Программное устройство для управления источником сейсмических волн

Программное устройство для управления источником сейсмических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцяалистюасюа

Респубики

< 1 651282

7 ( (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено17.03.75 (21) 2114861/18-25 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликоваио05.03.79.Бюллетень № 9 ,Дата опубликования описания 09.03.79

2. (51) М. Кл:

G 01 Y 1/14

1 ееудервтееенМ еватет

СССР

N делам езебретееме и етирытМ (53) УДК 550,330, .84(088,8) (72) Автор изобретейия й. Ф. Линчевский

Южное морское научнопроизводственное геолого-геофизическое объединение Южморгео" (71) Заявитель (54) ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ИСТОЧНИКОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

Изобретение относится к области

l сейсмической разведки, а именно, к устройствам управления одним или группой невзрывных источников с программным изменением частоты колебаний, и может быть использовано при сейсмических исследованиях как на суше, так и на море.

Известно устройство для управления сейсмическим вибратором, которое может выдать управляющие сигналы гармонической формы заданной продолжительности с линейно-изменяющейся частотой в диапазоне от 10 до 400 Гп (1).

Приндип действия этого устройства основан на плавной перестройке колебательного контура.

При регистрации относительно слабых вибросейсмических сигналов в целях повышения отношения сигнал/шум применяется многократное синхронное суммирование ряда вибрапионных воздействий н& среду, что предъявляет высокие требования к точности воспроизведения управляющего сигнала развертки программным устройством (все это в равной мере относится и к сигналам, регистрируемым от другого типа - . источников, например, невзрывного источника импульсного типа, поэтому для упрошения описания будет рассматриваться один тип источника - вибратор). à недостаточной температурной и временной стабильности частото- адакъших элементов и имекяпегося разброса их параметров программным устройствам с перестраиваемым контуром свойственна относительно низкая (не лучше

0,5%) линейность развертки частоты, невозможность установки и повторного воспроизведения начальных и конечных значений частоты и фазы управпяямцего сигнала, вследствие чего они не могут быть использованы в аппаратуре управления вибраторов для многократного сум мирования первичных сигналов.

Известно также программное устройство для управления источником сейсмв651282 ческих волн, которое состоит из тактового генератора импульсов постоянной частоты 1, выход которого, с одной стороны, через преобразователь частоты (представлен в схеме tn + - разрядным нереверсивным накапливающим сумматором с группой из уп управля» емых ключей на входе) соединен со входом преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функ цию 12) . С друт:ой стороны, выход тактового генератора через ступенчатый делитель частоты с коэффициентом передачи р-, где 1 =0,1,2,3,....

1 число трйггеров в цели деления часто- ты р, устанавливаемое с помощью пе-, реключателя, подключен к счетному входу. п -разрядного счетчика тактовых импульсов, который, поразрядно: соединен с управляемыми входами преобразователи частоты.

При работе известного программного устройства на вход счетчика тактовых импульсов поступают импульсы с частоУ той -ф- е ЕСЛИ К МОМЕНГУ ПОДаЧИ тактовых импульсов счетчик находился в состоянии Й И„, то через время т. в нем будет записано числоg=N +- Ф,, Х

g1 которое, непрерывно поступая на вход преобразователя частоты, суммируется в нем с частотой f . При этом на выходе преобразователя частоты появляются импульсы переполнения, частота которых находится в линейной зависимости от времени и равна

1о

Р (al

1р вне p - — д - нвчвнвнвн чвеевтв. Р+ )

g2 развертки в

t скорость развертки

М Ф Ф 1 частоты.

Если требуемый диапазон изменения частоты F задан нижним F и верхним F значениями, которым соответствуют граничные состояния счетчика тактовых импульсов й„и Я то при

Я в

1 -ом положении переключателя длительность Тр сиги р вер ки опредлится выражением .я (2) р

При проведении сейсмораэведочных работ вибрационным методом возникает необходимость возбуждения сейсмических колебаний с любым наперед заданным спектром, что из-эа необходимости оптимального согласования полезной длины записи регистратора с длительностью возбуждаемого сигнала может быть достигнуто только при независимом выборе длительности развертки и диапазона линейного изменения частоты.

Как видно из выражений (1) и (2) в известном программном устройстве

te длительность развертки Тр зависит от выбранных значений граничных частот диапазона. Если потребовалось бы изменить одну или обе граничных частоты, то это привело бы к изменению

15 величины Т р

Согласовать заданную длительность развертки с новым диапазоном частот можно было бы так, подобрав величину скорости развертки с >,,что в течение времени Т выходная частота линейно изменялась бы от значения Fq (в начале развертки) до значения (в конце развертки). Для этого потребовалось бы изменить частоту заполнения счетчика тактовых импульсов путем изменения коэффициента передачи ступенчатого делителя частоты, задав при этом дробное значение числа 1, что в известном устройстве принципиально невозможно осуществить с помощью переключателя, способного изменять коэффициент передачи указанного делителя частоты в сторону его увеличения или уменьшения только в два раза.

Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность в широких пределах задавать значения как начальной, так и конечной частот диапазона развертки (диапазон ограничен

40 значениями F =О и F = F „) не предусмотрен также выбор направления линейного изменения частоты (от Р, к

Г или Fg к ).

Недостатки известного программного

1 устройства при использовании его в качестве источника управляющих a аппаратуре возбуждения при указанных рабогах с необходимым подбором спектра возбуждаемых колебаний, согласованного с эффективной полосой частотной характеристики среды, определяемой, в свою очередь, конкретными сейсмо геологическими условиями иабпюдейия, ьэ- за уменьшения эффективной длины

55 записи полезных сигналов по отношению к обшей полезной длине записи регистратора.привели бы к снижению доли энергии зарегистрированных сигналов по от» ношению к энергии помех, а это привело к снижению глубинности исследований.

Цель предлагаемого изобретения— увеличение глубинности исследований за счет обеспечения возможности независимого изменения параметров свип-сигналов, Она достигается тем, что в программном генераторе для управления сейсмическим вибратором, содержашем так- 10 товый генератор импульсов, выход которого,с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен ко входу преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функпию и, с другой стороны, — к счетному входу управляемого делителя частоты, а также реверсивный счетчик тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами указанного основного преобразователя частоты, дополнительно введены аналогичный основному вспомогательный преобразователь частоты, схемы вычитания частот, переключатель и схема сравнения частот, а также три регистра для ввода, соответственно, длительности развертки, нижней и верхней частот рабочего диапазона, причем вспомогательный преобразователь частоты включен между счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управляемого делителя частоты, управляюшие входы которого поразрядно соединены с выходом регистра длительности разверт3$ ки, а управляющие входы указанного вспо-. могательного преобразователя частоты поразрядно соединены с выходом "разности" схемы вычитания частот, и, с

40 другой стороны, — со входами регистров верхней и нижней частот указанного переключателя, причем один из двух кодовых выходов этого переключателя, поразрядно подключен к установочным вхо45 дам реверсивного счетчика, а другойк одному из двух кодовых входов схемы сравнения частот, второй вход которой порязрядно соединен с кодовым выходом того же реверсивного счетчика, а сбросовые входы всех пересчетных элементов генератора подкгпочены к выходу указанной схемы сравнения частот.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого программного устройства для управления источником сейсмических волй., Программное устройство включает а себя тактовый генератор 1 импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь 2 частоты подключен ко входу преобразователя 3 импульсной последовательности в гармоническую функпию и, с другой стороны, к счетному входу управляемого делителя 4 частоты, реверсивный счетчик 5 тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляюшими входами основного преобразователя 2 частоты.

Между счетным входом реверсивного счетчика 5 и выходом управляемого делителя 4 частоты включен вспомогательный преобразователь 6 частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с кодовым выходом разности" схемы 7 вычитания частот, причем управляющие входы делителя 4 поразрядно подключены к кодовому выходу регистра 8 длительности разверт» ки.

Выходы регистров верхней 9 и ниж ней 10 частот соответственно поразрядно соединены, с одной стороны, со входами ." "Уменьшаемого" и вычитаемого схемы 7 вычитания частот и, с другой стороны„ со входами верхней и нижней частот переключателя 11 частот. Один из двух кодовых выходов переключателя 11 поразрядно подключен к установочным входам счетчика 5, а другой - с одним из выходов схемы 12 сравнения частот, второй вход которой поразрядно соединен с кодовым выходом того же счетчика 5. Выход схемы

12 сравнения частот подключен ко всем сбросовым входам пересчетных элемен тов программного устройства (на схеме не показано).

Перед началом работы преобразователи 2 и. 6, счетчик 5 и делитель 4 находится в обрашенном состоянии, переключатель 11 установлен в положение, соответствуюшее требуемому направлению изменения частоты выходного сигнала, а в регистры 8 9 и 10 вве-4 дены численные значения, соответст венно, длительности развертки 7> верхней F и кижней F „частот заданного диапазона развертки частоты.

Пусть задано направление изменения частоты от Fн к F . Для этого переключатель 11 устанавливается в положение, при котором кодовый выход регистра 10 нижней частоты F будет подключен к установочным входам реверсивного счетчика 5, а кодовый выход

651282

fo

1 л в 1н

1 где И - число двоичных разрядов в преобразователе 6.

Числовое содержание счетчика 5, начиная с момента "пуск, будет изменяться по закону

Т в соответствии с которым частота .r ,тактовых импульсов, поступаюших на вход основного преобразователя 2, будет преобразована последним в частоту

1о + о в н (5) д д+ "б N т где fly - число двоичных разрядов в преобразователе 2. регистра 9 верхней частоты F+ — к первому входу схемы 12 сравнения частот. Счетчик 5 при этом переводится в положение суммирования.

По сигналу пуск, который может быть подан как оператором, например, с IIDMDlUblo кнопки, так и от внешнего синхронизирую пего устройства, например, от регистратора сейсмостанции (на схеме не показано), производится установка в счетчике 5 числа Мн соответствуюшего частоте F„è на выходе генератора 1 появляются тактовые импульсы с частотой . Тактовые импульсы поступают на вход управляемого делителя 4 и на выходе последнего

f появляются импульсы с частотой — я — p .н где N> -численное значение длительности T,,установленное в регистре 8.

Частота выходных импульсов делителя 4, поступаюших на вход преобразователя 6, преобразуется последним в другую постоянную частоту, значение которой как и в основном преобразователе 2 частоты находится в линейной зависимости от поступаюшего на его управляюшие входы числа дй

С выхода "разности" схемы 7, которая может быть выполнена, по любой иэ известных потенциальных схем вычитания, на управляющие входы преобразователя 6 непрерывно поступает число

ЬМ=М 3-й,,соэтветствуюшее разности частот 1 — F . Следовательно, с выхода преобразователя 6 на вход счет» чика 5 поступают импульсы с частотой та но

Как видно из выражения (53 частона выходе преобразователя 2 линейвоэрастает со скоростью

Т

Я. Р

fo и в в

Из выражения (8) следует, что конечная частота развертки равна заданному значению Г З

При задании направления изменения частоты от F K н реверсивный счетчик 5 будет переведен в положение вычитания, а на его установочные входы будет подано переключателем 11 число

К, установленное в регистре 9. На первый вход схемы 12 сравнения пе»реключатель 11 подает число Мн, вве» денное в регистр 10. Работа устройства в этом случае ничем не отличается от работы рассмотренного случая с воэраотанием частоты от Рн к

Для получения выходного сигнала с постоянной частотой в регистры 9 и 10

5 8в-"н т

В момент, когда числовое содержание счетчика 5 достигнет значения и = N (4), схеме 12 сравнения © выдаст импульс сброс", и устройство будет воэврашено в исходное состояние. длительность Тр развертки частоты от F ao F > определяется как этно»шение разности числовых состояний

15 счетчика 5 в начале и конце развертки

I к частоте счетных импульсов, пэступаюших с выхода преобразователя 6, и равна пб а т * - †" -- н (v) р У т

Выражение (7),йоказывает, что: длительность развертки сигнала в предлагаемом устройстве не зависит от за

35 данного диапазона изменения частоты и определяется только разрядностью счет» ных схем, частотой о и числом Й. установленным в регистре 8. Выбрав, пб, к напэимер, частэту = 2 10

30 числу N т будет соответствовать длительности Тр, задаваемая дискретно через 1 сек, при К=О через 0,1 сек при К=1,через 0,01 сек при К=2,и т.д.

Подставляя значение Т р выра35 жение {5) найдем частоту, которая бу дет в конце развертки хо то

2па Ин 2пх+лб

651282 вводится требуемое значение частоты, первый вход схемы 12 сравнения при этом отключается от выходов, регистров 9 и 10 переключателем 11.

После ввода числа в счетчик 5 число вое содержание последнего изменяться не будет (импульсы с выхода преобразователя 6 в этом случае не поступают на вход счетчика 5 вследствие равенства

"н F - Гв и на выходе преобразователя 2 появятся импульсы с постоянной частотой

1о n ï.

В качестве преобразователя 3 импульсной последовательности в сигнал гармонической формы (импульсной или синусоидальной) может быть использо;ван любой из известных преобразователей с постоянным коэффициентом передачи по частоте, например, такой, как в известном устройстве.

Предлагаемое программное устройство для управления источником сейсмических волн обеспечивает формирование управляющих сигналов импульсной или синусоидальной формы с постоянной или лииейн< -изменяющейся частотой, у которых длительность развертки и диапазон изменения частоты могут выбираться в широких пределах и независимо друг от друга, а направление изменения частоты может быть задано как в сторону возрастания, так и в сторону убывания частоты.

Исполжование новых элементов— вспомогательного преобразователя, схемы вычитания, переключателя,и схемы сравнения частот, а также трех регистров для раздельного ввода выгодно отличает предлагаемое устройство от известных, так как при этом появляется возможность при максимальном:использовании полезной длины записи регисч

I рагора задавить в различных сейсмогеологических условиях тот спектр управляющего сигнала, который после возбуждения источником будет оптимальным о6разом согласован с частотной характеристикой среды. В результате возрастет доля энергии полезных сигналов по отношению к энергии помех, а это повысит глубинность исследований с невзрывным источником.

Широкие пределы задания спектра управляющего сигнала и возможность изменения направления развертки частоты,расширяет существующий набор методов при проведении детальных сейсмических

Формула изобретения

Программное устройство для управления источником сейсмических волн, содержащее тактовый генератор импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен ко входу преобразователя импульсной последовательности в гармони-. ческую функцию и, с другой стороны— к счетному входу управляемого делителя частоты, а также реверсивный счетчик тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами указанного основного преобразователя частоты, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что, с целью увеличения глубинности исследований за счет обеспечения возможности независимоЮ го изменения параметров свил-сигналов, в него дополнительно введены аналогичный основному вспомогательный преобразователь частоты, схема вычитания частот, переключатель и схема сравньния частот, а также три регистра для ввода, соответственно, длительности развертки, нижней и верхней частот рабочего диапазона, причем вспомогатель ный преобразователь частоты включен к:ежду счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с выходом регистра длительности развертки, в управляющие входы указанного вспомогательного преобразователя частоты поразрядно соединены с выходом разности схемы вычитания частот, и с другой стороны, — cn входами регистров верхней и нижней частот

Я исследований, например, при прослеживании отдельных горизонтов с различными частотными характеристиками.

И, наконец, автоматизация процесса установки скорости развертки частоты существенно повышает как точность задания сигналов с требуемыми характеристиками,так и удобство обслуживания программного устройства, ограничивая круг ручных и вычислительнйх операций вводом исходнь х данных; длительности сигнала развертки, диапазона частот и направления линейной разверт-

1 ки частоты.

65 1282

Составитель В. Зверев

Т Э- qyMHK Корректор П. Василийа

Заказ 798/42 ТиРаж 696 Подписное цИИИПИ осударственного комитета CCCP до делам изобретенйй и открытий

113035е Москва, Ж35, Раушская наб д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 указанного переключателя, причем один из двух кодовых выходов этого переключателя поразрядно подключен к установочным входам реверсивного счетчика, а другой - к одному из двух кодовых входов схемы сравнения частот, второй вход которой поразрядно соединен с кодовым выходом того же реверсивного счетчика, а сбросовые входы всех пересчетных элементов генератора подключены к выходу указанной схемы сравнения частот.

Источники информации, принятые во

S внимание при экспертизе

1. Патент США No. 3257623, кл. 331-40, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Х 239655, кл. G Ol М 1/14, 1969.