Цифровая сейсморегистрирующая система

 

ЦИФРОВАЯ СЕЙСМОРЕГИСТРИРУЮЩЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные буксируемое цифровое приемное устройство, бортовой цифровой .приемник, полосовой цифровой фильтр и регистратор, а также измеритель частоты сигнала и последовательно .соединенные анализатор спектра сигнала подрыва, устройство определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра и блок рас чета коэффициентов системной функции фильтра, при этом выход цифрового анализатора спектра сигнала подрыва подключен к выходу бортового цифрового приемника, выход блока расчета коэффициентов системной функции фильтра соединен с управляющим входом полосовго фильтра, выход которого подключен к входу измерителя частоты сигнала, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности цифровой сейсморегистрирующей системы, она содержит сдвигающий регистр, многоуровневую схему сравнения кодов и блок вычисления пороговых уровней сравнения, при этом сигнальный вход сдвигающего регистра , управляющий вход которого соединен с выходом многоуровневой схемы сравнения кодов, а выход - с вторым входом блока расчета коэффици-) (Л ентов системной функции фильтра, и вход блока вычисления пороговых уровней сравнения, выходы которого соединены с пороговыми входами многоуровневой схемы сравнения кодов, подклюс чены к выходу устройства определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра, причем выход измерителя частоты сигнала подключен к сигнальному входу многоуровневой схемы сравнения кодов. со ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) О 01 у 1 38 -М Ф»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь);.с,и тГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550071/18-25 (22) 13.12.82 (46) 15.02.84, Вюл. 9 6 (72) П,B.Êàðìàíîâ, Н.A.Êажакин, С.И.Сидельников и Д.В,Зелянин (71} Рязанский радиотехнический институт (53) 550. 83 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Р 107034, кл, G 01 Ч 1/38, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3429134/18-25, кл. С 01 V 1/38, 1982 (прототип) . (54) (57) ЦИФРОВАЯ СЕИСМОРЕГИСТРИРУЮ—

ЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно соединенные буксируемое цифровое приемное устройство, бортовой цифровой приемник, полосовой цифровой фильтр и регистратор, а также измеритель частоты сигнала и последовательно .соединенные анализатор спектра сигнала подрыва, устройство определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра и блок рас - чета коэффициентов системной функции фильтра, при этом выход цифрового анализатора спектра сигнала подрыва

„„Я0„„107372 А подключен к выходу бортового цифроеого приемника, выход блока расчета коэффициентов системной функции филь ра соединен с управляющим входом полосовго фильтра, выход которого подключен к входу измерителя частоты сигнала, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности цифровой сейсморегистри рующей системы, она содержит сдвигающий регистр, многоуровневую схему сравнения кодов и блок вычисления пороговых уровней сравнения, при этом сигнальный вход сдвигающего регистра, управляющий вход которого соединен с выходом многоуровневой схемы сравнения кодов, а выход — с вторым входом блока расчета коэффици ентов системной функции фильтра, и вход блока вычисления гороговых уровней сравнения, выходы которого соединены с пороговыми входами многоуровневой схемы сравнения кодов, подключены к выходу устройства определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра, причем выход измерителя частоты сигнала подключен к сигнальному входу многоуровневой схемы сравнения кодов, 1873724

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

Известна цифровая сейсморегистрирующая система, содержащая последовательно соединейные буксируемое цифроное при емное устройство „бортовой цифровой приемник, цифровой фильтр и регистратор, а также блок выянле1а

:ния закона изменения частоты сигнала и блок управления цифровым фильтром„ где для повышения помехоэащищенности тель час то ты сигнала и по следов а тель но соединенные цифровой анализатор спектра подрыва, устройство определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра и блок расчета коэффициентов системной функции фильтра, при этом вход циФрового анализатора спектра сигнала подрыва подключен к выхоцу бортового цифрового приемника, выход блока расчета коэффициентов системной функции фильтра соединен с управляющим нходом полосового цифрового фильтра, выход которого подключен ко входу измерителя частоты сигнала. Повышение помехозащищенности системы достигается путем предварительного согласования полосы пропускания цифрового фильтра и ширины спектра каждого сигнала подрыва f2) .

Данная система обладает также ограниченной помехозащищенностью обусловленной отсутстнием средств, обеспечивающих текущее согласование верхней частоты среза полосового цифрового фильтра и верхней граничной частоты спектра полезного отраженного сейсмоакустического сигнала, которая с течением нремени уменьшается, Цель изобретения — повыаение помехоэащищенности цифроной сейсморесистемы верхняя частота среза цифрового фильтра за счет использования эффекта поглощения верхних частотных составляющих спектра отраженного сейсмоакустического сигнала уменьшается по бинарному закону jl), Однако известная система характеризуется ограниченной помехозащищенностьюю, обусловленной отсутствием средств, обеспечивающих начальную установку верхней частоты среза цифрового фильтра с учетом ширины спектра каждого сигнала подрыва, которая изменяется в широких пределах от подрыва к подрыву.

Наиболее близкой к изобретению является цифровая сейсморегистрирующая система, содержащая последовательно соединенные буксируемое цифровое приемное устройство, бортовой цифровой приемник, полосовой цифровой фильтр и регистратор, а также измери- 3 гистрирующей системы путем предварительного согласования полосы пропускания цифрового фильтра и ширины спектра каждого сигнала подрына и текущего согласования верхней частоты среза цифрового фильтра и верхней граничной частоты спектра отраженного сейсмоакустического сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровую сейсморегистрирующую систему, содержащую последовательно соединенные буксируемое цифровое приемное устройство, бортоной цифровой приемник, полосовой ,цифровой фильтр и регистратор> а также измеритель частоты сигнал» и последовательно соединенные цифровой анализатор спектра сигнала подрыва, устройство определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра и блок расчета коэффициентов системной функции фильтра, при этом вход цифрового анализатора. спектра сигнала подрыва подключен к выходу бортового цифроного приемника, выход блока расчета коэффициентов системной функции фильтра соединен с упранляющим входом полосового цифрового фильтра, выход которого подключен к входу из— мерителя частоты сигнала, введены сдвигающий регистр, многоуровневая схема сравнения кодов и блок вычисления пороговых уровней сравнения, при этом сигнальный вход сдвигающего регистра, управляющий нход которого соединен с выходом многоуровневой схемы сравнения кодов, а ныход — с вторым входом блока расчета коэффициентов системной функции фильтра, и вход блока вычисления пороroвых уровней сравнения, выходы которого соединены с пороговыми входами многоуровневой схемы сравнения кодов, подключены к выходу устройства определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра, причем выход измерителя частоты сигнала подключен к сигнальному входу многоуровневой схемы сравнения кодов, На фиг. l изображена структурная схема предлагаемой цифровой сейсморегистрирующей систе>ы; на фиг. 2 эпюры сигналов, поясняющие принциг. дейстния системы.

Цифровая сейсморегистрирующая система (Фиг. 1) содержит последовательно соединенные буксируемое цифровое приемное устройство 1, бортовой цифровой приемник 2, полосоной цифровой фильтр 3 и регистратор 4, а также измеритель 5 частоты сигнала, и последовательно соединенные цифровой анализатор б спектра сигнала подрыва, устройство 7 определения нижней и начальной верхней частот среза, фильтра и блок 8 расчета коэффициен1073724 тов системной функции фильтра, при этом вход цифрового анализатора б спектра сигнала подрыва подключен к выходу бортового цифрового приемника 2, выход блока 8 расчета коэффициентов системной функции фильтра, 5 соединен с управляющим входом полосового цифрового Фильтра 3, выход которого подключен к входу измерителя 5 частоты сигнала, сдвигающий регистр

9, многоуровневую схему сравнения ко-10 дов 10 и блок 11 вычисления пороговых уровней сравнения, при этом сигнальный вход сдвигающего регистра 9, управляющий вход которого соединен с выходом многоуровневой схемы срав- 15 нения кодов 10, а выход — c вторым входом блока 8 расчета коэффициентов системной функции фильтра, и вход блока 11 вычисления пороговых уровней сравнения, выходы которого соеди-э0 иены с пороговыми входами многоуровневой схемы сравнения кодов 10, подключены к выходу устройства 7 определения нижней и начальной верхней частот среза фильтра, причем выход измерителя 5 частоты сигнала подключен к сигнальному входу многоуровневой схемы сравнения кодов 10.

На фиг. 2 приведены сигнал подрыва 12, отраженный сейсмоакустический сигнал 13 одного из каналов буксируе30 мого цифрового приемного устройства

1, эпюры 14 изменения верхней частоть1 спектра отраженного сигнала 13, импульсы управления 15 на выходе многоуровневой схемы сравнения кодов 10, эпюра 16 перестройки верхней частоты среза полосового цифрового фильтра 3, Цифровая сейсморегистрирующая система работает следующим образом. задержанный относительно сигнала 40 подрыва 12 на время t -2h/7, где глубина слоя исследуемой среды, от которого происходит первое отражение; V — скорость распространения сигнала в среде, сейсмоакустический 45 сигнал 13, представляющий аддитивную смесь узкополосного полезного случайного сигнала и широкополосного шума, а .также сигнал подрыва 12, ширина спектра которого изменяется от 50 подрыва к подрыву, поступают на соответствующие входы буксируемого циф— рового приемного устройства 1, преобразуются в цифровую форму и последовательным двоичным кодом передаются на вход бортового цифрового приемника 2, где информация преобразуется в параллельные двоичные коды, Дискретные выборки отраженного сейсмоакустического сигнала 13 пос- 60 тупают на вход полосового цифрового фильтра 3 и с е го выхода поступают на вход регистратора 4, При этом на вход измерителя 8 частоты сигнала с выхода полосового цифрового фильт- 65 ра 3 поступает лишь информация о знакее ди скрет ных выборок, используемая для определения текущей ч астоты отфильтрованного сейсмоакустического сигнала.

Цифровые коды сигнала подрыва 12 поступают на вход цифрового анализатора б спектра сигнала подрыва, который производит вычисление амплитудного дискретного спектра сигнала годрыва 12. Дискретные выборки амплитудного спектра сигнала подрыва поступают на вход устройства 7 определения нижней Рн и начальной верхней о

Р частот среза фильтра. Цифровой код g поступает на первый вход блока 8 расчета коэффициентов системной функции фильтра, код верхней чао стоты среза Гв поступает на сигнальный вход сдвигающего регистра 9 и на вход блока 11 вычисления пороговых уровней сравнения.

Блок 8 расчета коэффициентов системной функции фильтра вычисляет коэффициенты системной функции полосового цифрового фильтра 3, зависящие от частоты дискретизации F .—

=1/At, аналоговой информации, порядка цифрового фильтра, значений верхней и нижней частот среза фильтра, при этом цифровой код верхней частоты среза фильтра поступает с выхода сдвигающего регистра 9 на второй вход блока 8 расчета коэффициентов системной функции фильтра.

При общем времени вычисления амплитудного дискретного спектра сигнала подрыва 12 и значений Г и Р в меньшем или равным времени задержки ь отраженного сейсмоакустического сигнала 13 полоса пропускания полосового цифрового фильтра 3 будет, таким образом, предварительно согласована с шириной спектра каждого сигнала подрыва, которая изменяется в широких пределах от подрыва к подрыву.

Предварительное согласование полосы пропускания полосового цифрового фильтра 3 и ширины спектра каждого сигнала подрыва 12 обеспечивает повышение отношения сигнал /шум на выходе полосового цифрового фильтра

3 в q, = a„nax(ьш„, раэ, где Ьи„„ максимальная ширина спектра сигнала подрыва;аы„ — ширина спектра текущего сигнала подрыва 12.

Дальнейшее увеличение отношения сигнал/шум на выходе полосового цифрового фильтра 3 в системе достигается путем согласования верхней частоты срезаР в полосового цифровосрго фильтра 3 и верхней граничной час стоты Рв отраженного сейсмоакустического сигнала 13, которое производится следующим образом.

Информация о знаке дискретных выборок с выхода полосового цифрового

1073724

ВНИИПИ Заказ 324/45 Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проеткная, 4 фильтра 3 поступает на вход измерителя 5 частоты сигнала, который пройэводит счет числа дискретных выборок между двумя сменами их знака и формирует на своем выходе цифровой двоичный ко г(N » (4) =F /Ã (f.), зависящий от частоты F (1) отраженного сейсмоакустическоуб сигнала 13, Блок 11 вычисления пороговых уровней сравнения формирует на своих выходах цифровЪе коды сравнения вида

О, Hq», -2 F -/F>, где =1,щ — ноь мер сигнала. подрыва 12, изменяющиеся к подрыву и поступающие на пороговые входы многоуровневой схемы сравнения кодов 10, В моменты времени t когда цифровой код Йс (t.) на сигнальном входе многоуровневой схемы сравнения кодов 10 совпадает с цифровым кодом

Цд на одном из ее пороговых вхоор ) дов, на выходе многоуровневой схемы сравнения кодов 10 формируются импульсы управления 15, которые производят сдвиг содержимого сдвигающего регистра 9 на один разряд вправо, в результате каждый раз уменьшается в два раза верхняя частота среза пол ос ов о го цифрово гo фильтра 3, Дискретное уменьшение верхней частоты сре э а полосового цифрового фильтра 3 по бинарному закону уменьшает вли яние переходных процессов, возникающих в полосовом цифровом фильтре 3 в моменты времени t; +61 я„, где dt „— длительность переходного процесса фильтра, и упрощает схемо> техническую реализацию многоуровне вой схемы сравнения кодов и блока 11 вычисления пороговых уровней сравнения .

В результате согласования верхней частоты среза полосового цифрового фильтра 3 и верхней граничной частоты спектра отраженного сейсмоакустического сигнала 13, которая заметно уменьшается с течением вре 5 MBHH в системе дополнительно повышается отношение сигнал/шум на выхо. де полосового цифрового фильтра 3 на каждом иэ интервалов времени

t

g = и„. а. = и„„„,„/ ад„) ° 2 раэ, что повышает помехозащищенность,