Extending the Capability of Seismic Sensors Using a Universal Filter Transfer Function

Abstract

Общемировая тенденция сейсмологических наблюдений последних лет заключается в увеличении количества измерительных пунктов и оснащении их широкополосной и высокочувствительной аппаратурой. Однако такой подход приводит к существенному удорожанию измерений. Одним из возможных решений данной проблемы является применение в качестве дополнительных датчиков значительно более дешевых геофонов или короткопериодных сейсмометров с расширенным частотным диапазоном. В работе рассмотрен процесс синтеза схемы корректирующего фильтра на базе биквадратной передаточной функции, приведены схемы расширения частотных характеристик датчиков, в том числе схемы коррекции характеристики сейсмометра СМ-3КВ и геофона GS-20DX в приборном исполнении. Разработанный алгоритм позволяет расширить АЧХ сейсмометра СМ-3КВ в область низких частот до 0.02 Гц (при штатной частоте 0.5 Гц) и геофона GS-20DX до1 Гц(при собственной частоте 10 Гц). In recent years the global trend in seismological observations consists in increasing the number of measuring points and equipping them with broadband and highly sensitive sensors. However, this approach leads to a significant rise in the cost of measurements. One possible solution to this problem is the use of much cheaper geophones or short-period seismometers with an extended frequency range as additional sensors. This paper discusses the process of synthesizing a correction filter circuit based on a biquadratic transfer function, and provides schemes for expanding the frequency characteristics of sensors, including circuits for correcting the characteristics of the SM-3KV seismometer and the GS-20DX geophone in instrument design. The developed algorithm makes it possible to expand the frequency response of the SM-3KV seismometer to low frequencies region up to 0.02 Hz (natural frequency of 0.5 Hz) and the GS-20DXgeophone to 1 Hz (natural frequency of 10 Hz).