Цифровая сейсморегистрирующая система

 

ЦИФРОВАЯ СЕЙСМОРЕГИСТРИРУКЬ ЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно .соединенные буксирующее цифровое приемное устройство, бортовой цифровой приемник и цифровой фильтр, а также регистратор, блок выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва и дискретизации , отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности экспресс-анализа принимаемой информации введены устройств во прореживания и блок управления фильтром, при этом сигнальный вход устройства прореживания подключен к выходу цифрового фильтра, а выход устройства прореживания соединен с входом регистратора, выход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока управления фильтром и первым управляющим входом устройства прореживания , второй управляющий вход которого и первый управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала подключены к выходу источi ника импульсов дискретизации, причем сигнальный вход блока выявления (Л закона изменения частоты сигнала соединен с выходом цифрового фильтра , управляющий вход которого подключен к выходу блока управления фильтром, а второй управляювд1й вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом источника импульсов . оо 00 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (3(Sg G 01V 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3318095/18-25 (22) 09.07.81 (4б) 23.04.83. Бюл. 9 15 (72) П.В. Карманов. Н.A. Кажакин, В.В. Меер, С.И. Сидельников и С.В-Чернышев (71 ) Рязанский радиотехнический институт (53) 550.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 559204, кл. G 01 Ч 1/22, 1977.

2. Sakit С.Н. Siens 1.Е. А 500

channel Streamer System, Proc 9+Н

Аппи Offshore Technology Conference.

1977, v . 2, рр. 201-208 (прототип). (54 ) (57 ) ЦИФРОВАЯ СЕЙСМОРЕГИСТРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно. соединенные буксирующее цифро-. вое приемное устройство, бортовой цифровой приемник и цифровой фильтр, а также регистратор, блок выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва и дискретизации, отличающаяся тем что, с целью повышения дос„„SU„„1013883 А товерности экспресс-анализа принимаемой информации, введены устройст во прореживания и блок управления фильтром, при этом сигнальный вход устройства прореживания подключен к выходу цифрового фильтра, а выход устройства прореживания соединен с

-входом регистратора, выход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока управления фильтром и первым управляющим входом устройства прореживания, второй управляющий вход которого и первый управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала подключены к выходу источника импульсов дискретизации, при- g

Ф чем сигнальный вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом цифрового фильтра, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления фильтром, а второй управляющий Я вход блока выявления закона изменения частоты-сигнала соединен с выходом источника импульсов подрыва.

1013883

Изобретение относится к сейсморегистрирующей технике для излучения подземных формаций к может быть использовано при морских геофизических работах на шельфе, акваториях и

s океане.

Известна цифровая геоакустическая станция для сухопутной сейсморазведки, в которой с целью уменьшения объема регистрирующих сигналов без потери информативности исполь- 10 зуется эффект поглощения высоких частот излученного сигнала при распространении вглубь земли. При этом чем больше Длительность принимаемого сигнала; тем более заметно !5 уменьшение граничной частоты, что позволяет применять переменный интервал дискретизации аналоговой информации f1).

В данном устройстве реализован статистический принцип обработки ин; формации для увеличения отношения сигнал-шум, заключающийся в том, что принятые сигналы, представляющие смесь многократно повторяющихся полезных сигналов и шума, вначале преобразуются в цифровую форму, запоминаются в течение отрезка времени между двумя излучениями, а затем полученные значения первой реализации суммируются по соответствующим дискретам времени со значениями последующих реализаций и все полученные значения усредняются по числу просуммированных реализаций.

Однако используемый принцип статистического накопления для морских условий, где геоакустическая станция в связи с условиями буксировки приемного устройства находится в непрерывном движении, практически не 40 реализуется в реальном масштабе времени. Следствием этого является невозможность достоверного экспрессанализа принятых сигналов в процессе приема из-за невозможности улуч- 45 шить отношение сигнал/шум, что не позволяет использовать подобную станцию для прямых поисков полезных ископаемых по анализу динамических свойств каждого принятого сиг-50 нала в каждой локальной области морского дна.

Известна многоканальная цифровая сейсморегистрирукнцая система, содержащая последовательно соединенные буксируемое цифровое устройство., бортовой, цифровой приемник и цифровой фильтр, а также регистратор, блок выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва и дискретизации, где для е0 повышения отношения сигнал/шум в темпе приема используется аппаратная цифровая фильтрация каждого принятого сигнала во всей полосе частот, занимаемой этим сигналом (2g, g5

Но с течением времени отраженные сейсмосигналы, поглощаясь в глубине осадочной толщи, утрачивают верхние частотные составляющие, и достоверность экспресс-анализа можно . повысить путем повышения отношения сигнал/шум методом автоматической адаптации цифрового фильтра к принимаемому сигналу.

Цель изобретения — повышение достоверности экспресс-анализа принимаемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровую сейсморегистрирующую систему, содержащую последовательно соединенные буксирующее цифровое приемное устройство, бортовой ,цифровой приемник и цифровой фильтр; а также регистратор, блок выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва и дискретизации, введены устройство прореживания и блок управления фильтром,,при этом сигнальный вход устройства прореживания подключен к выходу цифрового фильтра, а выход устройст-. ва прореживания соединен с входом регистратора, выход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока управления фильтром и первым управляющим входом устройства прореживания, второй управляющий вход которого и первый управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом цифрового фильтра, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления фильтром, а второй управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом источника импульсов подрыва.

На фиг. 1 представлена блок-схе.ма цифровой сейсморегистрирующей системы; на фиг. 2 — структурная схема устройства прореживанияр на фиг. 3 — структурная схема блока выявления закона изменения частоты сигнала; на фиг. 4 — энюры сигналов и графики, поясняющие принцип действия устройства прореживания, блока выявления закона изменения частоты сигнала и системы в целом.

Цифровая сейсморегистрирующая система (фиг. 17 содержит последовательно соединенные буксируемое . цифровое приемное устройство 1, бортовой цифровой приемник 2 и цифровой фильтр 3, а также регистратор 4, блок 5 выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва б и дискретизации 7, устройство 8 прореживания и блок 9 управления фильтром, при этом сигнальный вход устройства 8 прореживания, выход которого соединен с входом регистратора 4, подключен к выходу цифрового фильтра 3, выход блока 5 выяв1013883 ления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока 9 управления:фильтром и первым управляющим входом устройства- 8 прореживания, второй управляющий вход которого и первый управляющий вход блока 5 вы- 5 явления закона изменения частоты сигнала. подключены к выходу источника 7 импульсов дискретизации, причем сигнальный вход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, второй 70 управляющий вход которого подключен к источнику 6 импульсов подрыва, соединен с выходом цифрового фильтра 3, управляющий вход которого подключен к выходу блока 9 .управления фильтром.

Устройство.(фиг. 2) 8 прореживания содержит делитель 10 частоты, элементы И 11, элемент HJiH 12 и регистр 13 памяти, при этом вход де- 20 лителя 10 частоты и первый вход первого элемента И 11 подключены к выходу источника 7 импульсов дискретизации, выходы делителя частоты 10 соединены с первыми входами осталь-.. 25 ных элементов И 11, а вторые входы всех элементов И 11 подключены к выходам блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, причем выходы элементов. И 11 соединены с входами y() элемента ИЛИ 12, выход которого соединен с управляющим входом регистра 13 памяти, вход которого подключен к выходу цифрового фильтра 3, а выход соединен с входом регистрато- 35 ра 4.

Блок 5 выявления закона изменения частоты сигнала (,фиг. 3) содержит два элемента- И 14 и 15, два счетчика 16 и 17 импульсов, я :.ейки 18 памяти, элементы ИЛИ 19 и триггер 20 40 подрыва, при. этом первые входы элементов .И 14 .и 15.подключены к выходу источника 7 импульсов дискретизации, вторые входы — к прямому.и инверсному выходам триггера знака 45 цифрового фильтра 3, выход элемента И 14 соединен с входом счетчика 16 импульсов и с входом "Установки в

"ноль" счетчика 17 импульсов, выход элементов И 15,соединен с входом 50 .счетчика 17 импульсов и с входом "Установки в "ноль" счетчика 16 импульсов, выходы счетчиков 16 и 17 импульсов соединены со входами "Установки .в "единицу" ячеек памяти 18, причем выход младшей ячейки 18 памяти соединен со входом "Установки в "ноль" триггера 20 подрыва, вход "Установки в "единицу" триггера 20 подрыва, вход "Установки в "ноль" старшей ячейки 18 памяти и входы элементов

ИЛИ 19, выходы которых соединены со входами "Установки в "ноль" остальных ячеек 18 памяти, подключены к выходу источника б импульсов подрыва, при этом выход каждой последующейб5 ячейки 18 памяти соединен со входами элементов ИЛИ 19 предыдущих ячеек 18 памяти.

Ячейка 18 памяти (фиг. 3 ) содержит два триггера 21 и 22 и элемент

И 23, при этом входы "Установки в

"единицу" триггеров 21 и 22 подключены к выходам счетчиков 16 и 17 импульсов соответственно, входы "Установки в "ноль". — к выходу элемента ИЛИ

19, а выходы триггеров 21 и 22 соединены с входами элементов И 23.

На фиг. 4 представлены-сигнал 24 источника б импульсов подрыва, закон 25 изменения частоты отраженного. сигнала, — закон 26 изменения верхней частоты среза цифрового фильтра 3 и выходной сигнал 27 элемента ИЛИ 12 устройства прореживания 8. цифровая сейсморегисФрирующая система работает следующим образом.

Отраженный сигнал принимается буксирующим цифровым приемным устройством 1, преобразуется в цифровую форму и последовательным двоичным кодом передается на вход бортового цифрового приемника 2, где информация преобразуется в параллельные двоичные коды, которые поступают для обработки на вход цифрового фильтра 3.

Буксируемое цифровое приемное устройство 1, бортовой цифровой прием ник 2 и цифровой фильтр 3 работают с постоянным минимальным интерва лом дискретизации 1/Гр (Г . -KF. где

К = 3- 5 ° F - максимальная граничIp ная чистота спектра сигнала), что позволяет упростить сопряжение буксируемого цифрового приемного устройства 1.с бортовой частью системы, уменьшить шумы и погрешность цифрового фильтра 3.

На вход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала с выхода цифрового фильтра 3 поступает информация о знаке (s i gn ) дискретных отсчетов одного нз каналов системы. При этом изменение закона изменения частоты 25 выходного сигнала .цифрового фильтра 3 производится методом счета нулей, т.е. измерением временных интервалов между сменами знака дискретных отсчетов.

Блок 5 выявления закона изменени ; частоты сигнала на каждом из.от-. резков времени между двумя излучениями (1/ Fn) в моменты времени с1 (i = О, 1,..., n ), соответствующйе уменьшению граничной частоты сигнала в 21 раз, формирует выходные сигналы, которые поступают на управляющие входы устройства 8 прореживания и на входы блока 9 управления фильтром.

Дискретное уменьшение частоты дискретизации F и.верхней частоты среза F цифрового фильтра 3 в

s .2 раз в моменты времени t- позволя 1013883. ет упростить схемотехническую реализацию устройства .8 прореживания, блока 9 управления фильтром и блока

5 выявления закона изменения частоты сигнала, а также уменьшить влия ° ние переходных процессов, возникаю- S щих в цифровом фильтре 3 в моменты времени с; °

Устройство 8 прореживания под действием управляющих сигналов блока 5 выявления закона изменения частоты 10 сигнала на каждом из интервалов времени с;+ „- с формирует выходной сигнал 27 с частотой следования импульсов FI./2, разрешающий перепись информациЪ с выхода цифрового фильтра 3 на регистратор 4, чем и достигается уменьшение объема регистрируе-; мых сигналов без потери информативности.

Блок 9 управления фильтром, на выход которого поступают управ цсющие сигналы с выхода блока 5 выявления. закона изменения частоты сигнала, .в моменты времени t на своем вы1 ходе, формирует потенциальный сигнал, который производит дискретное

1 уменьшение закона изменения верхней частоты среза 26 цифрового фильтра 3 в 2 раз, чем и достигается увеличение отношения сигнал/шум, т.е. повышается достоверность принятой ин- . 30 формации.

Устройство 8 прореживания (фиг. 2) работает следующим образом.

Под действием выходных сигналов )5 блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, поступающих на вторые входы элементов И 11, в интервале времени с; - с .,открывается один из элементов И 11, на второй вход которого с выхода делителя 10 частоты поступают импульсы с частотой

Fy/2 . На выходе элемента ИЛИ 12 при этом формируются импульсы этой частоты, которые и поступают на управляющий вход регистра 13 памяти. 45

Блок 5 выявления закона изменения частоты сигнала (фиг.3) работает следующим образом.

С выхода цифрового фильтра 3 на. сигнальный вход .блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала поступает информация о знаке (sign) дискретных отсчетов одного из каналов системы. Счетчики 16 и 17 импульcos под действием выходных сигналов элементов И.14 .и 15 подсчитывают число импульсов частоты Fj. между сменами знака дискретных отсчетов канала.

Если число положительных и отрицательных отсчетов превышает пороговое значение Маею, (К Г ) 2 "., то На соответствукнцих выходах счетчиков 16 и

17 импульсов формируются сигналы, устанавливающие одну из ячеек 18 памяти в состояние "единица" и на выходе последней формируется сигнал t,. разрешающий уменьшение частоты дискретизации на выходе устройства 8 прореживания и верхней частоты среза Г цифрового фильтра 3 в 2 раз.

При этом остальные ячейки 18 памяти и .триггер 20 подрыва устанавливаются в состояние "ноль".

Установка в состояние "единица" триггера подрыва 20 .и в состояние

"ноль" ячеек 18 памяти в системе производится выходным сигналом 24 источника. 6 импульсов подрыва. При этом под действием выходного сигнала триггера 20 подрыва на интервале времени (с;- с ) в цифровом фильтре 3 устанавливается начальная максимальная верхняя частота среза Гс max,. а на выходе элемента ИЛИ 12 (фиг. 2) устройства 8 прореживания формируется выходной сигнал в виде импульсной последовательности 27 с частотой

Fð, Таким образом, использование првд,лагаемого устройства позволяет существенно повысить (за счет увеличения ! отношения сигнал/шум на выходе цифрового фильтра 3 ) достоверность экс пресс-анализа принимаемой информации, что позволяет использовать систему для прямых поисков полезных ис-. копаемых и резко повысить эффективность и результативность геофизических исследований на море..хо ззвз

Фиг.2

1013883

Составитель Н. Журавлева

Редактор П.Коссей Техреду.Пекарь КорректорВ. Гирняк

Заказ 3010/54 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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