Сейсмоакустическая станция

Сейсмоакустическая станция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I8I829

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 01.11.1965 (№ 941359/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 21 iV.!966. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 7Л П.1966

Кл. 42с, 42

Комитет по делам изобретений и открытий при Сосете Министрое

СССР 1ПК G Olc

УДК 550.340,19(088.8) 1

- A .>, <,**.

"- с::. у

А. В. Калинин, В. В. Калинин и А. С. Левин Ь - "-11;7., Московский государственный университет имени М. В, ЛомоуосоваБуу-;,-, ":- Fl t

Авторы изобретения

Заявитель

СЕЙСМОАКУСТИЧ ЕСКАЯ СТАНЦИЯ

Изобретение относится к сейсморазведочной аппаратуре для разведки малых глубин на акваториях морей, озер и рек.

Известны сейсмоакустические станции, содержащие блок возбуждения, приемники колебаний, блоки усиления и фильтрации, блок регистрации и блок питания. Глубинность и разрешенность исследований этих станций недостаточны.

Предложенная сейсмоакустическая станция позволяет повысить глубинность и разрешенность исследований и качество записи благодаря тому, что в ней в блок возбуждения последовательно включены блок преобразования и накопления энергии, коммутатор электрической энергии и электроискровой датчик упругих колебаний.

Для эффективного подавления вторичного удара, возникающего при электрическом разряде в жидкости, разрядные электроды помещены в перфорированные полусферы разного диаметра, которые одновременно служат вторым электродом и установлены на изолирующей плите, прикрепленной болтами к нижней части корпуса датчика колебаний.

Электроннолучевая трубка, осуществляющая запись колебаний, установлена с помощью салазок на круглой платформе, вращаемой через редуктор двигателем постоянного тока, а фотобумага, поперек которой производится запись, помещена в фигурном пазу, имеющем форму цилиндрического сегмента, концентрического с платформой. Такая конструкция обеспечивает высокие скороВ сти развертки.

Между пьезоприемниками включены ячейки запаздывания, что позволило повысить качество записи.

На фиг. 1 изображена блок-схема сейсмо10 акустической станции; на фиг. 2 — электрические схемы блока преобразования и накопления энергии и коммутатора электрической энергии; на фиг. 3 — электроискровой датчик упругих колебаний; на фиг. 4 — электрическая

15 линия задержки; на фиг. 5 — диаграмма направленности группы; на фиг. 6 и 7 — блок регистрации, Сейсмоакустическая станция содержит следующие блоки (см. фиг. 1): зарядный генера2О тор 1, блок преобразования и накопления энергии 2, коммутатор энергии 8, электроискровой датчик упругих колебаний 4, приемную группу 5, блок усиления колебаний б, блок фильтрации колебаний 7 и блок регистрации колебаний 8.

Зарядный генератор предназначен для питания блока преобразования и накопления энергии. В качестве генератора может применяться любой источник переменного напря30 жения.

181829

Блок преобразования и накопления энергии содержит автотрансформатор 9 типа ЛАТР-1 (см. фиг. 2), повышающий трансформатор

10, высоковольтные кенотроны 11 и накопительные емкости 12. Повышающий трансформатор, кенотроны и накопительные емкости образуют высоковольтный однополупериодный выпрямитель с удвоением напряжения.

Для повышения к.п.д. выпрямителя по его входу от автотрансформатора 9 подается переменное напряжение с огибающей, изменяющейся линейно во времени. Достигается это равномерным вращением контактной щетки 18 автотрансформатора 9 при помощи мотора 14 постоянного тока. Благодаря такой форме входного напряжения к.п.д. выпрямителя достигает 90 — 95%, в отличие от обычных RC —— схем заряда, к.п.д. которых не может превышать 50%.

Блок преобразования и накопления через коммутатор энергии соединяется с электроискровым датчиком упругих колебаний. Коммутатор состоит из пятиэлектродного воздушного разрядника 15 и lб с дополнительным шестым электродом 17, улучшающим условия пробоя основных разрядных промежутков, и инициирующего генератора 18.

Коммутатор энергии предназначен для принудительной синхронизации момента пробоя датчика упругих колебаний, в результате чего ьозбуждается акустический импульс, и для предотвращения самопроизвольного пробоя и стекания заряда с электродов датчика.

Конструкция коммутатора обеспечивает вы. сокую стабильность его работы при изменении условий окружающей среды и пробой электроискрового датчика при больших перенапряжениях. Пробой коммутатора вызывается в заданный момент времени генератором ударного возбуждения 18, благодаря чему накопительные емкости разряжаются на датчик упругих колебаний.

Генератор 18 состоит из повышающего автотрансформатора 19 (автомобильная бобина), емкости 20 и механически размыкаемого ключа 21. В момент размыкания ключа возникает высоковольтный импульс, инициирующий пробой пятиэлектродного разрядника 15 и lб. Для питания генератора используется аккумулятор напряжением 12 в, Датчик упругих колебаний состоит из корпуса 22 (см. фиг. 3), входных штуцеров 28 с резиновыми прокладками, изолирующей плиты 24, направляющей втулки 25, электрода 26 и полусферы 27, одновременно являющейся электродом. Изолирующая плита 24 крепится к корпусу при помощи болтов 28 и металлической шайбы 29, Электроискровой датчик предназначен для генерирования коротких акустических видеоимпульсов, необходимых для получения высокой разрешающей способности и достаточной глубины исследований. Акустические видеоимпульсы возникают в воде в результате электрического пробоя между электродами 2б, 27.

Электрический высоковольтный разряд в воде сопровождается мощными акустическими явлениями. Конструкция датчика позволяет быстро заменять вышедшие из строя детали электрод 2б, изолирующую плиту 24, регулировать длину пробойного промежутка и работать как в пресной, так и в соленой воде, а также в скважинах.

Для подавления возникших при электрическом пробое в жидкости повторных ударов, вызываемых пульсациями и захлопыванием газового пузыря, применяются рассеивающие перфорированные полусферы 27, которые одновременно служат одним из электродов. Полусферы крепятся к изолирующей плите болтами 28. В зависимости от количества полусфер, диаметра отверстия в них, а также в зависимости от отношения площади перфорации к общей поверхности сферы, применение полусфер обеспечивает уменьшение интенсивности повторного удара в 2 — 3 раза.

Упругий импульс, инициируемый датчиком, распространяется в воде и придонных отложениях, отразившись от поверхностей раздела различных слоев приходит к приемной группе.

Приемная группа содержит 9 пьезоприемников, помещенных в хлоровиниловый шланг, залитый маслом, и линию задержки (см. фиг.

4). Приемная группа предназначена для приема отраженных сигналов и борьбы с помехами.

Высококачественная запись широкополосных сигналов (до 2 — 3 кгпв) в условиях волнения на море и подавление отражений от границы вода — воздух обеспечивается за счет колокольного распространения чувствительности приемников и односторонней диаграммы направленности группы (см. фиг. 5).

Для получения односторонней вертшыльной диаграммы направленности приемная группа соединяется с линией задержки. Линия задержки выполнена из пассивных звеньев 29 (см. фиг. 4) и обеспечивает постоянную задержку в широкой полосе частот. Отдельные звенья линии разделены эмиттерными повторителями 80, которые одновременно позволяют согласовать входные сопротивления пьезоприемников с входным сопротивлением линии задержки и задают чувствительность приемников группы.

Для усиления слабых сигналов сигнал с выхода приемной группы поступает в блок усиления колебаний. Блок построен из термостабилизированных каскадов на полупроводниках. В блоке предусмотрена ручная регулировка усиления, а также полуавтоматическая регулировка усиления с различными постоянными времени и диапазонами регулировки.

Выходные каскады позволяют получать на вторичной обмотке выходного трансформатора напряжение U„„, = 300 в для отклонения луча электроннолучевой трубки. Для получения высококачественной записи и борьбы с помехами к блоку усиления придан блок

181829

З0

60 фильтрации колебаний. Блок включает в себя фильтры высоких и низких частот, Регулировка полосы пропускания фильтров производится независимо друг от друга, чем достигается возможность выбора полезной полосы частот в любом интервале от 400 до 4000 ги.

Фильтры выполнены из цепочек и нагружены на свои волновые сопротивления. С выхода фильтров сигнал поступает в блок регистрации колебаний (c». фиг. 6 и 7).

Для регистрации принятых колебаний применяется электроннооптический преобразователь на основе электроннолучевой трубки (ЗЛТ) 81. ЭЛТ вместе с фокусирующей оптической системой 82 крепится горизонтально на специальных салазках 88, размещенных на круглой платформе 84. Кроме того, на этой платформе размеще:> блок питания ЭЛТ, состоящий из высоковольтного выпрямителя и транзисторного преобразователя постоянного тока (на чертеже не указан). Платформа вращается вокруг вертикальной оси с равномерной скоростью при помощи двигателя 85 постоянного тока, соединенного с платформой через редуктор 8á. В специальных фигурных пазах 87 перед ЭЛТ протягивается фотобумага 88, которая непосредственно перед платформой изгибается по окружности для обеспечения линейности развертки. Светящееся пятно фокусируется на бумаге и производится запись сигнала, подаваемого на вертикальные пластины ЭЛТ. Такая конструкция регистратора обеспечивает: а) высокую скорость развертки, необходимую для записи широкополосных сигналов; б) легкость регулировки н изменение времени развертки: в) запись трасс

89 поперек фотобумаги друг под другом, что представляет большое удобство при интерпретации; г) большую экономию фотобумаги, которая движется со скоростью 5 — 7,чл /сея; д) практически неограниченную длину записи, лимитируемую лишь емкостью кассет. Кроме того, применение ЗЛТ позволяет вести как амплитудную, так и плотностную запись.

Сейсмоакустическая станция работает следующим образом:

1. Включается мотор регистратора и лентопротяжный механизм.

2. В момент, когда трубка проходит мимо правого края бумаги (точка А на фиг. 7), импульс синхронизации запускает мотор, вращающий щетку автотрансформатора 9 (см. фиг. 2).

3. В течение следующих четырех оборотов платформы с ЭЛТ происходит заряд накопительных емкостей 12 (см. фиг. 2).

4. В момент, когда трубка находится у левого края бумаги (точка Б на фиг. 7), импульс синхронизации вызывает размыкание ключа 21 (см. фиг. 2), в результате чего происходит пробой коммутатора.

5. Накопительные емкости 12 при этом разряжаются на датчик упругих колебаний, генерирующий акустический импульс, 6. Одновременно происходит отпирание луча ЭЛТ и осуществляется фотозапись отметки момента.

7. Упругие импульсы, отраженные от дна и различных границ раздела, расположенных под дном, воздействуют на пьезоприемники приемной группы, преобразуются в электрические сигналы, усиливаются, фильтруются и записываются на фотобумагу в виде отдель. ных расположенных друг под другом трасс.

8. Для определения временного масштаба записываются на ленте синусондальные колебания частотой 1000 гц от специального генератора.

Описанный порядок работы позволяет избавиться от электрических помех и наводок, связанных с процессом коммутации.

Цикл повторяется периодически с частотой

0,7 — 1,0 ги. Станция может работать как в процессе движения судна, так и во время его стоянки (точечные зондирования), При работе в движении, в отличие от обычной сейсморазведки, получается сейсмогеологический разрез в некотором временном масштабе.

Предмет изобретения

1. Сейсмоакустическая станция для разведки малых глубин на акваториях морей, озер и рек, содержащая блок возбуждения, приемники колебаний, блоки усиления и фильтрации, блок регистрации с электроннолучевой трубкой и блок питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения глубинности исследований, в блок возбуждения последовательно включены блок преобразования и накопления энергии, коммутатор электрической энергии и электроискровой датчик упругих колебаний.

2. Станция по и. 1, отличаюи(аяся тем, что, с целью эффективного подавления вторичного удара, возникающего при электрическом разряде в жидкости, разрядные электроды помещены в перфорированные полусферы разного диаметра, которые одновременно служат вторым электродом и установлены на изолирующей плите, прикрепленной к нижней части корпуса датчика колебаний.

3. Станция по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения высоких скоростей развертки, электроннолучевая трубка, осуществляющая запись колебаний, установлена с помощью салазок на круглой платформе, ар=щаемой равномерно через редуктор двигателем постоянного тока, а фотобумага, поперек которой производится запись, помещена в фигурном пазу, имеющем форму цилиндрического сегмента, концентрического с платформой.

4. Станция по пп. 1, 2, 3, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества записи, между пьезоприемниками включены ячейки запаздывания.

Составитель IO. P. Дадеоко

Редакгор И. Г. Карпас Техред А. К. Ткаченко

Корректоры: Е. Д. Курдюмова и О. Б. Тюрина

Заказ l632/!3 Тираж 800 Формат бум, 60X90 /ö Объем 0,79 изд. л, Подписное

Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

ЦНИИПИ К

Москва, Центр, пр. Серова, д, 4

Типография, пр. Сапунова, 2