Сейсмическая станция

 

СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, содержащая блок управления, блок регистрации , опорный канал, включающий последовательно соединенные атчик и усилитель-формирователь, и сейсмический канал, включающий последовательно соединенные сейсмоприемник, усилитель, фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а также накопитель , сумматор и цифроаналоговый преобразователь , подключенный своим выходом к первому входу блока регистрации и входом - к первому входу сумматора , выход которого подсоединен через накопитель к первыЯ входам сумматора и блока управления, подключенного своим первым выходом к Бторому входу блока регистрации, отличающаяся тем, что. с целью повьшения эффективности за счет увеличения отношения сигнал/шум, в нее введены два буферных регистра, регистр опорного канала, регистр сейсмического канала, первый переключатель с тремя замыкаемыми контактами и второй переключатель с ч-гтырьмя размыкаемыми контактами, причем выход усилителя-формирователя опорного канала соединен через замыкаемый контакт первого переключателя с первого буферного регистра и че ., рез размыкаемый контакт второго переключателя - с выходом первого буферного регистра, подсоединенного через второй размыкаемый контакт второго переключателя к входу регистел ра опорного канала, выход которого соединен с вторым входом блока управления , а выход аналого-цифрового преобразователя подключен через второй замыкаемый контакт первого переключателя к входу второго буферного регистра и через третий размыкаN9 емый контакт второго переключателя 4:ь к вьпсоду второго буферного регистра, ГО подсоединенному через четвертый размыкаемый - контакт второго переключателя g.j к входу зашунтированного третьим за- i . мыкаемым контактом первого переключателя регистра сейсмического канала, выход которого подсоединен к входу цифроаналогового преобразователя, а управляюпще входы первого и второго переключателей подключены к второму выходу блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„Я0„„1124234 А

3(5ц С 01 V 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,!3 д

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 3626933/24-25 (22) 27.07.83 (46) 15.11.84. Бюл. Р 42 (72) M.È.Ãàíäåëücìàí, В.М.Сапецкий, И.А.Стародубцев и А.Г.Светашева .(71) Казахский опытно-экспериментальный завод геофизических приборов

"Казгеофизприбор" Научно-производственного объединения "Рудгеофизика"

{53) 530.83(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 881568, кл. G 01 V 1/24, 1980.

2. Input/Output on DHR-1632. Digi

tal High Resolution Recorder — Processor. Проспект фирмы CIIIA (прототип). (54) (57) СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, содержащая блок управления, блок регистрации, опорный канал, включающий последовательно соединенные патчик и усилитель-формирователь, и сейсмический канал, включающий последовательно соединенные сейсмоприемник, усилитель, фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а также накопитель, сумматор и цифроаналоговый преобразователь, подключенный своим выходом к первому входу блока регистрации и входом — к первому входу сумматора, выход которого подсоединен через накопитель к первьп4 входам сумматора и блока управления, подключенного своим первым выходом к второму входу блока регистрации, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности за счет увеличения отношения сигнал/шум, в нее введены два буферных регистра, регистр опорного канала, регистр сейсмического канала, первый переключатель с тремя замыкаемыми контактами и второй переключатель с ч тырьмя размыкаемыми контактами, причем выход усилителя-формирователя опорного канала соединен через замыкаемый контакт первого переключателя с входом первого буферного регистра и че., рез размыкаемый контактвторого пе-. реключателя — с выходом первого буферного регистра, подсоединенного через второй раэмыкаемый контакт 9 второго переключателя к входу регистра опорного канала, выход которого соединен с вторым входом блока управления, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен через вто- Я рой замыкаемый контакт первого переключателя к входу второго буферного регистра и через третий раэмыка- ® емый контакт второго переключателя — Ьф к выходу второго буферного регистра, ффЬ подсоединенному через четвертый раз- Я мыкаемый, контакт второго переключателя р

-к входу зашунтированного третьим замыкаемым контактом первого переключателя регистра сейсмического канала, выход которого подсоединен к входу цифроаналогового преобразователя, а управляющие входы первого и второго переключателей подключены к второму выходу блока управления.

1124234

Изобретение относится к сейсмической развед е и может быть использовано для регистрации сейсмической информации.

Известно устройство для корреля5 ционной обработки сейсмического сигнала при возбуждении от вибрационного источника, содержаще опорный канал, включающий в себя датчик опорного сигнала, закрепленный на виброисточнике, усилитель-формирователь,, нуль-орган и определитель скважности импульсов, информационный канал, включающий в себя сейсмоприемник, усилитель сейсмосигнала, одноразрядный преобразователь аналог-код, нульорган, а также коррелятор, накопитель и регистратор (1 1.

Недостатками известного устройства являются большой уровень корреля- О ционных шумов из-за появления в опорном и информационном сигналах, преобразованных в форму переходов через нуль, высших гармоник, которые кор" релируются между собой, а такжЕ

2S высокая сложность, обусловленная необходимостью вычисления большого количества парных произведений, равного количеству точек вычисляемой корреляционной функции.

Наиболее близкой к предлагаемой является сейсмическая станция, содержащая блок управления, блок регистрации, опорный канал, включающий последовательно соединенные датчик и усилитель-формйрователь, и сейсми- З5 ческий канал, включающий последовательно соединенные сейсмоприемник, усилитель, фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а также накопитель, сумматор и цифроаналоговый преобразователь, подключенный своим выходом к первому входу блока регистрации и входом — к первому входу сумматора, выход которого подсоединен через накопитель к первым входам сумматора и блока управления, подключенного своим первым выходом к второму входу блока регистрации 2 ).

Недостатком известного устройства ,является невысокая зффективность, обусловленная недостаточным отношением сигнал/шум вследствие ограниченного объема накопителя, не позволяющего формировать приемлемую дли -. тельность опорного сигнала. 55

Цель изобретения — повышение эффективности за счет увеличения отно- шения сигнал/шум.

Поставленная .цель достигается тем, что в сейсмическую станцию, содержащую блок управления, блок регистрации, опорный канал, включающий последовательно соединенные датчик и усилитель-формирователь, и сейсмический канал, включающий последовательно соединенные сейсмоприемник, усилитель, фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а также накопитель, сумматор и цифроаналоговый преобразователь, подключенный своим выходом.

Ф к первому входу блока регистрации и входом — к первому входу сумматора, выход которого подсоединен через накопитель к первым входам сумматора и блока управления, подключенного своим первым выходам,к второму входу блока регистрации,,введены два буферных регистра, регистр опорного канала, регистр сейсмического. канала, I первый переключатель с тремя замы- каемыми контактами и второй переключатель с четырьмя размыкаемыми контактами, причем выход усилителя-формирователя опорного канала соединен через замыкаемый контакт первого переключателя с входом первого буферного регистра и через размыкаемый контакт второго переключателя — с вы ходом первого буферного регистра, подсоединенного через второй размыкаемый контакт второго переключателя к входу регистра опорного канала,— выход которого соединен с вторым входом блока управления, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен через второй замыкаемый контакт первого переключателя к входу второго буферного регистра и через третий размыкаемый контакт второго переключателя — к выходу второго буферного регистра, подсоединенному через четвертый размыкаемый контакт второго переключателя к входу зашунтированного третьим замыкаемым контактом первого переключателя регистра сейсмического канала, выход которого подсоединен к входу цифроаналогового преобразователя, а управляющие входы первого и второго переключателей подключены к второму выходу блока управления.

На чертеже приведена структурная схема сейсмической станции.

Сейсмическая станция содержит канал 1 опорного сигнала, канал 2

1 сейсмического сигнала, блок 3 регистрации и блок 4 управления. Ка-.

1124234 нал 1 опорного сигнала содержит датчик 5, закрепленный на виброимпульсном источнике (не показан), усилитель,формирователь 6, буферный регистр 7 и регистр 8 опорного сигнала. Канал

2 сейсмического сигнала содержит сейсмоприемник 9, усилитель 10, фильтр 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12> буферный регистр

13, регистр 14 сейсмического сигнала, 10 цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

15, сумматор 16 и накопитель 17. Канал 1 опорного сигнала и канал 2 сейсмического сигнала содержит переключатель с тремя замыкаемыми кон- 15 тактами 18, .19 и 20 и переключатель с четырьмя раэмыкаемыми контактами

21 - 24.

Сейсмическая станция работает следующим образом. 20

Перед началом возбуждения в накопитель 17 записываются нули. В момент удара датчик 5 вырабатывает электрический сигнал. Этот сигнал с выхода датчика 5 усиливается и 25 формируется в уровень логической единицы в усилителе-формирователе 6.

С выхода усилителя-формирователя 6 через размыкаемые контакты 21 и 22

: второго переключателя(это может быть . З0 и логический элемент И) сигнал поступает в регистр 8 опорного сигнала.

Сейсмический сигнал с сейсмоприемника 9 усиливается усилителем 10, проходит через фильтр 11 и АЦП 12, 35 откуда после преобразования в цифровой код поступает через размыкаемые контакты 23 и 24 второго переключателя в регистр 14 сейсмического сигнала. Сдвиг информации в ре- 40 гистрах 8 и 14 опорного и сейсмического сигналов осуществляется с

1 частотой дискретизации F =, где йТ ,5Т вЂ” интервал квантования. Количест-45 во слов в регистрах 8 и 14 опорного и сейсмического сигналов одинаковое и равно количеству слов в накопителе 17. Разрядность регистра 8 равна

1, при этом разрядность накопителя 50

17 больше разрядности регистра 14 сейсмического сигнала. Через М тактов частоты дискретизации (где М количество слов накопителя) логическая единица в регистре 8 опорного - 55 сигнала достигает последней ячейки n . .В это время блок управления дает команду на размыкание контактов 21 — 24 второго переключателя и замыкание контактов 18 — 20 первого переключателя. В сумматоре 16 происходит последовательное сложение содержимого одноименных ячеек регистра 14 сейсмического сигнала и накопителя 17.

После окончания цикла сложения информация в регистре 14 сейсмического сигнала расположена так же, как до начала цикла из-за того, что во время сложения регистр 14 сейсмического сигнала закольцован с помощью замыкаемого контакта 20 первого переключателя. Накопитель 17 закольцован через сумматор 16.

Поступающая за время сложения в каналы 1 и 2 опорного и сейсмического сигналов информация запоминается соответственно в буферных регистрах

7 и 13. Когда сложение содержимого регистра 14 сейсмического сигнала и накопителя 17 заканчивается, блок управления 4 выдает команду на замыкание контактов 21 — 24 второго переключателя и размыкание контактов 18 — 20 первого переключателя.

Происходит перезапись информации иэ буферных регистров 7 и 13 в регистры опорного 8 и сейсмического- 14 сигналов соответственно. Процесс перезаписи происходит эа время, меньшее интервала квантования. Далее происходит запись в регистр 8 опорного сигнала информации о новых ударах, а в регистр 14 сейсмического сигнала — сейсмической информации. Когда в последней ячейке регистра 8 опорного сигнала вновь появляется логическая единица, снова начинается процесс сложения содержимого регистра 14 сейсмического сигнала и накопителя 17.

Следовательно, длина опорного сигнала может быть неограниченно большой. Отсутствие ограничений на длину опорного сигнала позволяет получать более высокое соотношение сигнал/шум в вычисляемой сейсмограмме.

В .случае, если применяемый источник сейсмосигнала формирует удары (воздействия) с интервалами, большими времени движения информации по регистрам 8 и 14 опорного и сейсмического сигналов, процесс асинхронного накопления вырождается в процесс синхронного накопления, что делает станцию работоспособной при работе с виб1124234

1О

33ЩЦПК Заказ 8273/34 Тираж 710 Подписное

Филнаа ППП "Патент", и .Уаюрод, ул.Проектная, 4 роимпульсными и импульсными источни ками. Цикл сложения содержимого регистра 14 сейсмического сигнала и накопителя 17 должен происходить за один интервал квантования. Для портативной сейсмостанции количество слов регистров 8 и 14 опорного и сейсмического сигналов и накопителя 17 равно 512, интервал квантования типовой .0,5 мс. За это время 512 раз должна вычислиться в соответствии с квазикорреляционным алгоритмом сумма у; = х,. + у; -, где х; — те кущее значение входного сигйала в регистре 14 сейсмического сигнала; у; „ - предыдущее значение в ячейке накопителя 17. Очевидно, что на про" цесс вычисления должно быть затраче0 5 ° 10з но - - — — — 6 1 мкс.

512

Если считать, что емкость буферных регистров 7 и 13 составляет 8 слов, то процесс сложения содержимого регистра 14 сейсмического сигнала и накопителя 17 можно растянуть до

8 . 0,5 = 4 мс. Следовательно, вычисление одной суммы происходит за

8 мкс. Это дает возможность применения для реализации устройства интегральных схем серии К 561 малой по-З0 требляемой мощности.

После окончания процесса накопления в накопителе 17 содержится цифровая информация. Для оперативного. контроля в поле оператору сейсмостанции необходимо иметь информацию в аналоговом виде на экране электроннолучевой трубки. Для вывода на электронно-лучевую трубку используется циклическое считывание информации из оперативного .запоминающего блока (в данном случае регистра 14 сейсмического сигнала), который может быть закольцован замыканием контакта 20 первого переключателя, информация записывается в регистр 14 сейсмического сигнала из накопителя 17, проходя через блок 4 управления, где осуществляется автоматическая ðåгулировка амплитуд для сокращения динамического диапазона. Используя циклическую конфигурацию регистра 14 сейсмического сигнала, полученную при замыкании контакта 20 первого переключателя, можно через цифроаналоговый преобразователь 15 выводить информацию на многоканальный электронный осциллограф или многоканальный регистратор при однократном опросе.

Таким образом, использование изобретения позволяет значительно увеличить объем накоплений при меньшем объеме накопителя, что обеспечивает увеличение длительности опорного сигнала и соотношения сигнал/шум, при этом могут использоваться экономичные микросхемы.