Устройство для возбуждения сейсмических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к невзрьшной сейсморазведке и может.быть применено при контроле качества возбуждения дополнительных импульсных последовательностей источником сейсмических колебаний. Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства . В устройстве проводят контроль качества возбуждения сейсмических колебаний. В процессе работы подают управляющий сигнал на источник сейсмических колебаний, возбуждают источником сейсмических колебаний сигнал, изменяющийся по заданному управляющим сигналом закону, преобразовьшают механические колебания в электрические приемником колебаний, установленным на опорной плите источника . Производят запись принятых .акселерометром сигналов и формируют опорный сигнал. Вьшолняют запись зарегистрированных приемником колебаний сигналов на двух одинаковых временных интервалах, каждьй из которых не превышает длительности NT, где N - число импульсов в дополнительной последовательности, Т - период излучения импульсов в последовательности . При этом для получения результирующей записи вычитают одну из полученных записей из другой на первой половине интервала записи, не превышающего длительности N Tji/2, и суммируют одну с другой записи на второй половине интервала записи, не превышающего длительности . Определяют среднее значение продетектированного сигнала результирующей записи Производят его сравнение с опорным сигналом и при превьш1ении средним значением сигнала результирующей записи опорного сигнала выдают сигнал на сейсмостанцию для исключения зарегистрированной информации из обработку, 1 ЗоП. ф-лы, 3 ил. € (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 01 V 1/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

f зо,..., „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т,:

Н А ВТОРСИОМЪб СВИДЕТЕЛЬСТВУ тута (72) П.Т.Сиротенко и В.И.Роман (53) 550.834 (088.8) (56) Патент США Р 4246652, кл. 367-42. опублик.1982.

Патент США У 4564924, кл. 365-200, опублик. 1985. (21) 4097724/24-25 (22) 23.07.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (71) Киевское геофизическое отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного инсти(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к невзрыв. ной сейсморазведке и может быть при" менено при контроле качества возбуждения дополнительных импульсных последовательностей источником сейсмических колебаний. Цель изобретения— повьппение надежности работы устройства. В устройстве проводят контроль качества возбуждения сейсмических колебаний. В процессе работы подают управляющий сигнал на источник сейсмических колебаний, возбуждают источником сейсмических колебаний сигнал, изменяющийся по заданному управляющим сигналом закону, преобра„„SU 13 3244 А1 зовывают механические колебания в электрические приемником колебаний, установленным на опорной плите источника. Производят запись принятых ,акселерометром сигналов и формируют опорный сигнал. Выполняют запись зарегистрированных приемником колебаний сигналов на двух одинаковых временных интервалах, каждый из кото. рых не превьппает длительности NT„, где N — число импульсов в дополнительной последовательности, Т„ — период излучения импульсов в последовательности. При этом для получения результирующей записи вычитают одну из полученных загисей из другой на первой половине интервала записи, не превышающего длительности Н Т„/2, и суммируют одну с другой записи на второй половине интервала записи, не превьппающего длительности NT„/2.

Определяют среднее значение продетектированного сигнала результирующей записи, Производят его сравнение с опорным сигналом и при превьппении средним значением сигнала результирующей записи опорного сигнала выдают сигнал на сейсмостанцию для исключения зарегистрированной информации иэ обработки, 1 s.ï. ф-лы, 3. ил. 1383244

Изобретение относится к невзрывной сейсморазведке и может быть применено при контроле качества возбуждения дополнительных импульсных последо5 вательностей источником сейсмических колебаний.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг.1 приведена структурная )p схема устройства для возбуждения сейсмических колебаний; на фиг.2— временные диаграммы, объясняющие запись магнитным регистратором сигна" лов приемника колебаний; на фиг.3 — - 15 временные диаграммы, объясняющие определение качества возбуждения дополнительных импульсных последовательностей.

Устройство для возбуждения сейс- 20 мических колебаний содержит источник

1 сейсмических колебаний, состоящий из исполнительного механизма 2, программного блока 3 управления источника, блока 4 синхронизации источника, приемника 5 колебаний, блок 6 коммутации, состоящий из ключей 710, магнитный регистратор 11, блок

12 синхронизации регистрации, датчик 13 опорного напряжения, блок 14 30 детектирования и усреднения, компаратор 15 и блок 16 управления контролем.

Блок 16 управления контролем содержит счетный триггер 17, элементы

18 — 21 совпадения, элемент ИЛИ 22, генератор 23 опорных импульсов, двоичный счетчик 24 импульсов, RS-триггеры 25 и 26 и одновибратор 27.

rНа фиг.2 показаны командные им- 40 пульсы 28, выдаваемые блоком 4 синхронизации источника и блоком 12 синхронизации регистрации в момент начала излучения импульсной последовательности, сигналы 29 отметок момен оа излучения импульсов источником сейсмических колебаний, формируемые генератором 23 опорных импульсов, импульсы 30, зарегистрированные при50 емником.5 колебаний при воэбужде" нии источником 1 сейсмических колебаний первой и второй дополнительной последовательности, состоящей из четырех импульсов, сигнал 31 на выходе счетного триггера 17, сигнал 32 на выходе (n-1)-го триггера счетчика 24 импульсов (n = log N), где

N — число импульсов в последовательности, сигнал 33 на выходе и-ro триггера счетчика 24 импульсов, сигнал 34 на выходе (и+1)-го триггера счетчика 24 импульсов, сигнал 35 разрешения регистрации сигналов приемника 5 колебаний без инвертирования, снимаемый с выхода RS-триггера 25, сигнал 36 разрешения регистрации сигналов приемника 5 колебаний с инвертированием, снимаемый с выхода

RS-триггера 26, сигнал 37 запрета записи магнитным регистратором 11, сигнал 38, соответствующий первому интервалу записи сигналов, зарегистрированных приемником 5 колебаний, сигнал 39, соответствующий второму интервалу записи сигналов, зарегистрированных приемником 5 колебаний, сигнал 40 разрешения обработки записанных сигналов магнитным регистрато- ром )1, выдаваемый с выхода элемента 20 совпадения.

На фиг.3 показаны временные диаг" раммы сигнала 4), записанного магнитным регистратором 11 во время первого интервала записи, сигнала 42, записанного магнитным регистратором

11 во время второго интервала записи, сигнала 43, полученного на выходе магнитного регистратора 11 при одновременном считывании с ленты магнитного регистратора 11 сигналов

41 и 42 и их суммировании, сигнала

44, полученного после детектирования в блоке 14 детектирования и усреднения, сигнала 46 на выходе датчика

13 опорного напряжения, сигнала 47 на выходе компаратора 15.

В устройстве контроля качества возбуждения сейсмических колебаний программный блок 3 управления источника содержит источник командных импульсов (блок 4 синхронизации ис" точника), электронный ключ, генератор постоянной частоты, счетчик импульсов, шифратор, блок контроля информации и блок контроля воэбуждения.

При поступлении командных импульсов от блока 4 синхронизации источника программный блок 3 управления источника формирует первую и вторую дополнительные последовательности.

Блок 4 синхронизации источника и блок 12 синхронизации регистрации реализованы при помощи системы синхронизации возбуждения ССВ-1. Блок 12 синхронизации регистрации содержит

1383244 шифратор, состоящий нз генератора стабилизированной частоты, делителей частоты на 6,8,10 и 16, схемы установки и схемы автоматики, схему запуска счетного регистра, счетный регистр и радиостанцию. Шифратор блока,12 формирует код команды "Начало отсчета", осуществляет манипуляцию поднесущей соответственно коду команды "Начало отсчета", выдает сигнал "Командная отметка момента" на магнитный регистратор 11 с определенной задержкой относительно команды "Начало отсчета" и управ- 15 ляет сбросом (уетановкой в "0").

Установка в"0" происходит при включении питания и при окончании рабочего цикла схемы шифраторов (в момен выдачи сигнала 1Командная отметка мо- 20 мента" на магнитный регистратор 11).

Схема запуска счетного регистра служит для разрешения прохождения тактовой частоты на счетный регистр. Счетный регистр предназначен для органи- 25 зации цикла работы шифратора. Автоматика шифратора формирует импульсы запуска и управления работой радиостанции блока 12 синхронизации регистрации. 30

Блок 4 синхронизации источника содержит дешифратор, состоящий из генератора стабилизированной частоты делителей частоты на 6 и 8, счетчи35 ка, схемы запуска счетчика, схемы установки "0" и схемы автоматики.

Схема автоматики дешифратора управляет работой радиостанции. Схема запуска счетчика служит для разрешения прохождения тактовой частоты на счетчик после вьщеления сигнала "Начало отсчета". Счетчик подсчитывает тактовые импульсы и через определенное время, устанавливаемое способом под- 45 ключения выходов счетчика к схеме совпадений, выдает команду на инициирование возбуждения. Схема установки "0" выдает сигнал установки в "0" после подачи команды на инициирование возбуждения сейсмических колебаний и при включении питания, В качестве приемника 5 колебаний . используется акселерометр. Блок 6 коммутации реализован на аналоговых коммутаторах.

Магнитный регистратор 11 выполнен на базе канала вертикального времени сейсмостанции, включающего усилитель записи, магнитный регистратор и усилитель воспроизведения. Усилитель записи служит для усиления сигналов от приемника 5 колебаний до величины, достаточной для записи на магнитную ленту. Усилитель записи состоит из входного трансформатора, ступенчатого делителя напряжения и усилительной ячейки, нагруженной на магнитную головку. Магнитный регистратор осуществляет при помощи магнитной головки запись сигналов усилителя записи на установленную на вращающемся барабане магнитную ленту. Магнитный регистратор состоит из барабана, привода барабана, блока магнитных головок и устройства для перемещения. Информация, записанная магнитным регист— ратором 11, считывается при помощи усилителя воспроизведения, представляющего собой усилитель с цепями коррекции, обеспечивающими равномерную широкополосную сквозную частотную характеристику магнитного регистратора без завала низких частот и подъема высоких частот сигналов.

Датчик 13 опорного напряжения представляет собой резистивный делитель напряжения.

Блок 14 детектирования и усреднения содержит два детектора, три интегратора и сумматор.

Генератор 23 опорных импульсов состоит из высокостабильного генератора импульсов, элемента совпадения и RS-триггера, выход которого подключен к одному из входов элемента совпадения, к второму входу которого подключен выход высокостабильного генератора импульсов, при этом выход элемента совпадения является выходом генератора 23 опорных импульсов, а входы генератора 23 подключены к установочным входам RS-триггера.

Устройство контроля качества возбуждения сейсмических колебаний работает следующим образом.

Для осуществления подачи управляющего сигнала с программного блока

3 управления источника на исполнительный механизм 2 оператор устанавливает шифратор блока 12 синхронизации регистрации в автоматический режим работы, при этом начинает передаваться поднесущая подготовки с частотой 1 кГц в течение времени не енее 5с. С магнитного регистратора 11

1383244 подается на шифратор блока 12 синхронизации регистрации команда "Пуск", по которой начинает передаваться методом манипуляции поднесущей код при5 ведения к началу отсчета. Манипуляция поднесущей осуществляется частотой 1,6 и 2,666 кГц. После окончаHHR передачи кодовой посылки передается сигнал "Разрешение исполнения" частотой 2,0 кГц. Дешифратором блока

4 синхронизации источника при правильном приеме кодовых посылок и сигнала "Разрешение исполнение" чеpcs 204 мс после команды "Пуск" будет выделена команда "Начало отсчета",, по которой будет запущен счетчик.

Через 576 мс после подачи команды

"Пуск" шифратором блока 12 синхронизации регистрации сформируется им- 20 пульс "Командная отметка момента" (фиг.2, командный импульс 28), котоpbu передается на магнитный регистратор 11 для включения записи. Счет, чик дешифратора блока 4 синхрониза- 25 ции источника также в этот момент выдает командный импульс на запуск программного блока 3 управления источником сейсмических колебаний (фиг.2, импульс 28). При этом схема- 30 ми автоматики блока 4 синхронизации источника и блока 12 синхронизации регистрации они будут установлены в исходное состояние и начинается передача с шифратора блока 12 синхронизации регистрации поднесущей подготов ки для обеспечения воэможности подачи новой команды "Пуск".

1:

Выделенные первый и второй команд- 4 ные импульсы (фиг.2, импульс 28) блоком 4 синхронизации источника запускают программный блок 3 управления источника, которое вырабатывает на первый командный импульс управляющий сигнал для генерирования исполнительным механизмом источника последовательности, например, состоящей из четырех импульсов .+1, +1, +1,-1 а на второй командный импульс выра" батывает последовательность, напри50 мер, состоящую также из четырех им пульсов +1, +1, -1, +1. Во время возбуждения указанных дополнительных последовательностей механические колебания преобразовываются в электрические при помощи приемника 5 колебаний (акселерометра), установленного на опорный плите источника 1.

3 ар er ис триров анные приемником 5 колебания записываются магнитным регистратором 11 на магнитную ленту (фиг.2, импульс 30). При этом с помощью блока 6 коммутации сигналы приемника 5 колебаний регистрируются без изменения полярности на первом временном интервале длительностью N T, где Т„ — длительность периода следования сейсмических им-. пульсов в последовательности (фиг.3, сигнал 41), а сигналы приемника 5 колебаний на первой половине второго интервала записи длительностью

N Т„/2 записываются магнитным регистратором ll без изменения полярности (фиг.3, сигнал 42). Для осуществ; ления такого метода регистрации ис-. пользуется блок 16 управления контролем, на вход которого поступают первый и второй командные импульсы с магнитного регистратора 11. В результате счетный триггер 17 выдает

\ последовательность импульсов, позволяющих определить четкость и нечеткость излучаемых источником 1 сейсмических колебаний импульсных после/ довательностей (фиг.2, сигнал 31), генератор 23 опорных импульсов запус- кается при поступлении каждого командного импульса и генерирует импульсную последовательность (фиг.2, сигнал 29), в которой импульсы соответствуют моментам подачи управляющих сигналов на излучение источником

1 сейсмических импульсов. Поскольку в исполнительном механизме существует задержка на срабатывание, изменяю щаяся в процессе эксплуатации, то источником 1 генерируются импульсы с некоторой задержкой относительно момента подачи управляющих сигналов (фиг.2, сигналы 29 и 30). !

При помощи блока 16 управления контролем формируются первый и второй интервалы записи (фиг.2, сигналы 38 и 39), сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в прямой полярности (фиг,2, сигнал

35), сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в инверсной полярности (фиг.2, сигнал 36) и сигнал запрета записи сигналов на ленту магнитного регистратора ll (фиг.2, сигнал 37 ). Данные сигналы формируются следующим образом. В момент поступления командного импульса

1383244

Сигналы зарегистрированные прием55 ником 5 колебаний при излучении источником 1 сейсмических колебаний первой и второй дополнительной послес магнитного регистратора 11 на блок

16 управления контролем генератор

23 начинает выдавать импульсы, которые подсчитываются счетчиком 24 им5 пульсов, при этом будут получены импульсы на выходе первого триггера (фиг.2, сигнал 32), второго триггера (фиг.2. сигнал 33) и третьего триггера (фиг.2, сигнал 34). При 10 появлении сигнала на выходе третьего триггера генератор 23 опорных импульсов останавливается и импульсы на его выходе прекращают появляться (фиг.2, сигнал 29). При помощи !

RS-триггера формируется сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в прямой полярности (фиг.2, сигнал 35), при этом в единичное состояние RS-триггер 25 устанавливает- 20 ся первым командным импульсом, получаемым на выходе элемента 19 совпадения, или импульсом с выхода второго триггера счетчика 24 импульсов, прошедшим через элемент 21 совпаде- 25 ния. В нулевое состояние RS-триггер

25 возвращается сигналом с выхода третьего триггера счетчика 24 импульсов (фиг.2,сигнал 34). Выходной сигнал с RS-триггера 25 (фиг.2,сиг- . 30 нал 35) поступает на управляющие входы ключей 7 и 9, что позволяет провода связи приемника 5 колебаний . подключить к входу магнитного регистратора 11 в прямой полярности. При помощи RS-триггера 26 формируется сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в инверсной полярности (фиг.2, сигнал 36), при этом в единичное состояние RS-триг- 40 гер 26 устанавливается вторым командным импульсом, получаемым на выходе элемента 18 совпадения, а установка в нулевое состояние RS-триггера 26 осуществляется сигналом с вы- 45 хода второго триггера счетчика 24 импульсов (фиг.2,сигнал 33). Сигнал с выхода RS-триггера 26 (фиг.2, сигнал 36) поступает на управляющие входы ключей 8 и 10 для их включения, при этом линии связи приемника 5 колебаний к входу магнитного регистратора 11 подключаются в обратной полярности. довательности, записываются магнитнйм регистратором ll в течение двух временных интервалов, равных N"Т„ (в рассматриваемом примере N = 4, фиг,2, сигналы 38 и 39). Для этого в магнитном регистратоое ll с усилителя записи сигнал (фиг.3, сигнал

41) поступает на магнитную головку, с помощью которой записывается на первую дорожку, занимающую, например 1/2 ширины магнитной ленты. Для этого магнитная головка при записи на первом временном интервале (фиг.2, сигнал 38) смещается вверх таким образом, чтобы запись сигналов на ленту производилась только 1/2 верхней части ширины магнитной ленты, а при записи на втором временном интервале длительностью N T„ (фиг.2, сигнал 39) магнитная головка смещается вниз таким образом, чтобы запись сигналов (фиг.3, сигнал 42) на ленту производилась только на вторую дорожку, занимающую, например, 1/2 ширины магнитной ленты нижней ее части. Поскольку длительность импульсных последовательностей излучаемых источником 1 сейсмических колебаний может быть различной, то на магнитной ленте в течение временных интервалов, формируемых одновибратором 27 (фиг.2. сигнал 37), запись сигналов не производится, при этом магнитная лента возвращается в исходное положение за счет дальнейшего движения кольца магнитной ленты и останавливается до подачи следующего командного импульса.

Вследствие этого запись сигналов приемника 5 колебаний на втором временном интервале будет происходить на том же участке магнитной ленты, что и во время первого временного интервала, но на второй дорожке, расположенной ниже первой. Это позволяет йри одновременном воспроизведении сигналов, записанных на первой и второй дорожках, сложить сигналы, записанные на них. Воспроизведение записанных сигналов производится при выдаче импульса с элемента 20 совпадения (фиг,2, сигнал 40) на магнитный регистратор !I, при этом размещение магнитной головки регистратора 11 осуществляется таким образом, что считываются одновременно сигналы с первой и второй дорожки. На выходе усилителя воспро1383244 изведения магнитного регистратора ll получаются сигналы, показанные на фиг.3 (сигнал 43). В блоке 14 детектирования и усреднения данные сигна5 лы детектируются (фиг.3, сигнал 44) и усредняются (фиг.3, сигнал 45).

Сигнал с выхода блока 14 детектирования и усреднения поступает на первый вход компаратора 15, на второй l(j вход которого подается сигнал с выхоца датчика 13 опорного напряжения (фиг.3, сигнал 46}, где они в компараторе 15 сравниваются. В момент превышения сигналом с выхода блока

14 детектирования и усреднения (фиг.3, сигнал 45) опорного напряжения (фиг.3, сигнал 46), выдаваемого датчиком 13 опорного напряжения, компаратором 15 выдается сигнал 20 (фиг.3, сигнал 47} на магнитный регистратор 11 для включения индикации и сигнализации о некачественном возбуждении дополнительных импульсных последовательностей. При этом накоп- 25 ленная сейсмическая информация магнит. ным регистратором 11 в обработку не передается.

Устройство применимо для различной длительности дополнительных по- 3(l следовательностей. Длительность последовательностей ограничивается толь" ко допустимым временем магнитной регистрации.

Формирование опорного напряжения 35 производится резистивным делителем датчика 13, на который может подаваться постоянное напряжение или напряжение, полученное на основании усреднения сигналов, зарегистрированных 4р приемником 5 колебаний. Второй метод формирования опорного напряжения имеет преимущество, так как при этом автоматически учитываются условия возбуждения сейсмических колеба- 45 ний, например изменение свойств грунта на профиле наблюдений. Формирование погрешности в виде среднего напряжения из сигналов отклонения по=ледовательностей друг от друга позволяет производить эффективную оценку качества возбуждения различной длительности дополнительных последовательностей в процессе ведения сейсмораэведочных работ.

Устройство позволяет повысить надежность работы за счет упрощения

его реализации, так как используемый метод контроля не требует выполнения операций свертки умножения опорного (управляющего) сигнала и зарегистрированного контрольного сигнала источника.

Формула изобретения

1. Устройство для возбуждения сейсмических колебаний, содержащее источник сейсмических колебаний, состоящий из исполнительного механизма, программного блока управления и блока синхронизации источника, приемник колебаний, магнитный регистратор, блок синхронизации регистрации и компаратор, причем выход блока синхронизации источника связан с входом программного блока уп11авления источника, выход блока синхронизации регистрации связан с первым управляющим входом магнитного регистратора, а выход компаратора подключен к второму управляющему входу магнитного регистратора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности устройства,в него введены блок коммутации, состоящий из четырех ключей, датчик опорного напряжения, блок детектирования и усреднения и блок управления контролем, первый выход которого подключен к объединенным управляющим входам первого и третьего ключей, второй выход блока управления контролем подключен к объединенным управляющим входам второго и четвертого ключей, первый выход приемника колебаний связан с объединенными входами первого и второго ключей, второй выход приемника колебаний связан с объединенными входами третьего и четвертого ключей, выходы первого и четвертого ключей объединены и подключены к первому информационному входу магнитного регистратора, второй информационный вход которого связан с объединенными выходами второго и третьего ключей, информационный выход магнитного регистратора

1 связан с входом блока детектирования и усреднения, входы компаратора соединены с выходами датчика опорного напряжения и блока детектирования и усреднения, управляющий выход магнитного регистратора связан с входом блока управления контролем, третий и четвертый выходы которого связаны соответственно с третьим и четвертым управляющими входами магнитного регистратора.

1383244

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления контролем содержит счетный триггер, четыре элемента совпадения, элемент ИЛИ, генератор опорных импульсов, двоичный счетчик импульсов, два RS-триггера и одновнбратбр, вход блока управления контролем подключен к тактовому входу счетного триггера, 1Q входу установки в "О" двоичного счет0 чика импульсов, первому управляющему входу генератора опорных импульсов и к одному из входов первого и второго элементов совпадения, прямой выход счетного триггера связан с вторым входом первого элемента совпадения, инверсный выход счетного триг- гера подключен к второму входу первого элемента совпадения, к первым 2Q входам третьего и четвертого элементов совпаДения, вход установки в единичное состояние первого RS-триггера соединен с выходом элемента

ИЛИ, первый вход которого связан с выходом второго элемента совпадения, а второй вход соединен с выходом четвертого элемента совпадения, второй вход которого объединен с входом установки в нулевое состояние второго RS-триггера и подключен к первому выходу двоичногб счетчика импульсов, второй. выход которого связан с входом установки в нулевое состояние первого

RS-триггера, вторым входом третьего элемента совпадения, входом одновибратора и вторым управляющим входом генератора опорных импульсов, выход которого связан с тактовым входом двоичного счетчика импульсов, выход первого элемента совпадения связан с входом установки в единичное состояние второго RS-триггера, а инверсный выход одновибратора связан с третьим входом третьего элемента совпадения.

1383244

Составитель А.Алешин

Редактор С.Пекарь Техред g.äHäbù Корректор И.Б1ароши -1аказ 1292/42 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4