Способ временной синхронизации сейсморазведочных работ

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„,113 419 А 4{51),G 01 Ч 1/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

1 е

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffMA

; (61) 1035547.

;(21) 2903829/18-25 (22) 02.04.80 (46): 30.01.85. Бюл. Р 4 (72) .Э. Н.Цатурян и В И Яцышин (71) Харьковский институт радиоэлек» троники

;(53) 550.83(088.8), (56) 1. Авторское свидетельство СССР

j9 1035547, кл. G 01 Ч 1/26, 1978 (прототип) . ! (54)(57) СПОСОБ ВРЕИЕННОИ СИНХРОНИ, ЗАЦИИ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ по .авт.св. N 1035547, о т л и ч а юшийся тем, что,с целью умень шения капитальных затрат на проведе:ние сейсморазведочных работ, перед. .;формированием периодических последо;вательностей меток времени сравнива ют по длительности сит палы с иден!

;тичных стадий деления по частоте опорных колебаний,. генерируемых на веду-, щей и ведомой сейсмических станциях, и на ведомой сейсмической станции результат сравнения преобразуют в управляющие сигналы, при помощи которых корректируют процесс деления опорных колебаний по частоте, при этом на.ведомой сейсмической станции генерируют опорные колебания с частотой, превышающей частоту опорных колебаний, генерируемых на ведущей сейсмической станции, на величину, находящуюся в пределах от величины час, тотной нестабильности опорного коле-,, бания за нормативный срок эксплуата- В ции до величины относительной ширины энергетического спектра кодового сигнала разрешения на использование очередной метки времени.

1137

1О

Известный способ обеспечивает требуемую надежность синхронизации работы нескольких сейсмических станций, однако в процессе .эксплуатации" оборудования, при помощи которого реализуется известный способ, ухудшается точность синхронизации моментов запуска исполнительных механизмов сейсмических станций за счет временного дрейфа параметров аппаратуры. Основным источником нарушения синхронности формируемых на различных сейсмических станциях последовательностей меток времен(55 является временной дрейф частот опорных генераторов, который за нормативньп" срок эксплуатации составляет веИзобретение относится к сейсмичес кой разведке, в частности к способам временной синхронизации сейсморазведочных работ, и предназначено для использования на сейсмических станциях, расположенных на больших расстояниях друг от друга, а также при

1 проведении подземной сейсморазведки.

По основному авт.св, F- 1035547 известен способ согласно которому на каждой сейсмйческой станции формируют периодическую последовательность меток времени, синхронных с метками времени других сейсмических стапци(1, путем IIpåîáðàçования сигна- 15

;(" ., Полу Iе(шоl"о в результате (ьпого.—:;.:; о и1го синхронного деления;"астоты

"lI1;I((a(о колебания. На ведущей сейс..:И(И "el<0é станции формируют сигнал разрешения 1(a нспбльзова(гпе очередной 2О метк I времени для вкл(очения исполнит."и(ного механизма сейсмической станции. о орь(иру(от сигнал разрешения путем кодирования сигналов с промежуто-((п,г стап1(й деления с частотами 25 . р:(т(((,1(1(частоте повторе((((я меток

1рс..::,гн((. Исжду сейсмичсскими станция. ...(и с существля(от передачу сигнала разрешения На использование очередной метки времени. На ведомой сейсми— ческой станции из поступающих сигналов выделяют закодированный сигнал разрешения на использование очередной метки времени путем синхронной селекции поступающих сигналов по часто-З5 те перед детектированием и селекции по местоположенжо во времени и их длительности после детектирования в соответствии с частотными и временными характеристиками сигналов с ана- О логичных стадий деления Ц .

4(1 9 з личину порядка 1 0" — 1 О, что существенно превосходит допуст(мую величину расстроек опорных колебаний генерируемых на различ11(лх станциях .. -.Г- °;8 по частоте, равную " 10 . Поэтоь(у, чтобы обеспечить требуемУчо синхронность включения исполнительных механизмов различных сейсмических станций необходимо проводить дополнительные работы для обеспечения требуемой синхронности формируемых периодических последовательностей меток времени в течение всего .нормативно-. го срока эксплуатации, т.е. осу, ществлять юстировку аппаратуры, при помощи которой реализуется извест.ный с(:особ. Па проведение же периоди-ческих (остировок аппаратуры в полевых. условиях требуются дополнительные капитальные затраты на приобретение ,дорогостоящего измерительного оборудования с высокой степень(о точности, а также на привлечение персонала, имеющего высокую профессиональную подготовку в обла.сти электронной измерительной техники и метрологии.

Цель изобретения — уменьшение.ка% питальных затрат на проведение сейсморазведочных работ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу временной синхронизации сейсморазведочных работ на каждой сейсмической станции формируют периодическую последовательность меток времени, синхронных с метками времени других сейсмических станций, путем преобразования сигнала, полученного в результате многократного синхронного деления частоты опорного колебания, осуществляют между сейсмическими станциями передачу сигнала разрешения на использование очередной .метки времени для включения исполнительного механизма сейсмической станции, на ведущей станции формируют сигнал разрешения на использование очередной метки времени путем кодирования сигналов с промежуточньи станций деления с частотами, кратными частоте повторения меток времени, затем на ведомой станции из поступающих сигналов выделяI ют закодированный сигнал разрешения на использование очередной метки времени путем синхронной селекции поступающих сигналов по частоте перед детектированием и селекции по местоположению во времени и их длительность

1137419 после детектирования в соответствии с частотами и временными характеристи ками сигналов с аналогичных стадий деления, перед формированием периодических последовательностей меток вре- 5 мени сравнивают по длительности сигна. лы с идентичных стадий деления по частоте опорных колебаний, генерируемых на ведущей и ведомой сейсмических станциях, и на ведомой сейсми- 10 ческой станции результат сравнения преобразуют в управляющие сигналы, при помощи которых корректируют процесс деления опорных колебаний по частоте, при этом на ведомой сейсмической станции генерируют опорные колебания с частотой, превышающей частоту опорных колебаний, генерируемых на ведущей сейсмической станции, на величину, находящуюся в пре- щ делах от величины частотной нестабильности опорного колебания,за нормативный срок эксплуатации до величины относительной ширины энергетическоГо спектра кодового сигнала раз. 25 решения на использование очередной метки времени.

В соответствии с предложенным способом синхронизации сейсморазведочных работ обеспечивается формирова- 30 ние на сейсмических станциях, отстоящих друг от друга, синхронных последовательностей меток времени из опорных колебаний, отличающихся друг от друга по частоте на протяжении всего срока эксплуатации аппаратуры, на которой реализуется предлагаемый способ. При этом в процессе проведения сейсмической разведки осуществляется слежение за нестабильнос- 40 тью частоты опорного колебания и соответствующая коррекция процесса формирования-периодической последовательности меток времени без применения дорогостоящего измерительного 45 оборудования. При этом исключаются затраты на оплату труда высококвалифицированного персонала, т.е. требуемая синхронность меток времени обеспечивается при уменьшении капи- 50 тальных затрат на проведение сейсморазведочных работ.

На чертеже приведено устройство, предназначенное для реализации предлагаемого способа. 55

Согласно предлагаемому способу осуществляют синхронизацию работы сейсмических станций, расположенных на больших расстояниях друг от друга. между которыми прокладка кабельных линий связи затруднительна или физически невозможна. Каждую сейсмическую станцию снабжают аппаратурой для формирования меток времени: блоками хранения меток времени. Перед началом работы блоки храненич меток времени доставляют в одно место для их синхронизации.

Осуществив синхронное включение блоков хранения меток времени, срав" нивают по длительности сигналы с идентичных стадий деления по частоте опорных колебаний, генерируемых блоками хранения меток времени ведущей и ведомой сейсмических станций. Результаты сравнения преобразуют в информационные электрические сигналы, запоминают их и хранят в блоке хранения меток времени ведомой сейсмической станции. После синхронизации

1 блока хранения меток времени размещают на рабочих местах. На каждой сейсмической станции формируют периодическую последовательность меток времени.

Для этого генерируют опорные колебания заданной частоты. Причем частота опорных колебаний,. генерируемых на ведомой сейсмической станции превышает частоту опорных колебаний, гейерируемых на ведущей сейсмической, станции на величину, находящуюся в пределах от величины частотной нестабильности опорного колебания за нормативный срок эксплуатации до величины относительной ширины энергети ческого спектра кодового сигнала разрешения на использование. очередной метки времени. Опорные колебания многократно делят по частоте. На ведомой сейсмической станции из информационных сигналов, хранимых в памяти, формируют управляющие сигналы, при помощи которых корректируют процесс деления опорных колебаний. При этом обеспечивается равенст-. во периодов повторения .и синхронность меток времени на ведущей и ведомой сейсмических станциях. Между сейсмическими станциями осуществляют передачу сигнала разрешения на использование очередной метки времени для включения исполнительного механизма. Сигнал разрешения формируют на ведущей сейсмической станции. Для этого кодируют сигналы с промежуточ5 1137419 6 ных стадий деления с частотами, кратными частоте повторения меток времени.. Полученный кодовый сигнал передают по каналу радиосвязи на ведомую станцию и через дешифратор на 5 исполнительный механизм ведущей стан ции. На ведомой станции- осуществляют синхронный прием поступающих сиг- налов чтобы из всей массы поступаю"

10 щих сигналов выделить закодированньп1 сигнал разрешения на использование очередной метки времени. Вначале обеспечивают синхронную селекцию по ступающих сигналов в соответствии с частотой сигнала, получаемого на 1$ аналогичной стадии деления, что и с*,п пал, используемый в качестве несущего, После детектирования выделенных сигналов осуществляют их селекцию по местоположению во времени N и пх длительностп в соответствии временными характеристиками сигна" лов, получаемых на тех же стадиях деления что и сигналы из которых формируют огибающую кодового сигнала

Выделенные сигналы расшифровывают и подают на исполнительный механизм ведомой станции.

Реализация предлагаемого способа осуществлялась на сейсмических стан" 30 циях при проведении подземной сейсморазведки, выполняемой по схеме дневная поверхность — выработка, когда источник сейсмических колебаний устанавливается на дйевной поверхности, а сейсмоприемники — B подземных горных выработках шахты или рудника. В качестве ведущей сейсмической станции использовалась станция, на которой установлен сей- 40 смоприемник, а в качестве ведомой сейсмической станции — станция, на которой установлен генератор сейсмических колебаний. Каждая сейсмичес-, кая станция снабжалась аппаратурой 45 для формирования меток времени: блоками хранения меток времени.

Блок 1 хранения меток времени веду щей сейсмической станции содержал генератор 2 опорных колебаний, де- 50

:литель 3 частоты, формирователь 4 меток времени, коммутатор 5 и схему

6 синхронизации. Делитель 3 частоты выполняется на двоичных счетчиках.

В качестве коммутатора 5 использова- 55 лась схема совпадений. Блок 7 хранения меток времени ведомой сейсми« ческой станции содержал генератор 8 опорных колебаний, элемент И 9, делитель 10 частоты9 выполненный на двоичных счетчиках, формирователь

11 меток времени, коммутатор 12, выполненный в виде схемы совпадений, схему 13 синхронизации и схему

14 юстиЭовки. Перед началом работы блоки 1и 7.доставлялись в одно место для их синхронизации. Соединив блоки 1 и 7 друг с, другом по цепи синхронизации9 осуществляют запуск схемы 6 синхронизации блока 1, Первым импульсом, вырабатываемым схемой 6, синхронизировались целители 3 и 10 частоты и переводилась в режюю измерения схема 14 юстировки. После окончания первого импульса синхронизации делителями 3 и 10 частоты осуществлялось синхронное деление опорных колебаний по частоте. Генератором 2 генерировались опорные колебания с частотой

12000006, 1 Гц, а генератором 8— опорные. колебания с частотой

12000042, 1 Гц. Относительная рас стройка генераторов 2 и 8 по часто» те составляла величину 3 ° 10, что превышает величину временного дрейфа частоты генератора 2 и 8, равную (1-2) 10 и меньше величины относи" тельной ширины энергетического спект" ра кодового сигнала, равной 5 10 ;

Поскольку генераторами 2 и 8 генерировались опорные колебания различнои ь частоты, а делители 3 и 10 начали работу синхронно, то первым появился сигнал на промежуточном выходе 1 делителя 10, а на идентичном ему промежуточном выходе 15 делителя 3 сигнал отсутствовал. Длительность пЕриода повторения сигналов на промеж 9» точных выходах 15 делителей 3 и 10 частоты равнялась 26 с. Сигнал с промежуточного выхода 15 делителя

10 частоты на первьй вход схемы 14 юстировки, на второй вход которой через 13 с подавался сигнал с промекуточного выхода 15 делителя 3 часто ты. Таким образом, длительность перй рда сличения составляла 13 с. Сигнал с промежуточного выхода 15 дели. теля 3 частоты также подавался на вход схемы 6 .синхронизации, после чего схемой 6 вырабатывался импульс, при помощи которого осуществлялся запуск схемы 13 синхронизации блока

7 хранения меток времени ведомой сейсмической станции, Схемой 13 вы1137419 8 рабатывался импульс, при помощи которого схема 14 юстировки переводилась из режима измерения в рабочий режим и осуществлялась повторная синхронизация делителей .3 и 10 частоты. После этого блоки 1 и 7 хранения меток времени развозились по рабочим местам. На ведущей сейсмической станции опорные колебания, вырабатываемые высокостабильным генерато- 10 ром 2, делились многократно по частоте при помощи делителя 3 частоты.

Сигнал, полученный в результате деления, преобразовывался в периоди ческую последовательность меток вре мени с периодом, равным 210 с, при помощи формирователя 4 меток времени. Полученные метки времени подавались на коммутатор. 5. Для формиро-, вания кодового сигнала разрешения 2р на использование очередной метки времени использовались простейший способ кодирования команд — числоимпульсный код, и простейший способ модуляции — амплитудная манипуляция. 25

При этом кодировались сигналы с промежуточной стадией деления с частотами, кратными частоте повторения меток времени. При помощи формирова.- теля 16 огибающей кодовых сигналов, ЗО на входы которого подавались сигналы с дополнительньм выходов 17-20

:делителя 3, формировали огибающую кодового сигнала. Последовательность импульсов с длительностью импульсных посылок, равной 13 с; с выхода формирователя 16 подавались на модулятор 21 и через дешифратор 22 на коммутатор 5 исполнительного механизма ведущей сейсмической станции. При 4р помощи модулятора 21 огибающая кодового сигнала разрешения заполня= лась видеоимпульсами, поступающими с дополнительного выхода 23 делителя 3. Промодулированный сигнал с 45 частотой, равной 19,6 Гц подавался на передающую антенну 24.

На ведомой сейсмической станции также формировалась периодическая последовательность меток времени, пе-50 риод повторения которых совпадал с периодом повторения меток времени, формируемых на ведущей сейсмической станции, с точностью.+ 6 10

Для этого на один вход элемента 9 И 55 подавался сигнал от схемы 14 юстировки, а на его второй входсигнал с генератора 8. При этом период повторения сигналов на тактирующем выходе и полупериод повторения сигналов на дополнительном выходе

15 делителя 10 увеличивались на величину измеренной разности между полупериодами повторения сигналов на промежуточных вьмодах 15 делителей

3 и 10 блоков 1 и 7 храненич меток времени. Одновременно с этим из всей массы поступивших сигналов в приемном устройстве 25 ведомой сейсмической станции выделяется кодовый сигнал разрешения на использование очередной метки времени. При помощи синхронных фильтров 26, управляемьм импульсным напряжением с дополнительного выхода 27 делителя 10 с частотой, кратной частоте несущего колебания 19,6 Гц, осуществлялся синхронный прием поступающих сигналов.

Затем сигналы детектировались детектором 28 и подавались на коммутатор

29, при помощи которого осуществлялась селекция импульсных сигналов по длительности и местоположению во времени в соответствии с временными характеристиками сигналов с дополнительных выходов 17-20 делителя 10.;

Выделенный в результате селекции сигнал через дешифратор 30 подавался на коммутатор 12 исполнительного механизма блока 7 хранения меток врймени ведомой сейсмической станции . При этом погрешность взаимной синхронизации сейсиоразведочных станций не . превышала величины 0,3 — 0,5 мс.

Основным преимуществом.предлагаемого способа по сравнению с базовым (в качестве базового объекта принимается методика осуществления синхронизации сейсморазведочньм работ, разработанная в Харьковском институте радиоэлектроники и Украинском филиале Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела) является то, что он позволяет обеспечить заданную точность синхронизации сейсморазведочных работ при условии использования сравнительно низкокачественной аппаратуры. При этом исключается необходимость введения в комплект сейсморазведочного оборудования дорогостоящей измерительной .аппаратуры для юстировки блоков хранения меток

syемени.! t 37419!

И

Составитель Е.Городничев

Редактор Т.Колб Техред T.Матбчка Корректор М.Леонтюк

Заказ 10518/34 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изрбретений и открытий

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

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

Ожидаемый экономический эффект за счет снижения капитальных затрат на проведение сейсморазведочных работ составит 4,5-6 тыс.руб, на 1 комплект аппаратуры, реализующей предлагаемый способ.