Двухканальная сейсмическая станция

Двухканальная сейсмическая станция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СеюФ Сееетсннх

Сецнаннстнческнх

Расттублнн

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ Св ИТЕЛЬСТВУ

«s>855578 (61) Дополнительное к аит. синд-иу (22) Заявлено 021179 (21) 2837222/18-25 (51)М. Кл з

С 01 V 1/00

С 01 Ч 1/26 с прмсоеднмеммем заявки йо

Государстаенный комитет

СССР но дмам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150881 Бюллетень 1и 30

Дата опубликования описания 15.0881 (53) УДК SSO.834 (088.8) (72) Авторы изобретения

«

О.В. Львов, В.И. Коптев и В.ф. Сагателян

Э

1,.

Всесоюзный ордена Ленина проектНо-йзйскательский, и научноисследовательский институт "Гидропроект" им. С.Я. Жука ! г (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ

Изобретение относится к сейсмической разведке.

Известна одноканальная сейсмостанция, которая содержит ударное устройство, датчик момента удара, подключенный через мультивибратор запрета импульсов повторных ударов к первой дифференцирующей цепочке, выход которой подключен к ждущей развертке, и через вторую дифференцирующую цепочку к мультивибратору задержанной отметки удара. Эта станция позволяет повысить точность и достоверность результатов исследований 1.1) .

Однако запуск ждущей развертки осциллографа осуществляется импульсом, получаемям после дифференцирования импульса, снимаемого с мультнвибратора запрета импульсов повторных ударов. Поскольку ждущая развертка осциллографа запускается от определенного уровня поданного на него импульса, то она может запуститься не от фронта этого импульса, а от среза, что приводит к неопределенной потере времени, которое нельзя учесть ° Следовательно, начало развертки может не соответствовать моменту удара,что лишает требуемой точности н достоверности полученные результаты исследований.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является двухканальная сейсмостанция, которая по сравнению с одноканальной значительно выигрывает в производительности, так как, имея два канала, позволяет строить встречный годограф, и тем саьым значительно сокращает время на исследование изучаемого. профиля.

В этом устройстве при Подключении питания начинает работать кварцевый генератор и его импульсы, пройдя че-!

5 рез блок триггеров и электронный коммутатор, высвечивают на электроннолучевой трубке (ЗЛТ) два неподвижных световых пятна. Затем, в момент удара по изучаемой среде срабатывает

Ю инерционный контактор, укрепленный на ударном устройстве, который запуска ет через электронный ключ ждущую развертку осциллографического индикатора. Момент начала развертки может быть задержан блоком задержки раз вертки. Упругая волна достигает сейсмоприемников и преобразованные механические колебания в электрические, усиленные канальными усилителями, высвечиваются на экране ЭЛТ в виде двух

855578 пунктирных линий с записью сейсмосигналов P2) .

Недостатками этой двухканальной сейсмостанции являются негарантированные достоверность и точность получаемых результатов измерений, так как не гарантирована одновременность начала запуска развертки инерционным контактором и передача удара среде ударным устройством, и наличие блока задержки развертки, выполненной на триггерах, не гарантирует точность временной задержки развертки ввиду невозможности ее контроля.. Кроме того, два неподвижных световых пятна, которые высвечиваются на экране ЭЛТ до начала развертки, выжигают люминофор и выводят ее из строя. В сейсмостанции не предусмотрена воэмож-, ность защиты трактов усиления сейсмических колебаний от электрических помех, которые особенно сильно могут воздействовать на результаты исследований при работе в штольнях и туннелях, сейсмостанция выполнена по сложной функциональной схеме, что снижает степень ее надежности.

Цель изобретения — повышение точности регистрации временных характеристик процесса.

Эта цель достигается тем, что в двухканальной сейсмической станции, содержащей ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным ко входу усилителя, и два сейсмических канала, каждый из которых содержит сейсмоприемник и канальный усилитель, выход которого соединен со входом переключателя каналов, управляющий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход— ко входу осциллографа, к выходу усилителя подсоединены последовательно включенные формирователь импульсов, блок запрета импульсов повторных уда-. ров и блок фиксации момента удара, выход которого соединен с осциллографом и с суммирующим входом одного из канальных усилителей.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой сейсмической станции; иа фиг. 2 — временная диаграмма работы станции.

Схема сейсмостанции содержит ударное устройство (молот) 1, датчик 2 момента удара, усилитель 3, формирователь 4 импульсов, блок 5 запрета импульсов повторных ударов, блок 6 фиксации момента удара, осциллограф

7, сейсмоприемники 8 и 9, канальные усилители 10 и 11, выполненные в виде операционных усилитедей, переключатель 12 каналов, генератор 13 прямоугольных импульсов, например, кварцевый блок 14 задержки ждущей развертки осциллографа, полосовые час тотные фильтры 15 и 16 и выключатели

17 — 19.

Таким образом, канальный операционный усилитель совмещает в себе функции усилителя сейсмосигнала и пропускает по этому каналу импульс фиксации момента удара. Упругая волна, возбужденная в изучаемой среде молотом и дошедшая через некоторое время до сейсмоприемников 8 и 9,преобразуется в электрические сигналы, которые поступают на входы операционных усилителей 10 и 11. Выходы операционных усилителей обоих каналов подключены к переключателю, который попеременно подключает к выходу однолучевого осциллографа два сейсмоканала. Работа переключателя осуществляется от генератора (мультивибратора) 13, вырабатывающего прямоуголь- (%

Сейсмостанция работает следующим образом.

Возбудителем сейсмических волн является молот 1, который с датчиком

2 момента удара, выполненным в виде пьезокристалла, представляет единую жесткую конструкцию, что исключает неоднородность удара молота по изучаемой среде и посылки электрического сигнала в схему. При ударе молотом 1 по изучаемой среде датчик 2 формирует синусоидальный сигнал с крутым нарастанием полуволны синусоиды (фиг. 2, 20). Пройдя через усилитель

З,сигнал 21 поступает на формирователь 4 импульсов, который имеет гис15 терезисную характеристику U

Ь|хх.

Г U „,,и из синусоидального напряжения, получаемого от кристалла, формирует импульсы с крутыми фронтами (фиг. 2,22). Первый импульс, посту2О пивший на вход блока запрета импульсов повторных ударов 5, представляющий из себя одновибратор с большой длительностью восстановления своего начального состояния, своим фронтом запускает одновибратор, переводя его в неустойчивое состояние на время (фиг. 2,23) пока молот отскакивает (0 3 0 5 с) от среды, по которой был произведен удар. В течение этого времени одновибратор не реагирует на последующие импульсы, идущие от датчика 2.

При изменении в момент удара состояния одновибратора запускается блок б фиксации момента удара, кото35 рый выполнен также на одиовибраторе и имеет определенную (нормированную) длительность выходного импульса. Прямоугольный импульс с блока фиксации момента удара (фиг. 2,24) с одной стороны своим крутым фронтом запуска, ет ждущую развертку осциллографа 7,а с другой стороны, например, через переменный резистор, позволяющий регулировать величину импульса по амплитуде, подводится к суммирукщему входу канального операционного усилителя

11, куда подводится и принимаемый сейсмосигнал.

855578

Формула изобретения

Двухканальная сейсмическая станция, содержащая ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным ко входу .усилителя, и два сейсмических канала, каждый из которых содержит сейсмоприемник и канальный усилитель, выход

40 которого соединен со входом переключателя каналов, управлякщий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход — ко входу осциллографа, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регистрации временных характеристик процесса, к выходу усилителя подсоединены последовательно включенные формирователь импульсов, блок запрета импульсов повторных ударов и блок фиксации момента удара, выход которого соединен с осциллографом и с суммирующим входом одного из канальных усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды "Гидропроекта",вып. 21, М., 1971, с. 236-242.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 187334, кл. 6 01 V 1/00, 1965 (про40 тотип). ные дозированные во времени с большой точностью прямоугольные импульсы.

С выхода переключателя потенциально смещенные относительно друг друга сигналы от двух каналов поступают на вход одноканального электроннолучевого осциллографа 7, работающего в режиме ждущей развертки, и на ЭЛТ осциллографа высвечиваются в виде двух пунктирных трасс, в начале одной иэ которых имеется дозированный по времени импульс отметки момента удара (фиг. 2,25).

Подсчитав число пунктирных точек от среза-импульса отметки момента удара (и зная длительность этого импульса) до высвеченной на трубке пришедшей .волны, можно (прибавив длительность импульса отметки удара) с большой точностью определить отрезок времени .от момента удара до прихода сейсмической волны (абсолютное время), а подсчитав число пунктирных точек между началами волн — отрезок времени между ними (относительное время). Тем самым получаем достоверную временную информацию о процессе.

Кроме того, определение временных параметров изучаемой среды можно производить и системой измерений самого осциллографа.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеснечить одновременность механического воздействия на изучаемую среду с фиксацией момента этого воздействия, что приводит к повышению точности и достоверности исследований при одновременном упрощении функциональной схемы и повышении надежности сейсмостанции по сравнению с существующими двухканальными сейсмостанциями. Повышение точности и достоверности исследований, в свою очередь, позволяет более правильно подбирать строительный материал и объемы строительства гидротехнических сооружений.

Для более точного и детального изучения свойств исследуемой среды на расстояниях между сейсмоприемниками предлагаемая функциональная схема сейсмостанции позволяет включить между блоком б фиксации момента удара и осциллографом 7 блок 14 задержки жцущей развертки, который выполнен в виде одновибратора с плавно изменяемой длительностью выходного импульса. Этот блок дает воэможность при измерении относительного времени между любыми участками изучаемой сейсмограммы использовать всю площадь экрана ЭЛТ (фиг. 2,26). Отключение блока 14 от схемы можно производить выключателем 17.

При необходимости (наличие высокого уровня помех и т.д.),между выходами канальных операционных усилителей 10, 11 и входами переключателя

12 устанавливают полосовые фильтры (соответственно 15 и 16) с изменяемой полосой фильтруемых частот, в которых осуществляется частотная селекция. Отключение этих фильтров может быть осуществлено выключателями 18 и 19, шунтирующими фильтры.

К достоинствам предлагаемой сейсмостанции можно отнести и то, что выполнение ее с использованием операционных усилителей позволяет упрос- . тить схему (исключить смеситель для сейсмосигнала и сигнала фиксации момента удара) и повысить помехозащищенность, так как операционные усилители усиливают только. изменения дифференциальных входных сигналов, идущих от сейсмоприемников, и не реагируют на иэменеиие синфазных напряжений и наводок.

Важным достоинством предлагаемого устройства является возможность обеспечения высоких метрологических показаний при использовании в качестве осциллографа любого промышленного электроннолучевого осциллографа со ждущей разверткой.

855578

Фи!.

2!

23 и

Составитель Т. Райкова

Редактор Л. Повхаи ТехредЖ. Кастелевич Корректор В. Синицкая

Заказ 6901/á5 Тирам 732 Подписное

ЬНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул, Проектная, 4