Цифровая многоканальная сейсмостанция

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 1)10009? 2

К ABTOPCKG МУ СВИДЕТ1 .ЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву—

Ф (51)М. Кл.

{22) Заявлено 23-.06. 80 (21) 2944669/18-25 с присоеаинением заявки М—

С 01 Ч 1/24

Гееударстееяеый кеиетат

СССР ве аелем изобретений в открытий (23) ПриоритетОпубликовано 28. 02. 83 ° Бюллетень М 8 (53) УДК 550.834 (088.8) Дата опубликования описания 28.02 83 (72) Авторы изобретения

В. А. Граудин, Я. Я, Свержицкис и В. П. Еф

Всесоюзный научно-исследовательский институт морской геологии и геофизики (71 ) 3 а я ви тель (54) ЦИФРОВАЯ МНОГОКАНАЛЬНАЯ СЕИСМОСТАНЦИЯ

Изобретение .относится к сейсморазведке, а именно к сейсморазведочной аппаратуре, предназначенной для регистрации сейсмических сигналов от удаленных взрывов, например, при сейсморазведке методом преломленных волн.5

Известны цифровые многоканальные сейсмостанции, содержащие. датчики сейсмических сигналов, усилители, фильтры, коммутатор каналов, аналого- о цифровой преобразователь и регистратор. Общим недостатком подобных сейсмостанций является большой объем регистрируемых данных, что обусловле" но, в первую очередь, недостаточностью априорной информации о параметрах помех и сигналов (1 ).

При этом частоту дискретизации и количество уровней квантования приходится выбирать с некоторым запасом, из соображений недопустимости их занижения, и в некоторых случаях они оказываются больше. необходимых. Кроме

2 того, регистрация измеряемогс сигнала, представляющего собой смесь сей" смических сигналов с регулярными и нерегулярными помехами, осуществляете ся в течение заданного временного интервала, при этом измеряемый сигнал регистрируется и тогда, когда сейсмические сигналы в -нем отсутствуют.

Наиболее близким техническим ре" шением к предлагаемому является циф" ровая многоканальная сейсмостанция, содержащая последовательно соединенные блок датчиков сейсмических сиг" налов, блок усилителей и фильтров, коммутатор каналов ° аналого цифро» вой преобразователь, а также буфер" ное запоминающее устройство, к,первому входу которого подключено хронирующее устройство, а выход подключен к регистратору. Сигналы с датчиков через усилители, фильтры и коммутатор поступают на аналого-цифровбй преобразователь, где происходит равномерная непрерывная дискретиза3 10009 ция аналоговых сигналов с наименьшим шагом дискретизации и их квантова" ние по амплитуде. При этом с выхода аналого-цифрового преобразователя на управляемый форматтер и вычислительаналиэатор поступает полный поток данных. Характеристики измеряемых сигналов анализируются с помощью вычислителя, определяющего по результатам анализа параметры кодирования, 16 которые также поступают на управляемый форматтер, где происходит уплотнение полного потока за счет адаптивной дискретизации. Уплотненный поток данных поступает на буфер- 15 ное запоминающее устройство, по заполнении которого массив данных переносится на носитель информации регистратора (? j.

Недостатком такой системы сбора М данных сейсморазведки является то, обстоятельство, что применяемая в ней адаптивная дискретизация измеряемых сигналов особенно при достаточно высоких требованиях к точности их пред- ставления не обеспечивает.значительного уплотнения потока данных, так как регистрация оцифрованных значений сигналов, измеряемых в определяемые с помощью адаптивной дискретизации мо- 36 менты времени, осуществляется в течение определенного временного интервала как при наличии на входе системы сейсмического сигнала„ так и в его отсутствие. Это делает неизбежным засорение потока данных неинформативными регистрациями нерегу- лярных помех, сведения о которых в подавляющем большинстве случаев не используется при последующей обработке данных сейсморазведки..

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости сейсмостанции за счет дискриминации измеряемых сигналов по признаку их регулярности;;

Поставленная цель достигается тем, что в цифровую многоканальную сейсмостанцию, содержащую последовательно соединенные блок датчиков сейсмических сигналов, блок усилителей и фильтров, коммутатор каналов и аналого-цифровой преобразователь, а также буферное запоминающее устройство, к первому входу которого подключено хронирующее устройство, а вход подключен к регистратору, введены знаковый обнаружитель регулярных сигналов, формирователь сигнала записи, 72 4 устройство задержки, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами:устройства задержки и знакового обнуржителя регулярных сигналов, выход которого подключен к входу формирователя сигнала записи, подключенного своим выходом к второму входу буферного запоминающего устройства, к третьему входу которого подключен выход устройства задержки.

На фиг. 1 представлена блок-схема многоканальной цифровой сейсмостанции; на фиг. 2 — функциональная схема одного из возможных вариантов реализации знакового обнуржителя регулярных сигналов.

Схема (фиг.1)включает блок 1 датчиков сейсмических сигналов, блок 2 усилителей и фильтров, коммутатор 3 каналов, аналого-цифровой преобразователь 4 с основным выходом 5, устройство 6 задержки, знаковый обнару житель 7 регулярных сигналов, знаковый выход 8 аналого-цифрового преобразователя, формирователь 9 сигнала записи, управпяющий вход 10 буферного запоминающего устройства 11, хронирующее устройство 12, регистратор 13.

Схема знакового обнаружителя 7 (,фиг.2 ), состоящего из двоичных счетчиков 14 и 15, инвертора 16, цифровых компараторов 17 и 18 с входами

19, логической схемы ИЛИ 20, регистра 21 сдвига, преобразователя 22 кода, двоичного счетчика 23 и цифрового компаратора 24 с входом 25.

Регистрация сейсмических сигналов в предлагаемой цифровой многоканальной сейсмостанции осуществляется следующим образом.

Помехи и сейсмические .сигналы от удаленных взрывов воспринимаются дат чиками 1 сейсмических сигналов, расположенными достаточно далеко друг от друга, но таким образом, что .разностью хода волны от удаленного пункта взрыва до каждого датчика можно пренебречь. Сигналы с выходов датчиков 1 после усиления и фильтрации в блоке 2 поступают на коммутатор каналов и далее - на аналого-цифровой преобразователь 4. С основного выхода аналого-цифрового преобразователя 4 полный поток данных поступает на устройство 6 задержки, предназначенное для запоминания дан40

5 10009 ных на время обработки в знаковом обнаружителе регулярных сигналов 7.

Кроме того, здесь же осуществляется дополнительная задержка полного потока данных на время, необходимое для уверенной регистрации начальных Фаэ сейсмических сигналов, выделенных с помощью знакового обнаружитепя 7 регулярных сигналов. Знаковый обнаружи" тель 7 регулярных сигналов осуществляет автоматическую пространственно-временную обработку сигналов в сейсмических каналах, представленных с помощью знакового кодирования и пос" тупающих на знаковый обнаружитепь 7, со знакового выхода 8 аналого-цифрового преобразователя 4. Задачей обработки, осуществляемой в знаковом обнаружителе 7.регулярных сигналов, является обнаружение регулярных сиг" налов на фоне некоррелированных помех в сейсмических каналах станции на заданном временном интервале, сдвигаемом в процессе обработки по оси времени на определенный шаг дискретизации. Если при текущем положении временного интервала обнаружен регулярный .сигнал, то на выходе знакового обнаружителя 7 регулярных сигналов формируется логический сигнал, попОже- 30 ние которого на оси времени соответствует положению временного интервала, на котором этот регулярный сигнал обнаружен . Таким образом, на выходе знакового обнаружителя .7 в з5 процессе его работы образуется случайная последовательность импульсных сигналов, положение которых на оси времени определяется наличием на анализируемых временных интер,валах регулярного сигнала и вероятностью ошибочных решений при его обнаружении. Из этой импульсной последовательности с помощью Формирователя 9 сигнала записи Формируются логические сигналы, предназначенные для управления режимом записи информации в буферное запоминающее устройство 11, передние фронты которых ,совпадают с положением импульсов на

50 выходе знакового обнаружитепя 7 регулярных сигналов, а минимальная длительность соответствует предполагаемой максимальной длительности сейсмического сигнала. При этом если интервал времени между следующими

55 друг за другом импульсами на выходе знакового обнаружителя 7 меньше предполагаемой максимальной длительности

72 6 сей смичес кого сигнала, то длительностьь сигнала записи на выходе фор" мирователя 9 соответственно увеличи" вается. При поступлении сигнала за" писи на управляющий вход 10 буферного запоминающего устройства ll происходит запись в него информации, поступающей через устройство 6 задержки с основного выхода 5 аналого цифрового преобразователя 4, а также от хронирующего устройства 12. По заполнении буферного запоминающего устройства ll происходит .перезапись уплотненного потока данных сейсмо", разведки на носитель информации регистратора 13.

Дискриминация сейсмических сигна" лов по признаку их регулярности осу" ществляется в знаковом обнаружителе

7 следующим образом.

Закодированные значения знаков сигналов в сейсмических каналах со знакового выхода аналого-цйфрового преобразователя 4 поступают на двоичные счетчики 14 и 15, причем на счетчик 15 - через инвертор 16. Входы счетчика 14 и инвертора 16 являются входом знакового обнаружителя

7 регулярных сигналов. С помощью счетчика 14 определяется количество положительных выборок сигналов S< а с помощью счетчика 15 - количество отрицательных выборок S . Значения

S+ и S сравниваются в цифровых компараторах 17 и 18 с закодированным значением первого порога С, поступающим на их входы 19. При вы« полнении условия ») С или S» tq С.1 на выходе одного из цифровых компараторов l7 или 18 формируется логический сигнал, соответствующий вы" деленной оси синфаэности регулярно"

ro сигнала, который через схему

ИЛИ 20 поступает на регистр 21 сдви" га, .с помощью которого происходит .запоминание сигналов компараторов !

17 и 18 при всех положениях оси синФазности с заданным шагом дискретизации внутри заданного временного ин" .тервала. Количество разрядов регист-. ра 21 сдвига соответствует размернос ти временного интервала. Из параллельного кода на выходах разрядов регистра 21 сдвига, соответствующего выделенным осям синфазности, с по" мощью преобразователя 22 кода формируется последовательный код, поступающий на двоичный счетчик 23, в

2 8 нение потока первичных сейсмораэ ведоч. ных данных обеспечивает существенное увеличение времени работы станции в автономном режиме записи дйнных сейсморазведки, что в свою очередь повышает технологичность морских сейсморазведочных работ ° При реализации буйкового радиотелеметрического saрианта сейсмостанции путем уменьшения средней скорости поступления регистрируемых данных в радиотелеметрический канал связи повышается достовер; ность передачи информации по каналу связи (при сохранении неизменной его пропускной способности ). формула изобретения цифровая многоканальная сейсмо" станция, содержащая последовательно соединенные блок датчиков сейсми" ческих сигналов, блок усилителей и фильтров, коммутатор каналов, анало"

ro-цифровой преобразователь, а также буферное запоминающее устройство, к первому входу которого подключено хронирующее устройство, а выход подключен к регистратору, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости сейсмостанции за счет дискриминации измеряемых сигналов по признаку их регулярности, в сейсмостанцию введены знаковый обнаружитель регулярных сигналов, формирователь сигнала записи, устройство задержки, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами устройства задержки и знакового обнаружителя регулярных сигналов, выход которого лодключен к входу формирователя сигнала записи, подклю.ченного своим выходом к второму входу буферного запоминающего устройства, к третьему входу которого подключен выход устройства задержки. Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 428329, кл. G 01 Ч 1/24, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР и 684479, кл. 6 01 V 11//2288, 1977 (прототий), 7 100097 котором подсчитывается. количество, выделенных на заданном временном интервале осей синфазности М, и которое затем сравнивается в цифровом компараторе 24 с пороговым значением

С, поступающим на его вход 25. При вйполнении условия N)f C2H8 выходе компаратора 24 формируется логический сигнал, соответствующий обнаружению регулярного сигнала при те- 16 кущем положении временного интер" вала.

В предлагаемой цифровой многоканальной сейсмостанции осуществляется дискриминация сигналов в сейсми- 1$ ческих каналах по признаку их регулярности, за счет чего удается значительно сократить объем регистрируемых данных при сейсморазведке с использованием больших баз наблюде" 26 ния. При этом из регистрируемого сигнала исключаются неинформативные составляющие, содержащие сведения только о нерегулярных помехах.

На этой основе реализуется эффектив- 2$ ное уплотнение первичного потока сейсморазведочных данных. Дискриминация сигналов в каналах сейсмостанции по признаку их регулярности осуществляется с помощью знакового $в обнаружителя регулярных сигналов, непараметрические свойства которого, а также сравнительно низкие требования к вероятности ложной тревоги (ложно зарегистрированные сигна3$ лы могут быт ь устранены при после" дующей обработке данных сейсмораз" ведки ) делают возможным достижение вероятности обнаружения регулярных сигналов близкой к единице для широкого класса помех с симметричными распределениями при отношениях регулярный сигнал/нерегулярная помеха меньше единицы, даже при сравнительно малом количестве сейсмических каналов. Незна4$ чительные дополнительные аппаратурные затраты, необходимые для реализации предлагаемой сейсмостанции, делают возможным ее применение в автономном донном или буйковом радиотелеметрическом вариантах при морских сейсмораз$6 ведочных работах. Эффективное уплот1000972 фила.

Составитель T. Райкова

Редактор E. Папп Техред 4l. Êîàòóðà Корректор Г.Огар

Заказ 1381/50 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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