РОЗРОБКА ПРЕЦИЗІЙНОЇ ШИРОКОСМУГОВОЇ ГЕОФІЗИЧНОЇ МЕТРОЛОГІЧНОЇ ВІБРОПЛАТФОРМИ НА ОСНОВІ ЛАЗЕРНОЇ

ЦИФРОВОЇ ІНТЕРФЕРОМЕТРІЇРОЗДІЛ 1. РОЗРОБКА СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО ФОРМУВАННЯ ТА

ЦИФРОВОГО ІНТЕРФЕРОМЕТРИЧНОГО НАНОВИМІРЮВАННЯ ВХІДНИХ МЕХАНІЧНИХ ДІЙ НА ГЕОФІЗИЧНУ МЕТРОЛОГІЧНУ

ВІБРОПЛАТФОРМУ Початок – березень 2013 р, завершення – грудень 2013р.

Науковий керівник – академік Петров В.В. Відповідальні виконавці – заст. зав. відділу 101 Шанойло С.М; - с.н.с. відділу 103 Бріцький О.І.

Мета проекту: розробити, виготовити та впровадити прецизійну широкосмугову геофізичну метрологічну віброплатформу і систему

формування та цифрового інтерферометричного нановимірювання вхідних механічних діянь на досліджувані геофізичні прилади, що необхідно для ідентифікації параметрів їхніх математичних моделей за відповідними

реакціями.

Проблемність питання – відсутність метрологічного забезпечення геофізичних досліджень

АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ ВІБРОПЛАТФОРМ ДЛЯ АТЕСТАЦІЇ ГЕОФІЗИЧНИХ ПРИЛАДІВ

Зображення вібростенду “Волна ВС4”Зображення стенда для калібрування й випробувань сейсмометричної апаратури КАПКС

Зображення стенда СT-EW1 (Німеччина)

Зображення стенда для для калібрування cейсмометрів PET-0A & PET-03H (Японія)

Запропоновано виконати широкосмугову метрологічну платформу у вигляді програмно-апаратного комплексу на основі силових п'єзоактюаторів і методів щифрової лазерної інтерферометрії

Силовий п'єзоактюатор

Цифровий лазерний інтерферометр

Рисунок 1 – Структурна схема програмно-апаратного комплексу

0 0.05 0.1 0.15 0.2

1 107

1 106

1 105

1 104

1 103

Ìàñà ðóõîìî¿ ÷àñòèíè, êã

Ïîñò

³éíà

÷àñ

ó, ñ

Tem m( )

Tp m( )

m

1

1

0 pnRC 1222

pTpT

n

mmm

0

33

S

sE

33d1 )(2 p

)(0 pU )(pU )(3 pE )(3 pS

)(2 pF

02

Рисунок 2 – До співвідношення постійних часу Рисунок 2 – Загальний вигляд ПА компанії РI

Рисунок 3 – Еквівалентна схема стисненого ПА для 0<f<71,7 Гц

Рисунок 4 – Результати моделювання системи формування вхідних впливів амплітудою 100 мкм на віброплатформу з частотою: а) 1Гц; б) 10 Гц; в) 50 Гц

а б в

Рисунок 5 - Структурна схема цифрового лазерного інтерферометра

Рисунок 6 – Результати вимірювань у стабільному середовищі: відносна відстань, нм (а); похибка стабілізації температури корпусу лазера, град. (б)

а

б

Фото 1 – Виготовлена плата системи стабілізації променя напівпровідникового лазера

Фото 2 - Загальний вигляд цифрового сигнального процесора для обробки квадратуних сигналів інтерферометра відповідно до рис. 5 (цифрова і аналогова частини)

Рисунок 6 - Кінематична схема прецизійної широкосмугової віброплатформи

Фото 3 – Загальний вигляд прецизійної широкосмугової віброплатформи

Фото 4 – Елементи кінематичної при знятій рухомій плиті

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕНЯ ПРЕЦИЗІЙНОЇ ШИРОКОСМУГОВОЇ МЕТРОЛОГІЧНОЇ ВІБРОПЛАТФОРМИ І

ПРОПОЗИЦІЇ ЩОДО ЇЇ ЗАСТОСУВАННЯ

Закон коливань платформи

Реакція сейсмометра переміщень

Закон коливань платформи

Реакція сейсмометра переміщень

Пропозиції щодо використання прецизійної широкосмугової метрологічної платформи

Враховуючи унікальну вимірювальну систему і прецизійне формування вхідних впливів на геофізичні прилади, можна рекомендувати використання розробленої платформи у наступних напрямках.

1. Метрологічна атестація існуючих геофізичних приладів, які використовуються у геофізичних спостереженнях.

2. Метрологічна атестація геофізичних приладів, які закупаються за кордоном і без чого не можуть використовуватися на законних підставах.

3. У дослідницьких цілях при розробці власних геофізичних приладів.4. Окремим напрямком використання віброплатформи може бути визначення

параметрів сейсмічної вразливості споруд на основі дослідження їх фізичних моделей.5. Результати, отримані вході розробки віброплатформи, може бути покладено в

основу побудови повномасштабних віброплатформ для дослідження сейсмічної вразливості споруд та елементів їх конструкцій.

Очевидно, що для реалізації пп. 1-3 необхідно на програмному рівні розробити методику автоматизованого визначення амплідутно-частотних і фазо-частотних характеристик, нулів і полюсів передаточних функцій, визначення наявності і типу нелінійності у динамічному діапазоні у всьому динамічному діапазоні сигналів.

Віброплатформу у вигляді програмно-апаратного комплексу необхідно атестувати в Укрметртестстандарті і експлуатувати в окремо створеній метрологічній лабораторії.