Rationale for applying short-period sensors with extended frequency response for recording strong earthquakes

Besedina, A. N.; Kabychenko, N. V.

doi:10.3103/s0747923917010029

Cited by 5 publications

(2 citation statements)

References 6 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The traditional way to increase the damping ratio is to introduce negative resistance. The damping of the sensor oscillation system is mainly determined by the impedance in the coil circuit; the smaller the internal resistance of the coil circuit is, the greater the damping [ 40 , 41 ]. The circuit shown in Figure 2 a uses an op amp to convert the positive impedance to negative, thereby introducing a negative resistance.…”

Section: Series Circuit Correction Methodsmentioning

confidence: 99%

An Effective Method for Improving Low-Frequency Response of Geophone

et al. 2023

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

The natural frequency of traditional velocity sensors such as moving coil geophones limits their measurable low-frequency range, and the damping ratio affects the flatness of the sensor in the amplitude and frequency curves, resulting in variations in sensitivity over the available frequency range. In this paper, the structure and working principle of the geophone are analyzed and its dynamics are modeled. After synthesizing the negative resistance method and zero-pole compensation, two commonly adopted low-frequency extension methods, a method for improving low-frequency response, which is a series filter and a subtraction circuit to increase the damping ratio, is proposed. Applying this method to improve the low-frequency response of the JF-20DX geophone, which has a natural frequency of 10 Hz, results in a flat response to acceleration in the frequency range from 1 to 100 Hz. Both the PSpice simulation and actual measurement show a much lower noise level via the new method. Testing the vibration at 10 Hz, the new method has a 17.52 dB higher signal-to-noise ratio than the traditional zero-pole method. Both theoretical analysis and actual measurement results show that this method has a simple circuit structure, introduces less circuit noise, and has a low-frequency response improvement effect, which provides an approach for the low-frequency extension of moving coil geophones.

show abstract

Section: Series Circuit Correction Methodsmentioning

confidence: 99%

An Effective Method for Improving Low-Frequency Response of Geophone

et al. 2023

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…На основе такого подхода создаются программные продукты, которые позволяют выполнять расширение частотного диапазона датчика в режиме реального времени c минимальной задержкой [Mihaylov, El Naggar, 2021] или при постобработке сейсмических записей [Besedina et al, 2012;Besedina, Kabychenko, 2017;Dergach, Yushin, 2017;Dergach et al, 2019], которые имеют свои ограничения. Уровень шума измерительного канала является одним из ключевых факторов, влияющих на диапазон расширения граничной частоты датчика [Besedina et al, 2012;Беседина, 2014;Besedina, Kabychenko, 2017]. Стоит отметить, что построение цифрового обратного фильтра не всегда возможно, например, когда уровень шумов измерительного канала за пределами рабочего диапазона датчика превышает уровень сигнала.…”

unclassified

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

Кабыченко,

Беседина,

Шарафиев

2024

Динамические Процессы В Геосферах

View full text Add to dashboard Cite

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).

show abstract