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Chapitre V la contre-réaction électronique 1. pendule + shunt 2.

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1 chapitre V la contre-réaction électronique 1

2 pendule + shunt 2

3 le shunt est une contre-réaction élémentaire 3

4 vers un enregistrement de signaux plus longue période on vient de voir le sismomètre passif qui est encore largement utilisé. Par exemple : sismomètres courte période et géophones pour la prospection géophysique. on souhaite mieux enregistrer les ondes longue périodes. Par exemple : ondes de surface, Rayleigh et Love, les modes propres et même les ondes de marées. 4

5 comment mieux enregistrer les longues périodes allongement de la période propre des pendules. Elle passe de 1 à ~10 secondes (revue de détail au chapitre suivant (VI)). utilisation dun capteur de déplacement à la place du cab qui est sensible à la vitesse de la masse (par rapport au châssis). 5

6 évolution vers les longues périodes 6

7 7

8 augmentation de la période propre du capteur et utilisation dun capteur de déplacement 8

9 ce nest pas encore suffisant bande passante plus large ; mal adaptée à la sismologie ; très sensible aux variations thermiques et autres sources de bruit longue période, qui implique de très fortes dérives du bras du pendule. 9

10 le signal très longue période est filtré et injecté sur le forceur 10

11 premier remède on mesure la position du bras avec le capteur de déplacement par filtrage, on extrait le signal très longue période. Ce sont les bruits longue période que lon veut faire disparaître. par lintermédiaire du cab utilisé en forceur, on injecte sur la masse une force inverse et proportionnelle au bruit LP. 11

12 Chaque fois que la masse sort lentement de sa position déquilibre, le forceur la ramène. Mais si elle se déplace rapidement, le forceur nagit pas. 12

13 filtre LP = intégrateur 13

14 bande passante après filtrage LP 14

15 CRE du type PID (1) le problème des perturbations LP est résolu, mais la bande passante reste peu pratique. proportionnelle au déplacement en HF. proportionnelle à laccélération en BF. résonance du pendule non contrôler à la période propre. on aime bien travailler avec un signal proportionnel à la vitesse du sol (V/m/s). les sismologues utilisent une CRE du type PID en parallèle (Proportionnelle, Intégrale, Dérivée) 15

16 CRE du type PID (2) 16

17 fonction de transfert du PID branche proportionnelle : branche dérivée : branche intégrale : 17

18 pendule transducteur contre-réaction forceur fonction de transfert complète 18

19 plus tard…. 19

20 paramètres du sismomètre contre-réactionné amplitude de sortie du signal période propre amortissement fréquence de coupure (HF) 20

21 fonctions de transfert dun STS-1 21

22 caractéristiques des sismomètres STS-1 de Wielandt-Sreckeisen Masse0.6 kgm Période propre mécanique~30 sT 0 Amortissement mécanique0.1 0 Gain transducteur déplacement V/mG Condensateur du PID10 µFaradC Résistance du PID3 M R p Résistance de lintégrateur520 k R Condensateur de lintégrateur2 mFaradC Durée de lintégrateur1036 s = R * C Resistance en série avec lintégrateur635 k R int Caractéristique du forceur24 N/A Résistance de la bobine du forceurtrès petite valeur, inutiliséer Niveau de sortie VBB2400 V/m/sV Période de la CRE360 sT CRE Amortissement de la CRE0.744 CRE Fréquence de coupure7.3 Hzf c 22

23 principe du calcul de la fonction de transfert de POS 23

24 fonction de transfert de POS 24

25 recentrage de la masse la tension POS maintient la masse dans une position moyenne autour du zéro du transducteur de déplacement. quand la tension POS devient trop importante, le sismomètre consomme beaucoup de courant, mais surtout la qualité de la CRE en souffre. avec un moteur qui déplace le centre de gravité de la masse, on ramène la tension POS autour de zéro Volt. recentrage semi-automatique sur les sismos modernes, avec changement de la CRE (réduction de ) pour réduire le temps de lopération. 25

26 observations des ondes de marées sur la sortie POS 26

27 ajustement de la période propre du pendule avec la contre-réaction Wielandt et Streckeisen (STS-1) proposent une manip pour installer correctement un pendule LP à ~30 secondes de période propre car ce nest pas une opération facile. en supprimant la résistance proportionnelle, lamortissement dépend directement de la période du pendule. pour gagner du temps, T CRE est fixée à ~20 s. 27

28 suppression de R p et évolution de lamortissement 28

29 la période propre du pendule dépend essentiellement de lajustement par rapport à la verticale 29

30 conclusion la Contre Réaction Electronique (CRE) permet : de maintenir la masse en position déquilibre en rejetant les perturbations longues périodes ; de définir une large bande passante BRB (Broad Band) ou VBB (Very Broad Band) en V/m/s ; de définir une bande passante très longue période POS ; dajuster la période propre des pendules à des valeurs importantes et augmenter ainsi la résolution. 30


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