Вибрационный источник сейсмических сигналов

 

Изобретение относится к сейсмораэведочной технике и может быть использовано в вибрационных источниках сейсмических сигналов преимущественно электрогидравлического действия . Цель изобретения - повьппение сейсмической эффективности за счет повьппения быстродействия. Источник снабжен дополнительным устройством . запуска, двумя триггерами, счетчиком , схемой И, регистром памяти, сумматором и блоком формирования импульсов . Указанные блоки при специальном запуске позволяют измерить фазовый сдвиг между управляющим и опорным сигналами и учитывать его с учетом значения регистра начальной фазы в управляющем сигнале при каждом последующем рабочем запуске сейсмического вибратора. 2 ил. i (Л to о со ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 G 01 V 1/37

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30. 10. 90, Бюл. У 40 (21) 3927375/24-25 (22) 10.07.85 .(71) Томельское специальное конструкторско-технологическое бюро сейсмической техники с опытньм производством (72) А.С.Шагинян, А.Г.Асан-Джалалов, Н.И.Давиденко, А.Г.Слободов, В.С.Гинзбург и Н,М.Кобин (53) 550.83 (088.8) (56) Патент С!1А 9 3761874, кл. G 01 U 1/16, опублик.1973.

Авторское свидетельство СССР

У 1138772, кл. G Ol Ч. 1/04.

„.Я0„„1277037 А 1 (54) ВИБРАЦИОНН1 П1 ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к сейсмораэведочной технике и может быть использовано в нибрационных источниках сейсмических сигналов; преимущественно электрогидравлического дей. ствия. Цель изобретения — повышение сейсмической эффективности за счет повьппения быстродействия. Источник снабжен дополнительным устройством . запуска, двумя триггерами, счетчиком, схемой И, регистром памяти, сумматором и блоком формирования импульсов. Указанные блоки при специальном запуске позволяют измерить фазовый сдвиг между управляющим и опорным сигналами и учитывать его с учетом значения регистра начальной фазы в управляющем сигнале при каждом последующем рабочем запуске сейсмического вибратора. 2 ил.

1 I2770

Изобретение относится к сейсморазведочной технике, а именно к нибрационной сейсморазведке, и может бьггь использовано в источниках сейс.мических сигналов, преимущественно электрогидранлического действия, при сейсмических исследованиях.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности источника за счет повышения быстро- IO действия.

На фиг.l приведена блок-схема сейсмического вибратора; на фиг.2 функциональная схема программно"o устройства управления. 15

СейсмФ еский вибратор (фиг.!) содержит возбудитель вибрации 1, включающий опорк ою плиту 2, жестко связанную со штоком 3 и установленным на ней датчиком ускорения 4, 20 реактивную массу 5, связанную со штоком 3, с датчиком положения массы

6 и электрогидравлическим преобразователем 7 с датчиком положения зо,лотника 8, последовательно соединенные устройство 9 запуска, программное устройство 10 управления, система 1! фазовой синхронизации, первый счетчик 12, первый преобразователь 13 код — аналог, блок 14 сле- . -ЗО дящей системы и усилитель.15 мощнос" ти, выход которого связан с входом электрогидравлического преобразователм 7, причем второй и третий входы блока !4 следящей системы соединены ссответственно с выходами датчиков б и 8 массы и золотника, кроме того, последовательно соединенные второй счетчик !6, второй преобразователь 17 код — аналог, выход которо" 4О го соединен с вторым входом блока

ll фазовой синхронизации, а первый вход второго счетчика 16 соединен с вторым выходом программного устройства 10 управления, а выход датчика

4 ускорения соединен с третьим входом блока 1 l фазовой синхронизации, а также устройство 8 управления, включающее кнопку 19 ручного запуска и регистры 20 параметров развертки, выходы которых соединены с вторыми входами программ."ого устройства 10 управления, и регистр 2I начальной фазы. выходы которого соединены с вторыми входами второго счетчика 16.

Кроме того, последовательно соединены дополнительное устройство 22

37

2 залу ка, первый триггер 23, схема

И 24, регистр 25 памяти и сумматор

26, выходи которого соединены с вторыми входами первого счетчика !2, а вторые входы счмматора 26 соединены с вторыми выходами устройства 18 управления, вторые входы регистра

2 .. памяти соединены с выходами первого счетчика 12, второй нход первого триггера 23 соединен с третьим выходом программного устройства 10 управления, а второй выход первого триггера 23 соединен с третьим входом программного устройства 10 управления, четвертый вход которого соединен с выходом дополнительного устройства 22 запуска. Сейсмический вибратор содержит третий счетчик 27, вход которого соединен с четвертьгм выходом программного устройства управления, а выход — с первым входом второго триггера 28, второй вход которого соединен с третьим выходом программного устройства !0 управления, а выход — с вторым входом схемы И 24, а также блок 29 формирования импульсов, вход которого соединен с ныходом старшего разряда второго счетчика 16, а выход — с третьим входом схемы И 24.

Программное устройство IO управления содержит (фиг.2) генератор 30, последовательно соединенные элемент

ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 элементы задержки, триггер 34, первый элемент И 35 и первый делитель 36 частоты, а также последовательно соединенные устройство 37 вычитания, первый преобразователь 38 код — чаотота, управляемый делитель 39 частоты, второй 40 и третий 41 элементы И, реверсгнный счетчик 42, второй преобразователь 43 код — частота и второй делитель 44 частоты, кроме того таймер 45, элемент НЕ 46 и четнертый элемент И 47.

ВибрационныР источник работает следующим образом. . Перед началом работы при подаче питания на электрическую схему сейсмического вибратора в регистры 20. и 21 заносятся набранные оператором сейсмоустановки параметры раэвертк и: начальная Г„ и конечная Г„ частоты развертки, длительность Т развертки, а также начальная фаза

М„ опорного сигнала (эти связи на фиг.! не показаны). При запуске сис3 127?037 4

1О

20 темы импульсом с выхода первого элемента 32 задержки лараметры разнерт— ки заносятся в устройство 37 нычитания, упранляемллй делитель 39 частоты, ренерсинный счетчик 42, лерный 12 и второй 16 счетчики, а также осущестнляется установка в "0" ло первому выходу первого 23 и второго 28 триггеров и сброс первого 36 и второго 44 делителей частоты.

В случае передачи сигнала синхронизации с регистрирующей аппаратуры на сейсмический вибратор ло радиоканалу устройство 9 запуска принимает и декодирует сигнал синхронизации и вырабатывает на своем выходе импульс, который осуществляет запуск вибратора. Импульс запуска может быть сформирован также оператором сейсмоустановки с помощью кнопок дистанционного запуска, входящих в устройство 18 управления и в дополнительное устройство 22 запуска.

Импульс запуска, пришедший на один из трех входов элемента ИЛИ 31 программного устройства управления

10 (Лиг.2), поступает на вход первого элемента 32 задержки, на выходе которого формируется импульс, который служит,для установки первого 23 и второго 27 триггеров, а также уп равляемого делителя 39 частоты, первого 38 и второго 43 преобразователей код — частота, управляемого дели теля 39 частоты и реверсивного счет- 35 чика 42, а также для сброса первого

36 и второго 44 делителей частоты.

Импульс запуска, пройдя второй элемент 33 задержки, поступает íà S-вход триггера 34 и устанавливает его в 40 состояние логической "1". по прямому выходу, за счет чего импульсная последовательность с генератора 30 проходит через первый элемент.И 35 на первый делитель 36 частоты, первый

38 и второй 44 преобразователи код— частота. Сигнал, представляющий собой импульсы частоты 1 Гц, с выхода делителя 36 частоты поступает на вход третьего счетчика 27 и на первый вход таймера 45, на второй вход которого поступает параллельный код длительности развертки. С этого момента начинается работа сейсмического вибратора;. на первом выходе 55 устройства 37 вычитания формируется параллельный код разности значений начальной и конечной частот развертки, на втором выходе — знак разности н ниде потенциала логического уровня, который лри помощи элемента НЕ 46, третьего 41 и четвертого 47 элементов И управляет направлением счета реверсивного счетчика 42. На вход управляемого делителя 39 частоты поступает с выхода первого преобразователя 38 код — частота импульс"

HBR лоследовательность, частота кото" рой определяется параллельным кодом, поступающим с выхода устройства 37 вычитания. На выходе управляемого, делителя 30 частоты формируется импульсная последонательность, частота которой определяется ло формуле:

1Г-F„t

v. = к — — -"- ° г Т р где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Т вЂ” параметры колебательного е процесса сейсмического вибратора.

Разрешение на прохождение импульсной последовательности с ныхода управляемого делителя 39 частоты через второй элемент И 40 поступает с второго выхода первого триггера 23. С ! выхода второго элемента И 40 импульс.. ная последовательность поступает через третий 41 или четвертый 47 элемент И на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 42, в который, как уже указывалось, при помощи импульса с выхода первого элемента 32 задержки в начале развертки записывается параллельный код начальной частоты колебательного процесса вибратора. 3а счет поразрядно го соединения выходов реверсивного счетчика 42 с входами второго пре обраэователя 43 код — частота на выходе последнего формируется импульс" ная последовательность, частота которой в каждый момент времени развертки определяется параметрами колебательного процесса.и текущим .временем развертки. После деле;ния частоты этой импульсной

;последовательности вторым делителем 44 частоты она поступает на первый вход второго счетчика 16, циф« ровой код с выходов которого преобразуется в аналоговый сигнал во втором преобразователе 17 и поступает ,на вход системы ll фазовой синхронизации. Вторая импульсная последова!

? 77037 тельность, проходя через систему !! фазоной синхронизации, поступает Йа нход первого счетчика 12, цифровой код с выходов которого преобразуется в первом преобразователе 13 код— аналог н аналоговый сигнал и поступает на нкод блока 14 следящей системы. 1!а другие входы блока 14 следящий системы поступают сигналы с датчиков 6 и 8 положения массы и золотника которые предназначены для под1/ держания требуемого режима работы возбудителя вибрации. Управляющий синусоидальный сигнал с выхода блока 14 слеДящей системы усиливается усилителем 15 мощности, поступает на вход преобразователя 7 электрогидравлического типа и с помощью реактивной массы 5, штока 3 и опорной плиты 2 преобразуется в сейсмические колебания грунта. На опорной плите 2 установлен датчик 4 ускорения, на выходе которого под действием воэбужда" етого сигнала (колебаний плиты) появ-. ляется электрический сигнал. Сигнал датчика 4 ускорения подается на .вход системы ll фазовой синхронизации, где он отфильтровывается от помех и нелинейных искажений, усиливается .и сравнивается по фазе с напряжением опорного сигнала, поступающего с вы-. хода преобразователя 17 код — аналог.

Когда фаза сигнала с выхода датчика 4 ускорения отстает от фазы опорного сигнала, импульсная последовательность на выходе системы ll фа-. зовой синхронизации превышает по частоте входную импульсную последо" вательность, приходящую с выхоца программного устройства IÎ управления, что приводит к ускорению колебательного процесса в сейсмическом внбраторе и ликвидации отставания по фазе вьмодного сигнала с датчика 4 ускорения относительно опорного сигнала.

Разница по частое входной и выходной импульсных последовательнос тей системы 11 фаэовой синхронизации определяется величиной разности фаэ сигнала с выхода датчика 4 ускорения. и опорного сигнала.

Когда фаза сигнала с выхода датчика 4 ускорения опережает опорный сигнал, частота импульсной последовательности на вьмоде,системы ll фаэовой синхронизации меньше частоты входной импульсной последователь!

О

20 ности, приходящей с выхода программного устройства !О управления, н реэультате колебательный процесс н сейсмическом нибраторе замедляется и сдвиг фаз сокращается.

В случае, когда фазы опорного сигнала и сигнала с выхода датчика 4 ускорения совпадают, импульсная последовательность с первого выхода программного устройства !О управления проходит через систему ll фаэовой синхронизации беэ изменения, При этом фаза сигнала с выхода перного преобразователя код — аналог, т.е. управляющего сигнала нибратора, от— личка от фазы опорного сигнала и выходного сигнала датчика 4 ускорения, Величина фазового сдвига управляющего сигнала относительно опорного сигнала всегда такая, чтобы скомпенсировать фазовые сдвиги, возникающие в механических и гидравлических звеньях, а также в результате взаимодействия опорной плиты 2 с грунтом. После обработки заданной длительности развертки на выходе таймера 45 формируется импульс, который устанавливает триггер 34 по Il -в ..оду

З0 в исходное состояние и прекращает тем самым колебательный процесс вибратора. При подаче питания на электрическую схему вибратора на вторые входы первого счетчика 12 с выходов сумматора поступает произвольный параллельный код, значения которого не изменяются при поступлении импульса запуска с устройства 9. запуска ипи с устройства IS управления.

40 При поступлении импульса запуска с дополнительного устройства 22 запуска первый триггер 23 устанавливается в состояние логической "!" на . первом его выходе и логического "О" на втором, в результате чего колебательный процесс вибратора осуществляется на постоянной начальной часто- . те. Это происходит потому, что пер-, вый триггер 23 сигналом с второго

1 выхода запрещает прохождение импульсной последовательности частотой Ур через второй элемент И 40. В результате код (F„ ) на выходах реверсивного счетчика 42 не изменяется в течение развертки и соответствующая ему импульсная носледонательность на выходе второго преобраэбвателя 43 код- частота получаются также постоянной частоты.

1277ОЗ;

11ьгходной сигнал старшего разряда второго счетчика 16 представляет собой опорный сигнал прямоугольного вида, совпадающий по фазе с выходным аналоговым сигналом второго преобразователя 17 код — аналог. Каждый отрицательный перепад опорного сигнала приводит к появлению коротких положительных импульсов на выходе 10 блока 29 формирования импульсов. Эти импульсы проходят через схему И 24 на первый вход регистра 25 памяти до тех пор, пока третий счетчик не установит второй триггер по его первому 15, входу в состояние логического "О" на его выходе. Время прохождения импульсов через схему И 24 равно мак; сималвному времени переходного про цессе. Длительность переходного про- 20 цесса при различных частотах может быть вычислена с помощью известного метода, если известно математическое описание .звеньев системы управления, или определена экспериментально. 25

Каждым приходящим импульсом в регистр 25 памяти по вторым входам заносится паралельный код с выходов первого счетчика 12. Этот код опре- . деляет фазу управляющего сигнала. щ

В сумматоре 26 происходит сложение параллельного кода из регистра 25 памяти с параллельным кодом из регистра 21 начальной фазы опорного сигнала.

Импульсом запуска с выхода уст— ройства 9 запуска или устройства 18 управления в следующей развертке параллельный код из сумматора 26 переписывается в первый счетчик 12. 40

Тем самым управляющий сигнал при запуске вибратора имеет такую фазу, при которой опорный сигнал находится в фазе с выходным сигналом датчика.

4 ускорения.

По сравнению с известным вибраци-.-: онным источником предлагаемый сейс мический вибратор имеет значительный переходный процесс только во время первого запуска вибратора от дополнительного устройства 22 запуска на начальной частоте Р, Все последуюк щне запуски происходят практически беэ переходного процесса. Устройство позволяет увеличить быстродействие и тем самым повысить сейсмическую эффективность вибратора. Время переходного процесса после первого запуска определяется только работой системы Ааэовой синхронизации.

При запуске вибратора от дополнительного устройства запуска в регистр 25 памяти записывается выходной код первого счетчика 12 каждым импульсом с выхода схемы И 24, причем этот код в каждый момент импульса первые несколько (зависит от начальной частоты развертки.) периодов опорной частоты будет разным в связи с тем, что в вибраторе происходит переходный процесс, и лишь пос ле окончания переходного процесса код имеет некоторое установившееся значение, соответствующее фазе управ ляющего сигнала относительно опорного.

Переходный процесс при запуске системы после измерения сдвига фаз управляющего сигнала относительно опорного практически отсутствует, I

Измерение сдвига фаэ от дополнительного устройства 22 запуска не" обходимо производить после каждого изменения параметров развертки.

Формула изобретения

Вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий возбудитель вибрации, включающий опорную плиту, жестко связанную со штоком и установленным на пей датчиком ускорения, реактивн;ю массу, связанную со штоком, с датчиком положения массы и . электрогидравлическим преобразователем с датчиком положения золотника, последовательно соединенные устройство запуска, программное устройство управления, система фазовой синхронизации, первый счетчик, первый преобразователь код — аналог, блок сле" ( дящей системы и усилитель мощности, выход которого связан с входом электрогидравлического преобразователя, причем второй и третий входы блока следяющей системы соединены соответственно с выходами датчиков положения массы и золотника, последовательно соединенные второй счетчик, второй преобразователь код — аналог, выход которого соединен с вторым входом системы фазовой синхронизации, а первый вход второго счетчика соединен с вторым выходом программного устройства управления, выход датчика ускорения соединен с третьим

9 !2 входом системы фазовой синхронизации, а также устройство управления, включающее кнопку ручного запуска, ре гистры параметров развертки, выходы

KoTopbIx oe eHb BTopblMH входами программного устройства управления, и регистр начальной фазы, выходы которого соединены с вторыми входами второго счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с. целью повышения сейсмической эффективности за счет повышения быстродействия, в сейсмический вибратор введены последовательно соединенные дополнительное устройство запуска, первый триггер, схема И, регистр памяти и сумматор, выходы которого соединены с вторыми входами "ервого счетчика, а вторые входы сумматора соединены с вторыми выходами устройства управления, вторые вхопы регистра памяти

77037!

О.соединены с выходами.первого счетчика, второй вход первого триггера соединен с "ðåòüèì выходом нрограммного устройства управления, а второй выход первого триггера соединен с третьим входом программного устройства управления, четвертый вход которого соединен с выходом дополнительного устройства запуска, третий !

О счетчик, вход которого соединен с четвертым выходом программного управления, а выход †. с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с третьим выходом програмt5 много устрой=тва управления, а выход второго триггера — с вторым входом схемы И, третий вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов, вход которого соединен с

20 выходом старшего разряда второго счетчика! 277037

Составитель Д.Заргарян

Редактор Э.Слиган Техред Л.Сердюкова Корректор,Г.Решетиик

Закаэ 4353 I . Тираж 420 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

i)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул. Проектная, 4