DE1140977B - Regelschaltung fuer seismische Verstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung für seismische Verstärker für reflexions- und refraktionsseismische Messungen.

Da die Amplitude der von den Körperschallempfängern aufgenommenen Schallwellen innerhalb weniger Sekunden auf etwa ein Tausendstel des Anfangswertes absinkt, ist zur Erzielung einer auswertbaren Registrierung eine Regelung des Verstärkungsgrades des zwischen dem Körperschallempfänger (Geophon) und dem Registriergerät geschalteten Verstärkers nötig. Der von dem Verstärker zu übertragende Frequenzbereich von z. B. 5 bis 150Hz liegt nun im gleichen Bereich wie die zu fordernde Regelgeschwindigkeit. Damit können Regeleinrichtungen mit einer Einkopplung der Regelspannung in den zu regelnden Weg nicht benutzt werden, da die in dem zu regelnden Weg eingekuppelte Regelspannung einen sogenannten Schwall erzeugt, der sich dem zu registrierenden Schallereignis überlagert und damit die Auswertung der Messung erschwert oder unmöglich macht.

Es ist an sich in der Elektrotechnik bekannt, elektrische Verstärker mit Hilfe von Fotoelementen im Verstärkungsgrad zu regeln. Die hierfür verwendeten Fotozellen weisen jedoch eine so große Abklingzeit auf, daß schnell arbeitende Regelungen nicht mit diesen Mitteln erzielt werden konnten. Da die inneren Verzögerungen im Ansprechen dieser Fotozellen auf Lichtschwankungen erheblich waren, war bereits bei einer Wechselstromspeisung der die Fotozelle steuernden Glühlampe in Verbindung mit der Wärmeträgheit des Glühfadens handelsüblicher Glühlampen eine brummfreie Regelung vorhanden. Derartige Regelanordnungen sind infolge der hohen für seismische Verstärker zu fordernden Regelgeschwindigkeiten bisher nicht brauchbar gewesen.

Die Regelschaltung für seismische Verstärker nach dem Prinzip der Spannungsteilerregelung mit einem festen und einem dazu in Reihe geschalteten lichtgesteuerten Fotowiderstand gestattet eine schwallfreie Regelung kurzer Eigenzeit, indem als Fotowiderstand ein Widerstand mit einer geringen An- und Abklingzeit im Wirkungsbereich einer Lampe geringer Wärmeträgheit angeordnet ist, die an der Regelspannung liegt.

Bei einer derartigen Regelschaltung ist nicht nur der Weg der Regelspannung in den Verstärkerkanal gesperrt, sondern auch durch die relativ große Änderung des Widerstandswertes eines Fotowiderstandes zwischen voll belichtetem und unbelichteten! Zustand über etwa vier Dekaden eine außerordentlich große Regeldynamik möglich. An Stelle der Verwendung Regelschaltung für seismische Verstärker

Anmelder:

PRAKLA

Gesellschaft für praktische Lagerstättenforschung G.m.b.H.,
Hannover, Haarstr. 5

Friedhelm Sender, Hannover,
ist als Erfinder genannt worden

einer Glühbirne geringer Leistung als Lichtquelle läßt sich vorteilhaft auch eine Gasentladungslampe benutzen, die von der Regelwechselspannung oder einer entsprechend geregelten höherfrequenten Hilfswechselspannung gesteuert wird. Dabei kann die Frequenz der die Glimmlampe steuernden Wechselspannung sowohl innerhalb der entsprechenden Ansprechzeit des Fotowiderstandes liegen als auch außerhalb derselben. Im ersteren Falle nimmt der Fotowiderstand einen der mittleren Beleuchtungsstärke entsprechenden Wert an, während im anderen Falle der Widerstandswert des Fotowiderstandes kurzzeitig taktförmig schwankt. Hierbei glätten die im seismischen Verstärker stets vorhandenen Filter und sonstigen Energiespeicher der Schaltung die geregelte Wechselspannung wieder.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines seismischen Verstärkers mit automatischer Regelung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Teiles der Fig. 1 mit einem erfindungsgemäßen Regelteil.

Dem seismischen Verstärker nach Fig. 1 wird an der Klemme 7 das von den Geophonen kommende Eingangssignal zugeleitet und in der Stufe 1 zunächst verstärkt. Über einen ebenfalls in dieser Stufe angeordneten regelbaren Spannungsteiler gelangt das Signal zur Stufe 2 zur weiteren Verstärkung. Auf die Stufe 2 folgt ein einstellbares Filter 3 und danach eine weitere Verstärkung in der Stufe 4. Über eine Anpassungs- und Mischsehaltutig 5 wird das Signal der Ausgangsklemme 8 zugeleitet, von der es auf eine oder mehrere Registriervorrichtungen gelangt. Aus der Verstärkerstufe 4 wird ein weiterer Signalanteil

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ausgekoppelt und einer Regelstufe 6 zugeführt, in der .■ ein dem Signalanteil entsprechendes Regelsignal erzeugt wird. Das Regelsignal wird dem in der Stufe 1 angeordneten veränderlichen Spannungsteiler zugeführt und steuert diesen auf einen solchen Wert, daß das an der Klemme 8 verfügbare Ausgangssignal im Mittel eine konstante Amplitude aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Regelteil nach Fig. 2 ist parallel zu dem der Klemme 7 nachgeschalteten Eingangsübertrager 10 ein Spannungsteiler geschaltet, der aus einem Widerstand 11 und einem Fotowiderstand 12 besteht. Mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 11 und dem Fotowiderstand 12 ist die Basiselektrode eines Transistors 13 verbunden. In der Emitterzuleitung ist zur Stabilisierung ein Widerstand 16 angeordnet, während die Basiselektrode über einen Widerstand20 ihre Vorspannung erhält. Am Kollektorwiderstand 14 wird über den Kondensator 15 die geregelte Signalspannung abgegriffen und der nächsten Stufe des seismischen Verstärkers zugeführt. Über die Leitung 18 erhält die Lampe 17 aus der Regelstufe 6 eine Regelspannung. Die Lampe 17 ist zusammen mit dem Fotowiderstand 12 in einem lichtdichten Kasten 19 angeordnet.

Wenn die an den Klemmen 7 anliegende Signalamplitude von einem höheren Wert auf einen niedrigeren Wert fällt, sinkt auch die Amplitude des der Regelstufe 6 aus der Verstärkerstufe 4 zugeleiteten Signalanteiles und damit die der Lampe 17 zugeleitete Regelspannung. Dadurch nimmt die Strahlung der Lampe 17 ab, so daß der Fotowiderstand 12 weniger Licht erhält und somit einen höheren Widerstandswert annimmt. Der Teilerpunkt des Spannungsteilers verschiebt sich zu einer niedrigeren Spannungsteilung, so daß die den Spannungsteiler 11, 12 passierende Signalamplitude eine geringere Abschwächung erfährt. Durch eine Kaskadenschaltung eines weiteren Widerstandes lic mit einem von der gleichen Lampe 17 beleuchteten Fotowiderstand 12 a kann auf einfache Weise eine erhebliche Erhöhung des Regelbereiches bewirkt werden. Infolge der Verstärkung des Regelkreises sind Nichtlinearitäten, insbesondere die Abhängigkeit der Widerstandsänderung des Fotowiderstandes von der Beleuchtungsstärke, praktisch ohne Belang.

Für die Lampe 17 kommt außer einer Glühfadenlampe geringer Wärmeträgheit auch eine Gasentladungslampe in Betracht, die zur Erzielung einer möglichst hohen aussteuerbaren Helligkeitsschwankung mit Wechselspannung oder mit einer Impulsfolge betrieben wird, wobei das zeitliche Leucht-Dunkelverhältnis gesteuert wird. Die entsprechend gewählte Trägheit des Fotowiderstandes sowie die in dem seismischen Verstärker vorhandenen auf relativ niedrige Frequenzen abgestimmten Filter gleichen etwaige höherfrequente Schwankungen der Regelung aus.

Bei mit Transistoren in den Verstärkerstufen ausgerüsteten seismischen Verstärkern kann der Fotowiderstand zweckmäßig auch als Längswiderstand angeordnet werden, der mit dem Eingangswiderstand des Transistors zusammenarbeitet. Die Lichtsteuerung müßte in diesem Falle natürlich einen entsprechend umgekehrten Sinn erhalten, d. h. bei stärkerem Signal dunkler werden.

Um eine Anpassung zwischen Eingangskreis und der auf die Regelanordnung folgenden Verstärkerstufe zu erhalten, können auch zwei Fotowiderstände als L-Glied angeordnet werden, wobei die Beleuchtung durch je eine Lampe erfolgt, deren Helligkeiten sich zueinander gegensinnig verändern. Eine derartige gegensinnige Veränderung läßt sich z. B. dadurch erzielen, daß eine Rechteckimpulsfolge konstanter Impulsfolgefrequenz aus abwechselnd positiven und negativen Impulsen je mit den positiven und negativen Impulsen einer der Lampen im L-Glied zugeführt wird. Um einen möglichst großen Durchsteuerbereich der Helligkeit zu erhalten, können nach dem Prinzip der Braunschen Röhre gebaute Lampen verwendet werden.

Fotowiderstandsregelglieder haben gegenüber den bisher gebräuchlichen Dioden- und sonstigen Regelgliedern noch den weiteren Vorteil, daß sie auch für relativ große Signalamplituden nur geringe Verzerrungen ergeben.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Regelschaltung für seismische Verstärker nach dem Prinzip der Spannungsteilerregelung mit einem festen und einem dazu in Reihe geschalteten lichtgesteuerten Fotowiderstand und mit einem geschlossenen Regelkreis, dadurch gekennzeich net, daß als Fotowiderstand (12) ein Widerstand mit einer geringen An- und Abklingzeit im Wirkungsbereich einer Lampe (17) geringer Wärmeträgheit angeordnet ist, die an der Regelspannung (18) liegt.

2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Lampe (17) eine im Regelkreis erzeugte Impulsfolge angelegt wird, die ein dem gewünschten Regelzustand entsprechendes Tastverhältnis aufweist.

3. Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fotowiderstände (12, 12 a) von der gleichen Lampe (17) beleuchtet werden.

4. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit Transistoren ausgerüsteten Verstärker der Fotowiderstand als Längswiderstand vor den Eingang des nachfolgenden Transistors geschaltet ist.

5. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander gegensinnig beleuchtete Fotowiderstände als L-Glied geschaltet sind, so daß sich eine konstante Anpassung ergibt.

6. Regelschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden je einen der Fotowiderstände des L-Gliedes beleuchtenden Lampen eine im Tastverhältnis modulierte Impulsfolge positiver und negativer Impulse konstanter Periode derart zugeführt wird, daß die positiven Impulse der einen und die negativen Impulse der anderen Lampe zugeführt werden.

7. Regelschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampen nach dem Prinzip der Braunschen Röhre gebaut sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1058 559; Funkschau, 1959, H. 23, S. 553.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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