в залежності від типу сейсмічного дослідження необхідно виділяти певні діапазони вхідних частот до геофонів додаються ланки фільтрації і корекції форми АЧХ та ФЧХ геофону. Тому робота геофону повинна розглядатися в комплексі з вхідними каскадами приймача сейсмічних хвиль. Основна частина. Було проаналізовано основні параметри геофонів, що наводяться у документації на виріб, виділенні основні параметри, за якими буде оцінюватися адекватність створеної моделі. Аналіз проводився на прикладі моделі GS-ONE виробництва компанії Geospace (USA). Розглянуто будовугеофона та принцип електромеханічних аналогій для створення схеми заміщення. Приведена схема заміщення з урахуванням паразитних параметрів та методика вимірювання і розрахунку елементів схеми. Розглянуто вплив шунтуючого опору, підключеного до вихідних клем геофона, на роботу геофона. Проведено розрахунок елементів схеми по наведеній методиці на прикладі геофона GS-ONE, представлено графіки АЧХ та ФЧХ, отриманні в результаті моделювання у пакеті NI Multisim. Оцінено результати моделювання за їх відповідністю до аналогічних, наведених у документації на геофон. Висновки. У даній моделі підвищена точність у порівнянні з відомими моделями[1,2] завдяки врахуванню наявності вихідної ланки геофона увигляді котушки індуктивності та її паразитних параметрів. Розроблена методика може застосовуватися для розрахунку параметрів схеми заміщення геофона та використання в пакетах моделювання електронних схем. Модель не враховує абсолютно усіх процесів, що проходять у геофоні, що призводить до відхилення в показниках амплітуди у АЧХ перетворювача до 8% а відхилення ФЧХ до 2х градусів. Проте подальше доповнення моделі ускладнить її використання в інженерній практиці і з цієї точки зору не є доцільним. |
|
| Publisher |
National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
|
|
| Date |
2019-06-30
|
|
| Type |
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1569
10.20535/RADAP.2019.77.53-59 |
|
| Source |
Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia; No 77 (2019); 53-59
Вестник НТУУ "КПИ". Серия Радиотехника, Радиоаппаратостроение; № 77 (2019); 53-59 Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 77 (2019); 53-59 2310-0389 2310-0397 |
|
| Language |
eng
|
|
| Relation |
http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1569/1416
|
|