Цифровая геоакустическая станция

Цифровая геоакустическая станция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Т1 ГУ559204 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.10.74 (21) 2068489/25 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет— (43) Опубликовано25.05 ° 77 Бюллетень №19 (45) Дата опубликования описаннн18,07.7 (51) М. Кл.

G 01 V 1/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (53) УДК550.83 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. С. Иванов, E. Ф. Дубров, Н. М. Шагиев и К. К. Тюпаев

Научно-производственное объединение "Геофизика (71) Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКАЯ -СТАНЦИЯ

Изобретение относится к разведочной геофизике, в частности морской геоакустике, и может быть использовано при исследовании геологических структур, слагающих дно водоемов. 5

Известны цифровые сейсмические станции, предназначенные для морских исследований, в которых запись получаемых данных производится на магнитный носитель (lg.

В известных цифровых станциях дискрети- д зация непрерывных сигналов производится с постоянным шагом независимо от изменения частоты принимаемого сигнала, что ведет к неоправданно большому расходу магнитного носителя. 15

Известное акустическое устройство для морских исследований — звуковой геолокатор содержит источники упругих колебаний, командно-управляющий блок и систему приема отраженных сигналов, состоящую из 20 приемников упругих колебаний, усилителей с фильтрами и регистратора 12). Синхронизация работы устройства осуществляется импульсами, совпадающими с началом развертки пишущего механизма регистратора. 25

Синхронизирующие импульсы с регистратора постуцают на командно-управляющий блок для формирования командных импульсов.

Первый командный импульс вызывает срабатывания маломощного излучателя, который возбуждает импульс давления звукового диапазона частот. Сигналы маломощного излучателя, отраженные от поверхности придонных горизонтов, регистрируются в начале развертки в течение времени меньшего цикла развертки регистратора. Второй командный импульс вводит в действие мощный излучатель, сигналы которого, отраженные от глубинных горизонтов, регистрируются на остальной части развертки.

Таким образом, звуковой геолокатор имеет низкое соотношение сигнал/шум. ввиду отсутствия оперативной обработки и полуl ченные данные непригодны для дальнейшей обработки на ЭВМ.

Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппаратура для непрерывного профилирования в морской сейсморазведке, содержащая источники упругих колебаний, 559204 косу с приемниками упругих колебаний, аналого-цифровой преобразователь; устройство управления, устройство обработки, включающее в себя коммутатор, запоминающие уст. ройства и цифровой сумматор, устройства регистрации, представленные накопителями на магнитной ленте, преобразователем коднапряжение, регистратором и осциллографом (3). Электрический сигнал с выходов приемников упругих колебаний через усили- ф тели передается по косе к аппаратуре, расположенной на борту судна.

И нтервал дискретизации принимаемого аналогового сигнала постоянный, который обычно выбирается из условия 15

ЛЕ= Б

ТР где д — интервал дискретизации, — граничная частота принимаемого сигнала. И

Однако при геоакустической разведке граничная частота принимаемого сигнала уменьшается в связи с поглощением высоких частот излученного сигнала при раопространении вглубь земли. Чем больше И длительность принимаемого сигнала (реализации), тем более заметно уменьшение граничной частоты. Дискретизация таких сигналов с постоянным интервалом создает избы,точность информации, что ведет к увеличе 30 нию расхода магнитной ленты и времени обработки полученных данных.

Цель изобретения — уменьшение объема регистрируемых сигналов без потери информа ти вности. 85

Достигается это за счет того, что в цифровую геоакустическую станцию, содержащую источники упругих колебаний, косу с приемниками упругих колебаний, аналог<>цифровой преобразователь, устройство об- 40 работки, устройства регистрации и устройство управления, введены генератор перестраиваемой частоты следования импульсов, блок выявления закона изменения частоты принимаемых сигналов, выполненный, напри- 46 мер, на основе цифрового частотного детектора, и блок задания закона изменения чаототы, представляющий собой коммутируемый многофункциональный генератор, причем входы синхронизации аналого-цифрового пре- 50 образователя и устройства обработки подклю» чены к выходу генератора перестраиваемой частоты, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к устройству обработки и к входу блока выявления закона, выход 55 последнего и выход блока задания закона подключены к генератору перестраиваемой частоты, выход устройства управления соединен с входами генератора, блока выявления закопа и блока задания закона, 60

На чертеже представлена блок-схема циф» ровой геоакустической станции.

Цифровая геоакустическая станция содержит источники 1 упругих колебаний, косу с приемниками 2 упругих колебаний, аналогоцифровой преобразователь 3, устройство управления 4, устройство обработки 5, гене1 ратор перестраиваемой частоты 6, блок задания закона 7, блок выявления закона 8, устройства регистрации 9, представленные накопителями 10 на магнитной ленте, преобразователем код-напряжение 11, регистратором 12 и осциллографом 13, блок контроля 14 и блок ввода служебной информации 15 °

Один из сигнальных входов аналог< -цифрового преобразователя 3 соединен с выходом приемников 2, другой — с выходом преобразователя код-напряжение 11 и сигналь ными входами осциллографа 13 и регистратора 12, управляющий вход последнего подключен к одному из выходов устройства управления 4. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 подключен к входу блока выявления закона 8 и сигнальному входу устройства обработки 5, управляющий вход которого соединен с одним иэ выходов устройства управления 4, соответствующие выходы последнего подключены к входам источников 1 упругих колебаний и аналогоцифровой преобразователь 3, сигнальные выходы устройства обработки 5 подключены соответственно к входам преобразователя код-напряжение 1 1 и накопителей 10, второй вход последних через устройство управления 4 подключен к выходу блока ввода служебной информации 15. Выход накопителей 10 соединен с одним иэ входов блока контроля 14, второй вход которого подклю чен к устройству управления 4, выходы бло» ка контроля 14 подключены соответственно к преобразователю код-напряжение 11 и устройству управления 4, соответствующие выходы последнего подключены к выходу блока выявления закона 8, входу блока эа дания закона 7, входу регистратора 12 и входу генератора 6, другие входы последнего соединены соответственно с выходом блока выявления закона 8 и выходом блока задания закона 7, выход генератора 6 подключен параллельно к входам устройства обработки 5 и аналого-цифрового преобразователя 3, управляющий вход последнего подключен к соответствующему выходу устройства управления 4.

Цифровая геоакустическая станция работает следующим образом. Устройство управления 4 формирует сигналы управления, которые поступают на источники 1 управления колебаний, возбуждающие импульсы давления

Зьж04 звукового диапазона частот. Источники 1 упругих колебаний могут быть, например, электрогидравлического, электрохимического и пневматического типов.

Отраженные волны, поступая на приемники 2 упругих колебаний, преобразуются в непрерывные электрические сигналы, которые через усилители подаются на аналого-цифровой преобразователь 3. Синхронизация работы аналого-цифрового преобразова- р теля 3 производится импульсами генератора ба

Цифровые коды с аналого-цифрового преобразователя 3 поступают на устройство обработки 5. Обработка заключается в том, 1к что принятые сигналы, представляющие смесь многократно повторяющихся полезных сигналов и шума, преобразованные в цифровую форму, запоминают в течение отрезка времени наблюдения одной реализации меньше- р го времени между двумя излучениями. Затем полученные значения первой реализации суммируют по соответствующим дискретам времени со значениями последующих реализаций и все полученные значения усредня- р ют по числу просуммированных реализаций.

В результате таких действий достигается статистический эффект, т.е. увеличение соотношения сигнал-шум на выходе устройства обработки. Обработанный сигнал по ко- щ мандам с устройства управления 4 подается через преобразователь код-напряжение l l на осциллограф 13 и регистратор 12 для визуальной регистрации и выводится с возможным сжатием (расширением) во времени М на накопители 10 на магнитной ленте для дальнейшей обработки на ЭВМ.

Генератор 6 перестраиваемой частоты следования импульсов работает в. одном из двух режимов. В первом режиме частота,р следования импульсов генератора 6 .изменяется в соответствии с сигналами, подаваемыми с блока задания закона 7 изменения частоты. Выбор закона изменения частоты по командам с устройства управления

4 производится исходя из условий поглощения высоких частот излученного сигнала при распространении вглубь земли. Во вто ром режиме частота следования импульсов генератора 6 изменяется в соответствии с 59 сигналами, приходящими с блока выделения закона 8 изменения частоты принимаемого сигнапа, на вход которого передаются цифровые коды с аналого-цифрового преобразователя 3. Переключение режимов генерато- 55 ра 6 производится по командам с устройся ва управления 4. Таким образом, как в первом, так и во втором режимах подают переменный интервал дискретизации прпнимае мого сигнала, что позволяет существенно 60 уменьшить регистрируемую информацию без потери ее информативности. Пусть граничная частота принимаемого сигнала Г,р

4. кГц, а длительность регистрируемой (наблюдаемой) реализации равна Т = l c. -6

Интервал дискретизации М= . =,=5 ip С

57rp 5 ° 4. Ю выбран из условия, что принймаемый сигнал имеет ограниченную длительность во времени. При этих условиях в устройствепрототипе необходимо регистрировать следующее количество Я к-разрядных слов:

С

N = — = — =2p.io3

1 Я 5 .I0 <

Определим, при тех же условиях, какое количество к-разрядных слов К необходимо

2. регистрировать в предлагаемой цифровой геоакустической станции.

Выберем, например, линейный закон изменения частоты дискретизации из предположения, что частота принимаемого сигнала меняется также линейно от f гр.в. =

= 4 кГц (в начале наблюдения) до f гр.н.=

100 Гц (в конце наблюдения). Тогда д

ТРИ м, = — =Я (0

5 f y 00

Тр. н РеднЯЯ частота дискРетизацйи будет ц т

= >. tg-э = 200 слов ср

Среднее количество слов, регистрируемых за время наблюдения одной реализации в предлагаемой цифровой гидроакустической станции равно

Т (g. -з 3000 cnoz ср

Таким образом, объем регистрируемой информации по сравнению с jjcTDQAcTBQMй| 20. ю прототипом уменьшается в т - — = — =Zppa>.

112 0

Такая ликвидация избыточности информации повышает эффективность обработки, а также последующей обработки полученных данных на ЭВЛ1. Значение величины w может достигнуть большей величины, например, при изменении дискретизации по экспоненциаль ному закону.

В цифровой геоакустической станции предусмотрен автоматический контроль работоспособности устройств, входящих в станцию.

Осуществляется контроль следующим образом. По команде из устройства управления

4 блок контроля 14 подает на преобразователь код-напряжение 1 1 последовательность контрольных цифровых кодов, соответствующих эталонному сигналу. Эталонный аналоговый сигнал с выхода преобразователя коднапряжение 1 1 поступает на вход апалоге559204 цифрового преобразователя 3, управляемо го сигналом с устройства управления 4.

Устройство управления 4 в режиме контроля отключает выход приемников 2 упругих колебаний от аналого-цифрового преоб разо- б вателя 3 и подключает выход преобразователя код-напряжение 11. Остальные устройства работают также, как и в рабочем режиме. При записи последовательности цифровых кодов иэ устройства обработки 5 на нако- 9 пители 10, происходит одновременное считывание r.x на блок контроля 1 4, в котором производитсяя сравнение поступающих кодов с последова» тельностью контрольных кодов, соответствующих эталонному сигналу. В случае несов- 45 паденйя указанных кодов с заданной точностью блок контроля 14 выдает сигнал неисправности в устройство управления 4.

С блока ввода служебной информации 15 ЯО через устройство управления 4 на накопители 10 можно, например, записать координаты места работы, глубину, астрономическое время и прочие необходимые данные.

Задание и выявление закона изменения частоты принимаемых сигналов и изменение в соответствии с этим законом интервала дискретизации в десятки раэ уменьшает ! объем регистрируемых сигналов, что ведет к экономии магнитной ленты и времени об- Ж работки информации.

Формула изобретения

Цифровая геоакустическая станция, содер- жащая источники упругих колебаний, косу с приемниками упругих колебаний, аналогоцифровой преобразователь, устройство обработки, устройства регистрации и устройство управления, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью уменьшения объема регистрируемых сигналов без потери информтивности, в нее введены генератор перестраиваемой частоты следования импульсов, блок выявления закона изменения частоты принимаемых сигналов, выполненный, например, на основе цифрового частотного детектора, и блок задания закона изменения частоты, представляющий собой коммутируемый многофункциональный генератор, причем входы синхронизации аналогь-цифрового преобразователя, устройства обработки подключены к выходу генератора перестраиваемой частоты, выход аналогс>-цифрового преобразователя подключен к устройству обработки и к блоку выявления закона, выход последнего и выход блока задания закона подклк чены к генератору перестраиваемой частоты, выход устройства управления соединен с входами генератора, блока выявления зако-. на и блока задания закона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Поликов М. К. Теория аналоговой и цифровой сейсморазведочной аппаратуры, М., 1973, с. 223-241 °

2. Авторское свидетельство M 243205, кл. & 01 V 1/00, 1969, 3. Патент США № 343989,кп. 340-15,5, 1969 {прототип).

559204

Составитель В. Зверев

Редактор Е. Гончар Техред A. Демьянова Корректор А. Кравченко

Заказ 1366/98 Тираж 71 7 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4