Геофоны и акселерометры, Измерения микросейсмических колебаний Опции

[ToR_TDA]

Здравствуйте, форумчане!
В аппаратуре ВСП (Вертикального сейсмического профилирования), традиционно применяют электродинамических сейсмоприемники - геофоны, но в последние годы были выпущены некоторые модели акселерометров с характеристиками подходящими для измерения микросейсмических колебаний. Вопрос заключается в том, как сравнить эти виды датчиков. Например, важным параметром является пороговая чувствительность датчика.
Для геофона расчет выглядит так: напряжение теплового шума e_ш = √4kTRΔf , пороговая чувствительность - X_min = e_ш/S [м/сек] , где S - чувствительность геофона. А вот как сравнить пороговые чувствительности по скорости акселерометров и геофонов?
Выход акселерометра ускорение, значит нужно сначала интегрировать, а затем сравнивать. Помогите разобраться.

[Alexashka]

Вот реальное сравнение сигналов, которое обещал показать. Сигнал геофона идет "как есть", акселерометра -интегрируется, накладывается ФВЧ 10Гц (который формирует спад 40дБ/дек АЧХ ниже частоты резонанса, который есть у геофона и кот.нет у акселерометра) и масштабируется чтобы выравнить оба сигнала по амплитуде пичков. На левом графике -сигналы, на втором -спектры (спектр берется по всему файлу для получения бОльшего разрешения). Видно, что в области сигналов от идущего человека (3 больших пачки и 1 маленькая) сходство весьма неплохое даже по форме, а вот в спектре у акселерометра идет мощный задир на низких частотах, причем задир сплошной, видимо это и есть те самые микросейсмы. Хотя возможно также идет накладка электрических шумов усилителя. Дело в том, что у акселерометра сопротивление на низких частотах растет и соответственно растут шумы усилителя. Визуально это выглядит как болтанка вокруг средней линии в промеждутках между пачками импульсов.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ToR_TDA]

Вот реальное сравнение сигналов, которое обещал показать. Сигнал геофона идет "как есть", акселерометра -интегрируется, накладывается ФВЧ 10Гц (который формирует спад 40дБ/дек АЧХ ниже частоты резонанса, который есть у геофона и кот.нет у акселерометра) и масштабируется чтобы выравнить оба сигнала по амплитуде пичков. На левом графике -сигналы, на втором -спектры (спектр берется по всему файлу для получения бОльшего разрешения). Видно, что в области сигналов от идущего человека (3 больших пачки и 1 маленькая) сходство весьма неплохое даже по форме, а вот в спектре у акселерометра идет мощный задир на низких частотах, причем задир сплошной, видимо это и есть те самые микросейсмы. Хотя возможно также идет накладка электрических шумов усилителя. Дело в том, что у акселерометра сопротивление на низких частотах растет и соответственно растут шумы усилителя. Визуально это выглядит как болтанка вокруг средней линии в промеждутках между пачками импульсов.

У HP есть статья про MEMS Seismic Sensor. В ней у акселерометра то же сплошной задир к низким. А вы снимали данные без сигнала (без шагов человека), такую характеристику нужно снимать где-то в подвале и на гранитной плите. Тогда собственные шумы лучше оцениваются.

[Alexashka]

У HP есть статья про MEMS Seismic Sensor. В ней у акселерометра то же сплошной задир к низким. А вы снимали данные без сигнала (без шагов человека), такую характеристику нужно снимать где-то в подвале и на гранитной плите . Тогда собственные шумы лучше оцениваются.

Задир к низким у них это известный факт - 1/f шумы однако, как и у всех полупроводников, и МЭМС датчики тут не исключение .

Да это я так привел сигналы чисто для интересу потому как тут акселерометр унд геофон, запись фонового шума тоже делалась - там тоже самое. А спектр шагов практически весь сосредоточен в области 10-30Гц так что он тут не мешает оценке.

[rudy_b]

У AD-шников в модели AD797 фликкер учтен, вопрос насколько точно. Вот кусок текста модели AD797. На входах есть шумовые диоды, в моделях которых есть коэффициент фликкер шума - KF

* INPUT VOLTAGE NOISE GENERATOR
*
VN1 40 0 DC 2
DN1 40 41 DEN
DN2 41 42 DEN
VN2 0 42 DC 2
*
* +INPUT CURRENT NOISE GENERATOR
*
VN3 43 0 DC 2
DN3 43 44 DIN
DN4 44 45 DIN
VN4 0 45 DC 2
*
* -INPUT CURRENT NOISE GENERATOR
*
VN5 46 0 DC 2
DN5 46 47 DIN
DN6 47 48 DIN
VN6 0 48 DC 2
..................
Используемые модели
.MODEL DEN D(IS=1E-12 RS=6.3708E3 AF=1 KF=1.59E-15)
.MODEL DIN D(IS=1E-12 RS=474 AF=1 KF=7.816E-15)

[ToR_TDA]

Используемые модели
.MODEL DEN D(IS=1E-12 RS=6.3708E3 AF=1 KF=1.59E-15)
.MODEL DIN D(IS=1E-12 RS=474 AF=1 KF=7.816E-15)

Получается, что исходя из этих параметров, можно построить зависимость входных шумов по току и напряжению от частоты. При этом надо использовать шумовой расчет для диода(ов). Как-то я не очень понял, как нужно считать. Прикрепил статью, в ней есть: 2.1.4. Уравнения для шумов диода. Что такое IAF?

Прикрепленные файлы

 _________7_RUS.DOC ( 1.01 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 646

 

[Alexashka]

Получается, что исходя из этих параметров, можно построить зависимость входных шумов по току и напряжению от частоты. При этом надо использовать шумовой расчет для диода(ов). Как-то я не очень понял, как нужно считать. Прикрепил статью, в ней есть: 2.1.4. Уравнения для шумов диода. Что такое IAF?

В свое время думал как бы пересчитать данные по шумам из даташитов в параметры KF,AF для построения моделей. Но похоже что никак- нужен такой параметр как Frequency noise comer, который нигде не дается. Вот если есть график спектральной плотности, то тогда можно.