Всесоюзная (

Всесоюзная (

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 368566

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Goes Советски»

Сопиалистически»

Республи»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

М. Кл, G Olv 1/00

Заявлено ЗО.Х11.1970 (№ 1607026/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 16Х.1973

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 550.834 (088.8) Авторы изобретения

М. К. Полшков и Г. И. Молоканов

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки

Заявитель

СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для решения задач структурной геологии.

Известен способ сейсмической разведки, при котором используется взрывное или невзрывное возбуждение зондирующего сигнала и который позволяет изучать сейсмическое строение среды по кинематическим и динамическим параметрам Волн.

Эффективность этого способа во многом определяется разрешающей способностью. Известно, что разрешающая способность прямо пропорциональна ширине спектра зондирующего сигнала. Расширение спектра сигнала в сторону высоких частот целесообразно из-за сильного поглощения средой и снижения проникающей способности сигнала.

Целью изобретения является расширение спектра сигнала в сторону отрицательных частот, что позволяет повысить разрешающую способность в два раза без снижения глубинности исследований.

Поставленная цель достигается тем, что при сейсмических наблюдениях чередуют излучение сигналов положительного и отрицательного спектров, регистрируют отраженный (преломленный) словесный сипнал двухзнакового спектра и затем преобразуют его в импульсный вид путем переноса спектра в однознаковую область частот.

На фиг, 1 изображена частотная характеристика сигналов;

Л вЂ” частота излучаемого сигнала;

Б — частота принятого сигнала;

5 ; — разность частот;

t; — задержка сигнала в среде; — t„, — время начала регистрации; — "„, — значение частоты в момент начала регистрации;

10 о„,— значение частоты в момент прекращения регистрации;

, / — соответственно теку щая частота и текущее время.

На фиг. 2 показано колебание разностной частоты в тех же време lnbIx пределах, где т — часть колебания разностной частоты, соответствующая положительным частотам; часть колебания, соответствующая отрицательным частотам.

На фиг. 3 приведен спектральный импульс в случае применения положительной частоты; на фиг. 4 — тот же импульс в случае использования положительной и отрицательной частот.

На фиг. 5 дана частотная характеристика сигналов источника и приемника при другом режиме излучения, где „„— частота в момент начала регистрации; — „, — частота в момент прекращения регистрации; >, — наивысшее значение частоты сигнала.

368566 где (/) =at, где

4((О а= — =const

dt (4) На фиг. 6 изображены:

at-

1 — сигнал источника типа х = cos —, 6 где a = const — скорость изменения частоты в сигнале; а

2 — сигнал приемника типа x„=cos — (t—

/.) 2 °

8 — произведение х, . х„;

4 — колебание разностной частоты t ;=at;;

5 — изменение частоты во времени сигнала х„ б — изменение частоты во времени сигнала х„, 7 — разность частот сигналов х, и х„, 8 — сумма частот сигналов х, и x„.

Два синусоидальных процесса с одинаковым периодом имеют частоты противоположных знаков, если в любой момент времени они находятся в противофазе, что математически может быть выражено следующим образом п(— ) = — P(t) (1)

y(t) = А sin (—

Естественно, что некоторая периодическая функция у(— l) с отрицательной первой гармоникой может быть разложена в ряд только по отрицательным частотам, что предполагает существование отрицательных спектров S (— ) .

Понятия отрицательной частоты и отрицательных спектров используются в радиотехнической литературе.

Для сигналов простой формы (типа сейсмических импульсов) понятие отрицательной частоты является неопределенным. Однако в случае сложных сигналов это понятие наполняется физическим содержанием.

Известны сигналы, которые содержат как отрицательную, так и положительную ветвь частот, например, сигнал с линейно изменяющейся частотой скорость изменения частоты.

Как видно из фиг. 1, кривая А при t>0 частота положительна; при t<0 — отрицательна, т. е. данный сигнал имеет двухзнаковый спектр, простирающийся как в положительную, так и в отрицательную область.

Пусть данный сигнал излучается в землю, причем в течение времени — t —:0 вводится отрицательная часть спектра, а в течение времени 0 —:t положительная. Отраженный c»r5

45 50

55 бО

65 нал Б (фиг 1) регистрируется с запаздыванп. ем t;, причем частота его равна (— t;) =a(t — i,ä (— t + t;

Этот сигнал также двухзнакового спектра. Однако он может быть преобразован в сигнал однознакового спектра посредством вычисления разности частот сигналов А и Б. Если из опорного сигнала (4) вычесть отраженный сигнал (5), то получим (t) — (t — t,) = at; = ;.

Разность частот не зависит от текущего времени и при а>0, как видно из фиг. 2, остается положительной, независимо от знака спектра

:в течение времени от — t до t,„. Разность частот есть отрезок синусоиды длительности

1+ 2 1т (т) 2l

При спектральном вибросейсмическом способе сейсморазведки импульсной записью служит амплитудный спектр колебания с разностной частотой. Известно, что компактность этого спектра зависит от длительности отрезка синусоиды — разностной частоты. Если использовать только положительную ветвь частот, как это делается обычно, то в лучшем случае ширина основного лепестка спектральной функции, выполняющей на записи роль спектрального и мпульса, равна на нулевом

4-тс уровне —. При использовании также отриТ1

4-. цательной ветви ширина равна, т. е.

"1+ 9 спектральный импульс «сжимается» в 2 раза.

Из сопоставления спектрального импульса в случае использования положительной ветви частот (фиг. 3) и спектрального импульса в случае использования двухполярного спектра (фиг. 4), выполненных в одном масштабе, видно, что в последнем случае спектральный импульс укоротился в два раза за счет увеличения времени излучения.

На практике цикл одного измерения предлагаемым способом включает в себя следующие операции. Вначале частота вибраций по произвольному закону увеличивается до (фиг. 5), затем уменьшается по линейному закону (фиг. 4). В некоторый момент времени t<> начинается регистрация отраженного сигнала

Б Когда частота опорного сигнала достигает — >,„, регистрация прекращается, и производится сброс частоты.

Таким образом, за счет использования сложного сигнала, спектр которого занимает как положительную, так и отрицательную область частот, появляется возможность вдвое увеличить разрешающую способность при сейсмических исследованиях.

Для проверки этого положения были проведены графические построения с первичными сигналами (графическое моделирование). Построен сигнал с линейным законом изменения частоты (фиг. 6, кривая 1); он соответствует сигналу А на фиг. 1. Кривая 1 изменяется по

368566

40 косинусоидалыному закону. аР л„cos (— 0,7 t . 3 - t,„). (6) Построен также отраженный сигнал2 (фиг.3), который, без учета поглощения, регистрируется с запаздыванием t; и соотвегсввует сигналу Б на фиг. 1; кривая 2 изменяется в соответспвии с законом х„= cos — (t — 1;) - (0,7 t (t.(t ). (7) Графическим путем произведено перемножение сигналов х, и х,, в результате которого построена сложная кривая 8. Огибающая этого .произведения есть колебание 4 с разBocTiHoH ча стотой, которое может быть выдеелено путем фильтрации. Как.видно из построений, колебание с,разностной частотой во всем интер вале от — 0,7/„, до t, íåïðåðûâíî, не имеет точек разрывов и постоян но по частоте, т. е. за счет .отрицательной;вевви частот удлинился отрезок синусоиды, а спектральная функция укоротилась. Эти операции поясняются на фиг. 6 ли ниями 5 — 8.

Итак, расширение спектра частот,в сторону отрицательных ча стот эквивалентно расширению спектра в сторону положительных частот и позволяет не,выходить из пределов инфранизких сейомичеаких частот, что важно для глубинности исследований.

Для реализации предложен ного способа требуются .вибратор с у правл яемой частотой колебаний от отрицателыных до п оложительных з на чений в сейсмическом диапазоне частот, приемная аппаратура, преобразовател., вибрацианных сигналов в разносвные частоты и а нализатар спектра. Для наследований не.

lO !

25 обход:»lo возбудить вибратор на максимальной частоте (папрпмер, 80 гп), затем уменьшать частоту по линейному закону с однавременным преобразованием сипналов в разност ные частоты и их регисврацпей. В момент прохождения частоты через поль направление вращения эксцентрика изменяют на противоположное и, не прекращая регистрацшо, возбуждают частоты противоположного знака.

Лента с записью раэносгных частот (перенесен ных при перемножении сигналов в однополярную область частот) укрепляетоя:на воспроизводящем устройстве анализатора спектра и осуществляется спектральный анализ; спекгрограммы интерпретируются подобно обычным сейсмическим записям.

Последовательность операций по предлагаемому способу заключается в том, чтобы поочередно возблидать положительные и отрицательные частоты, регистрировать сложный сигнал двухзнакового спектра, затем преобразовьпвать вто в импульсный видс одновременньгм переносом отрицательной части спектра в положительную область. В результате импульс ста новится короче в 2 раза, чем в случае использования только положительной полосы частот.

Предмет изобретения

Способ сейсмической раз водки путем возбуждения спектралыных составляющих сложнопо сигнала, от,гичающпйся тем, что, с целью повышения разрешающей способности разведки, чередуют возбуждение cèïíàëoâ положительного и отрицательного спектров, регистрируют отраженный сложный сигнал и преобразуют его в импульоный внд путем переноса огрицателыной части спектра,в область положите lbHblx частот.

368566 айаг 5

Редактор Т. Орловская

Заказ 190/683 Изд. ¹ 221 Тираж i 55 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент»

dï

Мп

Составитель Ю. Дадерко

Текред Т. Курилко Корректор H. Прокуратова