Сейсмозонд

 

СЕЙСМОЗОНД, содержащий линию связи из п каналов, каждый из которых на передающей стороне содержит сейсмоприемник, подключенный к канальному передатчику, состояще- ; му из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, канального усилителя, подключенного через мультиплексор к выходу каналь-, ного передатчика, а на приемной сто-; роне содержит последовательно соединенные первый селектор канала, дифференциальный детектор и усилитель. отличающи-йся тем, что, I с целью повышения точности измерения путем снижения нелинейности измеряемых сигналов, в каждом канале на приемной стороне введены последовательно соединенные фазосдвигаюощй блок, блоки динамической и статической нелинейности, второй канальный передатчик, второй селектор канала, выход которого подключен к второму входу дифферен1щального детектора, а выход усилителя подключен к входу фазосдвигакяцего блока, причем в казнда|й канальный передатчик введены дифференциальн усилитель, второй модулятор , второй генератор и синтезатор канального сигнала, при этом высл ходы генераторов через синтезатор с канального сигнала подключены к входу канального усилителя, входы дифференциального усилителя подключены к входу канального передатчика, а выходы к входам модуляторов, выход второго модулятора соединен с входом сь второго генератора. U9 О N9

СОЮЗ COBETCHHX

И Л СВ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4 (51) G

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1Т1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A 4 7OPCHENV С ВИДО ВЪСТВ У (21) 3531791/24-25 (22) 06.01.83 (46) 23.06.85. Бюл. В 23 (72) Е.В.Карус и М.С.Хлыстунов (71 ) Всесоюзный цаучно-исследовательский институт геофизических методов разведки (53) 550.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 6428)5, кл. H 04 В 1/68, 1976.

2. Патент США У 3988712, кл. 340-15.5, )976 (прототип), (54) (57) СЕЙСМОЗОНД, содержащий ли-, нию связи из 11 каналов, каждый из которых на переданщей стороне содержит сейсмоприемник, подключенный к канальному передатчику, состояще- . му из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, ка-. нального усилителя, подключенного через мультиплексор к выходу каналь-, ного передатчика, а на приемной сто- роне содержит последовательно соединенные первый селектор канала, дифференциальный детектор и усилитель, о т л и ч а ю щ и-й с я тем, что,,:с целью повышения точности измере ния путем снижения нелинейности измеряемых сигналов, в каждом канале на приемной стороне введены последовательно соединенные фазосдвигающий блок, блоки динамической и статической нелинейности, второй канальный передатчик, второй селектор канала, выход которого подключен к второму входу дифференциального детектора, а выход усилителя подключен к входу фазосдвнгамцего блока, причем в каждый канальный передатчик введены дифференциальный усилитель, второй модулятор, второй генератор и синтеза- 3 тор канального сигнала, при этом выходы генераторов через синтезатор канального сигнала подключены к входу канального усилителя, входы диф" ференциального усилителя подключены к входу канального передатчика, а вы.ходы - к входам модуляторов, выход второго модулятора соединен с входом второго генератора.

l 11632

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено для проведения бортовых сейсмических исследований на спускаемых летающих аппаратах, а также может быть применено в сейсморазведочной аппаратуре.

Известно устройство передачи и приема сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией и одной. боковой полосой, содержащее два тактовых генератора, 10 два модулятора, два преобразователя кодов, генератор несущей, балансный модулятор, формирователь полосы, два демодулятора Д 1.

Однако такое устройство в связи 15 со значительными искажениями сигнала на модуляторах обладает значительной нелинейностью.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является 20 мультиплексированная система передачи данных, содержащая линию связи иэ

И каналов, каждый из которых на передающей стороне содержит сейсмоприемник, подключенный к капельному пе- 25 редатчику, состоящему из модулятора, подключенного к входу генератора, канального усилителя, подключенного через мультиплексор к выходу канального передатчика, а на приемной сто- 30 роне содержит последовательно соединенные селектор канала, дифференциаль ный детектор и усилитель (2 1. — Ф

Хотя корректирующая схема и позволяет убрать паразитную амплитудную 35 модуляцию или мультипликативную по« грешность в каналах передачи данных, тем не менее существенная величина нелинейности преобразования передаваемого сейсмического сигнала модулятора40 и другим блокам не может скомпенсироваться этой схемой,- что ведет к высокой нелинейности телеметрирования, Цель изобретения - повышение точности. измерения путем снижения нели- 43 нейности измеряемых сигналов.

Укаэанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем линию связи из п каналов, каждый из которых на передающей стороне со- 50 держит сейсмоприемник, подключенный к канальному передатчику, состоящему из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, канального усилителя, подключенного через :И мультиплексор к выходу канального пе». редатчика, а на приемной стороне содержит последовательно соединенные

92 2 первый селектор канала, дифференциаль" ный детектор и усилитель, в каждом канале на приемной стороне введены последовательно соединенные фазосдвигающий блок, блоки динамической и статической нелинейности, второй канальный передатчик, второй селектор канала, выход которого подключен к второму входу дифференциального детектора, а выход усилителя подключен к входу фаэосдвигающего блока, причем в каждый канальный передатчик . введены дифференциальный усилитель, второй модулятор, второй генератор и синтезатор канального сигнала, при этом выходы генераторов через синтезатор канального сигнала подключены к входу канального усилителя, входы, дифференциального усилителя подключены к входу канального передатчика, а выходы - к входам модуляторов, выход второго модулятора соединен с входом второго генератора.

На фиг.l изображена блок-схема предлагаемого. сейсмоэонда, на фиг.2 схема канального передатчика.

Сейсмозонд (фиг.1) содержит в каждом канале на передающей стороне сейсмоприемник I, подключенный к канальному передатчику 2, который через линию 3 связи соединен с соответствующим селектором 4 канала на приемной стороне. Выход селектора 4 канала подключен через первый вход дифференциального детектора 5 к входу усилителя б, Кроме того, на приемной стороне сейсмозонд содержит последовательно соединенные фаэосдвигающий блок 7, блоки 8 и 9 динамической и статической нелинейности соответственно, второй канальный передатчик 10 второй канальный селектор !1, выход которого подключен к второму входу дифференциального детектора 5, а выход усилителя 6 подключен к входу фазосдвигающего блоке 7.

Канальные передатчики 2 и 10 содержат дифференциальный усилитель

12, первый 13 и второй 14 модуляторы, первый 15 и второй lб генераторы, синтезатор 17 канального сигнала, канальный усилитель 18 н мультиплексор 19. При этом входом канальных передатчиков 2 и 10 являются входы дифференциального усилителя 12, выходы которого подключены к входам первого 13 н второго 14 модуляторов, 163292 4 датчика 10 таким образом, чтобы она была идентична закону модуляции (или сигналу У сейсмоприемника 1) первого канального передатчика 2 на передающей стороне сейсмозонда. После окончания переходного процесса сигнал на выходе второго канального передатчика 1О равен практически сигналу на выходе первого передатчика 2 с точt0 ностью до сигнала Я, который равен при достаточном быстродействии обратной связи и, 11 где k » коэффициент усиления усили15 теля 6.

Например, при k 1000 ошибка рассогласования канальных передатчиков 2 и

10 составляет О,IX сейсмического сигнала U . Вместе с. тем в соответствии с формулой (! ) сигнал на выходе усилителя 6 идентичен сейсмическому, так

U,=kg .

3 1 выходы которых через первый 15 и второй 16 генераторы соответственно подключены на входы синтезатора 17 канального сигнала, выход которого через канальный усилитель 18 и мультиплексор 19 подключены к выходу канального передатчика 2, Сейсмоэонд работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на выходе сейсмоприемника 1, в каждом канале канальный передатчик 2 закачивает в линию 3 связи немодулированный сигнал несущей частоты, который поступает на приемной стороне на селектор 4 канала.На выход селектора 4 канала проходит сигнал несущей только одного соответствующего ему канапьного передатчика 2. Так как в начальный момент времени после включения сейсмозонда сигнал на выходе усилителя 6

II tl равен О, то сигнал на выходе второго, размещенного на приемной стороне канального передатчика. 10, представляет собой немодулированную несущую соответствующего канала, а следовательно, идентичен сигналу, поступающему через линию 3 связи и селектор

4 канала с первого канального передатчика 2, на передающей стороне.

Поэтому сигнал на выходе дифференциального детектора 5, равный разности двух идентичных сигналов, раII 1! вен 0 и, следовательно, на выходе каждого канала, например на выходе усилителя 6, сигнал также равен "0".

Если с сейСмоприемника на канальный передатчик 2 поступил сигнал

Ус 0, то с него через линию 3 связи на соответствующий селектор 4 канала поступает сигнал промодулированной несущей, который проходит через селектор на первый вход дифференциального детектора 5 и детектируется. Так как сигнал несущей на выходе второго канального передатчика 10 в начальный момент времени еще не промодули- рован, то по второму входу дифферен-, циального детектора 5,к которому подключен второй канальный передатчик 10, результат детектирования искажает нулевой сигнал, Поэтому на выходе дифференциального детектора 5 в результате вычитания появится сигнал пропорциональный сигналу сейсмоприеиника 1, который после усиления усилителем 6 стремится осуществить модуля= цию сигнала второго канального переВ канальном передатчике может быть использована как амплитудная, так и частотная или фаэовая модуляция канальной несущей беэ потери работоспособности схемы сейсмозонда.

Введение в схему сейсмозонда на

30 приемной стороне второго канального передатчика 10 например идентичного первому 2, позволяет уменьшить нелинейность телеметрирования следующим образом.

Если сигнал на выходе канального передатчика 2 и селектора.4 упрощенно представить в виде суммы U + 411, где hU< — абсолютная величина нелинейного искажения U при модуляции

40 с э то, учитывая, что второй канальный передатчик 10 стоит в цепи обратной связи и имеет такую же нелинейность как и первый 2, а схема с замкнутой обратной связью имеет коэффициент

45 передачи равным единице, статическая характеристика второго 10 канального передатчика, приведенная к входу первого канального передатчика 2, зеркально симметрична статической

50 характеристике первого канального передатчика 2 относительно прямой строго линейной зависимости. В связи с этим приведенный сигнал обратной связи равен разности U -аЯ„. После суммирования сигналов первого 2 и второго 10 канальных передатчиков, приведенного к входу первого, получим:

1!с+ Щ + По - Фн = 21!с э

5 11632 т.е ° результирующий сигнал пропорционален линейному сигналу

Таким образом, введением второго 10 канального передатчика на приемной ,стороне осуществляется компенсация

В нелинейности модуляции, вносимой в канальном передатчике 2 на передающей стороне.

Однако, помимо нелинейных искажений сейсмического сигнала U вносимых модуляцией, в канале имеют место нелинейные искажения, вносимые, например, диодными детектирука1ими цепями дифференциального детектора

5, неравномерностью амплитудной частотной характеристикой селектора 4 канала, динамической нелинейностью линии 3 связи и фильтрующих элементов канального передатчика 2 и селектора 4 канала, инерционностью или задержкой сигнала на всех блоках канала, Эти виды нелинейных искажений устраняются как и в укаэанном случае для нелинейности модуляции путем .введения в цепь обратной связи соответственно: блока 9 статической нелинейности, второго селектора 11 канала, блока 8 динамической нелинейности н фазосдвигающего блока 7, Вместе с тем, статические характеристики реальных схем канальных передатчиков 2 и 10 не обладают идентичной реверсивностью относительно нулевой точки отсчета, т.е. не. линейные искажения модуляторов в области положительных значений сейсмического сигнала U< не равны нелинейным искажениям ЬБ в области отрицательных значений 11 . В связи с

40 этим усложняется настройка блоков канала на приемной и передающей сторонах сейсмоэонда, что в свою очередь является источником дополнительных нелинейных искажений в результа45 те рассогласования.

С целью устранения этих искажений в схему канальных передатчиков 10 введены дополнительно согласно.(фиг,2 1: второй модулятор 14, второй генератор 16, синтезатор 17 канального сигнала, например смеситель, а на входе дифференциальный усилитель 12..

Канальный передатчик (фиг.21 работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на выходе сейсмоприемника 1 сигнал на входе канального передатчика У = О, Тогда

92 6 сигнал, поступающий с дифференциального усилителя 12 на первый 13 и второй 14 модуляторы, например частотные модуляторы, также равен нулю, и с выходов генераторов 15 и 16 на синтезатор 17 поступают два сигнала стабильных частот f è f . С его выхода на канальный усилитель 18 с мультиплексы сором 19 поступает разностный сигнал стабильной частоты f,=f Гг.Если

U 4 О, то на модулятор 13 поступает сигнал +U (примем для простоты изложения коэффициент передачи дифференциального усилителя .!2 равным 1), а на модулятор 14 сигнал -U . Это приводит к противоположной по знаку девиации частоты 8 f и ДГ генераторов 15 и 16, в результате чего на выходе синтезатора 17 появится сигнал:

r -(f„+ a „} — (f - r )— хо +f г (3)

Разлагая девиации ВТ и bf на линейную dF„, и Ь f, и нелинейную df нdf + составляющие, получим формулу {3) в виде

fÄ= 1„+ („+ аГ„) + (ьГ+ Лг )(4) для положительных значений сейсмического сигнала U а для отрицательных

<3 в виде:f„-= f„+ („+ -) +(f„+ г+)- (5)

Так как модуляторы имеют идентичные статические характеристики, то при

U l = IUD выполняются равенства: 1 1= 1о= го -= 1-=" г- += 14 1г (6) а результирующая девиация частоты на выходе синтезатора 17 канального сиг нала, учитывая формулы (4 — (6 ) определяется по закону: 1 х(0с)=!2лХ +(ьУ,+Л ) js1gnU (7f

Таким образом, как следует иэ формулы (7 ) статическая характеристика модуляции канального передатчика

{фиг,2) зеркально симметрична относительно начала отсчета U = 0;

Гх= Гх, Следовательно возможна подстройка канальных передатчиков 2 и

10 по ее перегибу в начале отсчета, что позволяет обеспечить высокую точность ручной нли автоматической настройки канала сейсмрзонда и избежать нелинейных искажений телеметрирования сейсмического сигнала U обусловленную неидентичностью нелинейности статических характеристик первого 2 и второго 10 канальных передатчиков.

7,,l

Сейсмозонд позволяет снизить величину нелинейных искажений измеряе мж сейсмических сигналов, а также устранить на сейсмограммах ложные

163292 8 оси синфазности., обусловленные большим уровнем гармоник сейсми— .ческого сигнала высшего поряд— ка.