Устройство для преобразования сейсмической информации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее регистр текущего значения сейсмического сигнала, dлoк модификации адресов, блок асинхронной адресации , счетчик адреса, блок маркировки , блок памяти мантисс результата , блок памяти порядка результата , сумматор мантисс, блок нормализации, регистр мантисс результата , регистр порядка результата , при этом выход блока модификации 1дресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен к первому входу счетчика адреса, ко второму входу которого подключен выход блока маркировки, выход счетчика гшреса подключен ко второму входу блока асинхронной адресации, а также к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядка результата, выход сумматора мантисс подключен к первому входу блока нормализации / и к информационному входу блока памяти мантисс результата, выход последнего подключен ко входу регистра мантисс результата, выход которого подключен к первому входу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блока памяти порядка результата , выход, которого подключен ко входу регистра порядка результата, отличающе е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения корреляционного преобразования сейсмических колебаний при различных видах поверхностных источников возбуждения, в него введены коммутатор опорных сигналов со входами отметки момента импульсных си налов и управляющего вибросейсмическогр сигнала, коммутатор информационных сигналов со входом сейсмического сигнала и блок формирования )соэффициентов, при этом выход коммутатора опорных сигналов подключен ко Входам блока маркировки и блока формирования коэффициентов, а выход последнего соединения со входом блока модификации адресов, ко второму входу коммутатора информационных сигналов подключен выход регистра мантиссы результата, к его третьему входу подключен выход регистра порядка результата, выход коммутатора информационных сигналов подключен ко входу регистра текущего значения сейсмического сигнала, выход которого подключен ко второму входу сумматора мантисс и ко второму входу блока нормализации.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (39) 01) g(5g G 01 V 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3337259/18-25 (22) 08.09.81 (46) 30.08.83 ° Бюл. 9 32 (72) М.T.Àáäóëâàëèåâ, M.Á.Ðàïîïîðò, A.Á.Ìóõàìåäæàíîâ,Â.È.Êîðîáîâ,В.П.Пиль. щиков,. Г.Л.Бернштейн, Л.В.Гусаков и Г.Н.Антонова (71) Нарофоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки ВНИИГеофизики и Московский институт нефтехимической и газовой .промышленности им. Н.М.Губкина (53) 550.834(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 615439, кл. G 01 V 1/28, 1978.

2. Авторское свидетеЛьство СССР

У 614404, кл. G 01 V 1/28, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 819773, кл. G 01 Ч 1/28, 1979 (прототип). (54) (57) CTPORCTBO ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее регистр текущего значения сейсмического сигнала, блок модификации адресов, блок асинхронной адресации, счетчик адреса, блок маркировки, блок- памяти мантисс результата, блок памяти порядка ре- зультата,.сумматор мантисс, блок нормализации, регистр мантисс результата, регистр порядка результата, при этом, выход блока модификации адресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен к первому входу счетчика адреса, ко второму входу которого подключен выход блока маркировки, выход счетчика адреса подключен ко второму входу блока асинхронной адресации, а также к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядка результата, выход сумматора мантисс подключен к первому входу блока нормализации и к информационному входу блока памяти мантисс результата, выход последнего подключен ко входу регистра мантисс результата, выход которого подключен к первому входу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блока памяти порядка результа та, выход которого подключен ко входу регистра порядка результата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью.расширения функциональных воэможност рй устройства за. счет обеспечения корреляционного преобраэова- © ния сейсмических колебаний при раз6 личных видах поверхностных источни ков возбуждения, в него введены коммутатор опорных сигналов со входами отметки момента импульсных сигналов и управляющего вибросейсми- р ческого сигнала, коммутатор информационных сигналов со входом сейсмического сигнала; и блок формирования коэффициентов, при этом. выход комму- . татора опорных сигналов подключен ко

Входам блока маркировки и блока фор- мирования коэффициентов, а выход последнего соединения со входом блока модификации адресов, ко второму входу коммутатора информационных Се сигналов подключен выход регистра >фф мантиссы результата, к его третьему входу подключен выход регистра порядка результата, выход коммутатора информационных сигналов подключен ко входу регистра текущего значения сейсмического сигнала, выход которого подключен ко второму входу сумматора мантисс и ко второму входу блока нормализации. 1038904

Изобретение относится к сейсморазведке и предназначено для корреляционного преобразбвания сейсми(ческой информации, регистрируемой при работе-с поверхностными вибрационными и импульсными источниками, 5 возбуждения колебаний.

Известно цифровое корреляционное устройство., предназначенное для преобразования информации в вибрационной сейсморазведке, кОгда возбуждаемые колебания представляют собоМ непрерывный линейно-частотно-модулированный сигнал. В нем реализован последовательный принцип вычислений и малоразрядное представление входных данных 1 .

Известно также цифровое корреляционное устройство, предназначен, ное для преобразования информации в вибрационной сейсморазведке, когда возбуждаемые колебания представляют собой непрерывный линейно-частотно-модулированный .сигнал, в ко.тором реализован параллельно-последовательный принцип вычислений, а входные данные представлены лишь. 25 . порядком (нормализированная мантисса считается приближенно равной единице) Е2 Д.

Общим недостатком указанных устройств является их односторонняя ори 30 ентация на обработку вибросейсмических данных.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразова- 35 ния сейсмической информации, содержащее регистр текущего значения сейсмического сигнала, блок модификации адресов, блок асинхронной адресации, счетчик адреса,. блок маркировки, блок .памяти мантисс результата,блок памяти порядка результата, сумматор мантисс, блок корреляции, регистр мантисс результата, регистр порядка результата, при этом 45 выход блока модификации адресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен к первому входу счетчика адреса, ко второму входу которого подключен выход блока маркировки, 50 выход счетчика адреса подключен ко второму входу блока асинхронной адресации, а также к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядка результата, выход сумматора мантисс подключен к первому входу блока нормализации и к информационному входу блока памяти мантисс результата, выход последнего подкчен ко входу. Регистра мантисс 60 результата, выход которого подключен к первому входу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блока памяти порядка результата, вы- 65 ход которого подключен ко входу регистра порядка результата.

Известное устройство предназначено для корреляционной обработки сейсмических колебаний, возбуждаемых последовательностью импульсных возбуждений. Корреляционное преобразование сейсмической информации эа счет импульсного характера воздействия сводится здесь к суммированию значений регистрируемых сейсмических данных с определенными временными сдвигами (3 ).

Основным недостатком известного устройства является его односторонняя ориентация на обработку сейсмических данных, возбуждаемых непрерывно-импульсными источниками.

Таким образом, для преобразования сейсмических колебаний при вибрационном возбуждении используются одни устройства, при непрерывно импульсном возбуждении - другие °

Цель изобретения - расширение, функциональных воэможностей устройства за счет обеспечения корреляционного преобразования сейсмических колебаний при различных видах поверхностных источников возбуждения °

Поставленная цель достигается тем что в устройство для преобразования сейсмической информации, содержащее регистр текущего значения сейсмического сигнала, блок модификации адресов, блок асинхронной адресации, счетчик адреса, блок маркировки, блок памяти мантисс результата, блок памяти порядка результата, сумматор мантисс, блок нормализации, регистр мантисс результата, регистр порядка результата,-при этом выход блока модификации адресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен к первому входу счетчика адреса, ко второму входу которого подключен выход блока маркировки, выход счетчика адреса подключен ко второму входу блока асинхронной адресации, а также к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядка результата, выход сумматора мантисс подключен к первому входу блока нормализации и к информационному входу блока памяти мантисс результата, выход последнего подключен ко входу регистра мантисс результата, выход которого подключен к первому входу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блока памяти порядка результата, выход которого подключен ко входу регистра порядка результата, введены коммутатор опорных сигналов со входами отметки момента импульсных сигналов, и управляющего вибросейсмического сигнала, коммутатор информационных сигналов со вхо1038904 дом сейсмического сигнала и блок ких сигналов с разными зонами нулеформирования коэффициентов, при этом вых значений ° выход коммутатора опорных сигналов Трехуровневый управляющий виброподключен ко входам блока маркиров- сейсмический сигнал представляет соки и блока формирования коэффициен- бой.последовательность нулей и разтов, а .выход последнего соединен со нополярных единиц (+1,0,-1). Вычисвходом блока модификации адресов, . ление приращений hR(a) вместо самой ко второму входу коммутатора инфор- ФВК дает при этом существенный вымационных сигналов подключен. выход, игрыш по быстродействию. Это про регистра мантиссы результата, к его иллюстрируется на примере, где x(t) третьему входу подключен выход регист 10 сейсмические колебания; y(t) - упра порядка результата, выход комму-. равляющий вибросейсмический сигналу татара информационных сигналов под- R(V) - ФВК; dй() - ее приращения.

-ключен ко входу регистра текущего Рассматриваются дискретные по. значения сейсмического сигнала, вы- следовательности сигналон у(й) и ход которого подключен ко Второму 15 х(-) при учете, что функции В(с) и входу сумматора мантисс и ко второ- kR(i) могут быть представлены в виму входу блока нормализации. де R(tdt) и ЬВ(Вdt), где dt — инНа чертеже изображена блок-схема. тервал дискретизации (в сейсмораэустройства. ведке, как правило, а t=2 мс или

Схема содержит коммутатор 1 опор- о Ю = 4 мс), ных сигналов, блок 2 формирования У - номер цифрового отсчета, коэффициентов, блок 3 модификации t О, 1, 2...,Ь, (причем обычно адресов, блок 4 маркировки, блок 5 L = 1000-2000, соответственно асинхронной. адресации, счетчик б адре f=2-8 с). са, регистр 7 текущего значения, >> В приведенном примере для упроблок 8 нормализации, блок 9 памяти щения рассматривается лишь 27 дипорядка результата, регистр 10 скретных отсчетов сигналов Х(J и порядка результата, сумматор 11 ман- y(t). ( тисс, блок 12 памяти мантисс ре- 4 а „,24,3dt,4dt,5dt,ба4,7dt,8З|, зультата, регистр 13 мантисс реэуль- 9dt, 10dt, 114 t, 124+, 134t, 144t, 15,а+, тата, коммутатор 14 информационных ЗО 1641,17dt 1844,,19dt 2041,214В,224, сигналов (блок управления и его свя- 2346,24dt,254+,26dt,27дС. зи не показаны). y (t )- +1+1+1+1+1+100000-1-1-1-1-100000+

Возможность корреляционной об- +1+1+1+1+10 работки сейсмических колебаний с по- х()м х х х х м х х х х х м х х х: мощью одного устройства при раэ- 35 м х х х . м м м х х х

2345676тд1 личных видах понерхностных источ16 О 48 19Ъ) 21 ez 23 r+ 21 цычислейие одного отсчета корреников возбуждения обеспечивается ис- ляционной функции R(Ô) сводится к пользованием очень близких алгорит- перемножению всех одноименным энамов обработки. чений сигналов x(t) и y(t) с последуПри непрерывно-импульсном нозбуж" 40 ющим сложением полученных произведении колебаний корреляционная функ- дений. Для вычисления следующего ция В() имеет вид (3): отсчета R(e) производится сдвиг влево всех значений х(t) и вновь (=0

Ф производятся перемножения и сло45 *ения

Вычислим для приведенных значений y(t) и x(t) два отсчета ФВК где N — число импульсов возбужде- прн значениях Р =0 и В=l ния;

Ф

R(0) =+xg+x2+х +х +х +х tx х м Х х() - регистрируемые сейсмические ™ц™22™2э™ ™2 ™26

3 4. S 6 12 1Ъ Ю Ф и колебания; 2 3 13 ь — .длительность ФВК; +х + - +х +х +э +

2 3 + 5 6 т тз

13 1+ 1f f6 время возбуждения. приращения ФВК AR(i) на одном

При нибрационном нозбуждеиии ко- интеРВале дискретизации равно разлебаний вычисляется не сама функция ности отсчетов ФВКь временной корреляции (ФВК) R(C), à 5 3R(dt) =R(dt)-R(0) ее приращение dR(7) на каждом ин- dR(dt) =-х +х +х -х -x +м тервале дискретизации. Управляющий Иэ примера видно, что вычисле1 1 12 11 22 27 вибросейсмический сигнал y(t) при ние 4й(6) вместо й(Т) дает сущестэтом квантуется небольшим коли- венный выигрыш по быстродейстнию. честном уровней (три+семь). Пяти- . 60 Выражение для приращения ФВК уровневый и семиуровневый управляв- 4Н() при трехуровневом управляющие вибросейсмические сигналы мо- щем нибросейсмическом сигнале имеет гут быть представлены соответст- следующиВ,вид: венно суммой двух и трех трехуров- 2М-1 невых управляющих нибросейсыичес- 4й() = -Е к„х(t + И

=. М„, г

1038904

50 где х() — сейсмические колебания, М вЂ” число полупериодов сигнала, — длительность ФВК.

k„: + — коэффициент„учитывающий зйакопеременность свипсигнала.

При сравнении выражений (1) и (2) можно сделать заключение об их большом сходстве (масштабные коэффи- циенты 1/М и 1/N особой роли не игра- 10 ют). Действительно, правые части этих .выражений отличаются лишь нали(" чием коэффициента К в (2) и различной интерпретацией узловых точек „ и t„. Если в (1) времена ; 15 соответствуют отметкам момента, то. во (2) времена t соответствуют точкам изменения уровней квантования свип-сигнала.

Таким образом, достаточно ввести в устройство блок формирования коэффициента К„, реализующего значения М„= + 1 йри.работе с вибрационными источниками и значение К,=+ 1 при работе с непрерывно-импульсными источниками; коммутатор опорных сигналов, подключающий к устройству либо свип-сигнал, либо сигнал отмет; ки момента, а также соответственно настроить блок маркировки, чтобы обеспечить аппаратурную реализацию выражений (1) и (2) одним устройством.

Устройство работает следующим образом .

При работе с непрерывно-импульс-. ными источниками выход коммутатора 1 опорных сигналов соединяется с его первым входом, т.е. на устройство поступают импульсы отметки момента.

Блок 2 формирования коэффициентов 40 обеспечивает постоянное значение коэфФициента k„=+1. Блок 4 маркировки настрайвается на узловые точки (отметки момента). Выход ком-. мутатора 14 информационных сигналов 45 соединяется со входом сейсмического сигнала, т.е. на регистр 7 текущего значения поступает сейсмический сигнал х(t) .

Отсчет одного из сейсмических .каналов, представленный в цифровом виде, со входа сейсмического сигнала через коммутатор 14 информационных сигналов поступает в регистр 7 текущего значения. 55

Одновременно обеспечивается доступ к тем зонам» блока 9 памяти порядка результата и блока 12 памяти мантисс результата, которые соответствуют данному каналу. Счетчик б 60 адреса.с помощью блока 4 маркировки, блока 3 модификации адресов и блока

5 асинхронной адресации последовательно формирует адреса ячеек блока 12 паМИти, к которым необходимо под- . 65 суммировать )мантиссу отсчета х(t).

После установления на адресных шинах .блока 12 памяти одного кз этих адресов, содержимое выбранной ячейки переписывается в регистр 13 мантисс результата.

Выходы регистров 7 и 13 подключены ко входам сумматора 11 мантисс, где происходйт суммирование содержимого этих регистров. Получен ная сумма записывается в ту .же самую ячейку блока 12 памяти мантисс результата. Одновременно с выхода блока 8 нормализации в блок 9 памяти результата по тому же адресу записывается значение порядка полученной частной -суммы.

После этого на счетчике б адреса устанавливается следующее адресное значение и т.д. Цикл подсуммирования отсчета x(t) длится до тех пор, пока не будут исчерпаны все значения ь, удовлетворяющие условию ь = t-t." Т>0 °

Затем в регистр 7 текущего значения записывается отсчет следующего сейсмического канала, который принимает участие в серии подсуммирований, подобной предыдущей. Таким образом, за период времени, равный интервалу дискретизации, в вычислениях.принимают участие текущие отсчеты х(t) всех сейсмических каналов.

В начале каждого нового интервала дискретизации все действующие адресные значения наращиваются на единицу младшего разряда, и цикл подсуммирований повторяется для всех каналов с новыми значениями адресов.

Формирование адресов блоков 9 и 12 памяти происходит следующим образом.

Содержимое блока 5 асинхронной адресации последовательно переписыва-. ется в счетчик б адреса, определяя тем самым адреса ячеек блоков и 12 памяти. С выходов счетчика б адреса адресные значения после использования вновь записываются в блок 5 асинхронной адресации. Последовательный перебор всех ячеек блока 2 обеспечивается блоком 3 модификации адресов. Наращивание адресных значений. на модификация адресов - производится с помощью того же блока 3 в зависимости от зыачений сигнала y(t). Количество импульсов возбуждения, приходящихся на отрезок времени величина переменная, и число действующих адресных значений должно" соответствовать этому количеству.

Действующее адресное значение определяется наличием единицы в дополнительном разряде — маркере.. Маркируются действующие адресные значения также с помощью блока 4 маркировки.

1038904

При работе с вибрационными источниками выход коммутатора 1 опорных сигналов соединяется с его втоойм входом,; и, следовательно, на устройство поступает управляющий вибросейсмический сигнал. Блок 2 формирования коэффициентов в соотрететвии с изменениями уровней квантования свип-сигнала обеспечивает знакопеременные значения коэффи-. .циентов К„ = + 1. Блок 4 маркировки настраивается на узловые точки t (изменение уровней кваитования вйб-. росейсмического сигнала). Выход коммутатора 14 информационных сиг- . налов соединяется со входом сейсми« ческого сигнала, т.е. на регистр 7 текущего значения поступает сейсми ческий сигнал x(t).

За счет близости алгоритмов (1) и (2) дальнейшая работа устройства в вибросейсмическом режиме практически во всем подобна работе в непрерывно-импульсном режиме.

Разница заключается, во-первых, в том, что в сумматоре 11 каждый раз происходит либо сложение, либо вычитание (a зависимости от значе-., ний коэфФициента) отсчета х(t) с . содержимым памяти. Во-вторых, окон" чательным результатом вычислений в этом случае оказывается не сама ФВК

В(4 ), а ее приращения .ьВ(C).

Преобразование значений ЬВ(Ф), . хранящихся в блоках 9 и 12 памяти результата, В ФВК R(p происходит на этапе регистрации содержимого памяти на внешний носитель., При этом

l Г ю()=а(еьц=2 ьа(Еьц. (э)

Р-"1

)действительно,,hR(ht)=В(Ь1)-R(0)

h R (2 ) =R (2 at) -R (ht) дВ(Зд1) =В(Здй) R(2ht)

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° i ° ° ° ° ° i ° ьВ(1, ht) =R(L.ht) -В ((Ь-Ць tJ. (4)

В сейсморазведке корреляционная функция. начинает вычисляться.еще . до прихода первых вступлений и отраженных волн, в связи с этйм в начальный момент времени (Ф=О) знаЧение ФВК можно приближенно считать равным нулю R(0) 0, тогда из (4) следует, что R(dt) =дВ(Ь1) и мы мо.жем получить следующую последовательность значений ФВК:.

R(0) = 0

R(ht) =ЬВ(Да) (0" R(2ht) =R(dt)+glR(2ht) =hR(dt)+BR(2ht)

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° б ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° 1 ° ° ° ° ° ° б °

R(Lht) =R ((Ь-1) h t3+hR(L h t) = hR(ht) +hR(2dt) +... +hR(L Д t) .

Откуда приходим к выражению (3).

Для реализации выражения (3) после, того, как вычислены все значения

ЬВ(), коммутатор 14 информационных сигналов подключает к регистру -7 текущего значения выходы регистров 10

20 и 13 ЫУльтата в вход сейсмического сигнала хЯ при этом отключается.

На выход устройства вначале поступает значение ДВ(М) = R(ht) . ОдноspeMeHHo оно заносится s регистр 7 ,текущего значения. Из блоков 9 и 12 затем считывается значение hR(2ht), :которое складывается на сумматоре ll со значением .hR(4t). Полученная сумма ЬВ(Ьй) +4В(2Ь ) =R(2ht) записыва3О ется в ту же ячейку памяти .. Затем . значение R (2ht) вновь считйвается . и отправляется на регистрацию. Од- . новременно через коммутатор 14 оно записывается в регистр 7. Затем

35 точно так" же получаются значения

В(ЗЬМR(4ht) R (fidget);

Положительный эффект достигается за счет того, что устройство

40 для преобразования сейсмической ин формации, имея сравнительно малый объем оборудования. (примерно в два раза меньший; чем, например, 12Я позволяет осуществлять корреляци45 онное выделение сигналов при раз,личных источниках-возбуждения сейсмических колебаний. Точность вычис.лений при этом значительно возрастает

1038904

Составитель В.Чернявский

Редактор В.Пилипенко Текред В.Дфйекорей КорректоР Г.Огар

Заказ 6225/53 1ираж 710 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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