Многоканальное устройство для сбора геофизической информации

 

Изобретение относится к устройствам для регистрации изменяющихся во времени параметров явлений или процессов и может быть использовано в сейсмометрии, исследованиях по геомагнетизму и т.п. для сбора информации , которую передают по линии связи от датчиков выносных пунктов сбора, накопления и обработки данных. Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования регистрируемых сигналов путем сокращения квантуемых периодов . Введение в каждый канал умножителя несущей частоты приводит к уменьшению времени цифрового преобразования периодов этой частйты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а (Л с со СП о О5 со О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4054779/31-25 (22) 03.03 ° 86 (46) 07.11.87. Бюл. У 41 (71) Спецсектор Института физики

Земли им. О.Ю.Шмидта (72) Б.Г.Успенский (53) 550.83 (088.8) (56) Уломов В.И., Катренко В.Г. и др.

Автоматизация сбора и обработки сейсмологической информации. Ташкент:

ФАН Узбекской ССР, 1976, с. 39-47.

Авторское свидетельство СССР

В 805222, кл. G 01 V t/22,29.03.79. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СБОРА

ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

„„SU„„1350636 А1 (51)4 G 01 V 1 22 (57). Изобретение относится к устройствам для регистрации изменяющихся во времени параметров явлений или процессов и может быть использовано в сейсмометрии, исследованиях по геомагнетизму и т.п. для сбора информации, которую передают по линии связи от датчиков выносных пунктов сбора, накопления и обработки данных. Цель изобретения — уменьшение погрешности преобразования регистрируемых сигналов путем сокращения квантуемых периодов. Введение в каждый канал умнохителя несущей частоты приводит к уменьшению времени цифрового преоб« разования периодов этой частОты.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1350636

Изобретение относится к приборам, используемым при геофизических исследованиях, в частности к устройствам для регистрации изменяющихся во времени параметров явлений или процессов, и может быть использовано в сейсмометрии, исследованиях по геомагнетизму и т,п. для сбора информации, которую передают по линии связи от датчиков на пункт сбора инФормации, где происходит накопление и обработка данных, поступающих от выносных пунктов.

Цель изобретения — уменьшение погрешности .преобразования регистрируемых электрических сигналов путем сокращения квантуемых периодов.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства в трехканальном варианте; на фиг ° 2 — блок-схема умножителя частоты.

Многоканальное. устройство сбора геофизической информации состоит из передающей части, содержащей по числу 5 каналов датчики 1-3 сигнала, соединенные с модуляторами 4-6 линии 7 связи, и приемной части, содержащей по числу каналов умножителя 8-10, несущих частот и кодирующие преобразователи 11-13, а .также общие для всех каналов вычислительный узел 14, блок 15 регистрации и времязадающий блок 16. Времязадающий блок 16 соединен с преобразователями 11-13 шинами

-17 и 18, а с вычислительным узлом

14 — шиной 19. Линия 7 связи соединяет выходы модуляторов 4-6 шинами

20-22 с соответствующими умножителями

8-10 частоты выходы которых соединеЭ

40 ны с сигнальными входами преобразователей 11-13 шйнами 23-25. Выходы преобразователей 1 1-13 соединены с сигнальными входами вычислительного узла 1 4, выход которого соединен с

45 блоком 15 регистрации.

Умножитель несущих частот содержит удвоитель 26 частоты, выход ко-. торого связан шиной 27 с одним из двух входов фазочастотного детектора..28. К другому его входу шиной 29 подключен выход делителя 30 частоты.

Фазочастотный детектор выполнен на триггерах и логических элементах

2И-НЕ, соединение его с многоразрядным двоичным счетчиком 31 импульсов выполнено с помощью шин 32 и 33. Цифроаналоговый преобразователь 34 связан управляющей шиной 35 с фазочастотным детектором,на выходе преобразователя имеется операционный усилитель, используемый в качестве преобразователя электрического тока в напряжение. Далее следуют фильтр 36 нижних частот и управляемый генератор

37 повышенной частоты, к выходу которого подключены шина 23 и вход делителя 30 частоты.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы с выходов датчиков 1-3 с помощью частотных модуляторов 4-6 преобразуются в несущие частоты соответственно г = m(f,++0 );

n(f + gf), где fo — средняя частота;

Л вЂ” девиация частоты;

m 1, и )1, тп4п.

Передача сигналов осуществляется на несущих частотах. На выходе линии

7 связи несущие частоты выделяются по шинам 20-22 и поступают на входы умножителей 8-10 частоты.

Сигнал несущей частоты прямоугольной формы со скважностью, равной двум, подводится по шине 20 к удвоителю 26 частоты, с выхода которого импульсы поступают по шине 27 к фаэочастотному детектору 28. При равенстве частот импульсов, подводимых по шинам 27 и 29 к двум входам детектора

28, от него на выходной шине 33.отводятся к счетчику 31 прямоугольные колебания той же частоты со скважностью, определяемой сдвигом фаэ между подводимыми импульсами. Если частота следования импульсов по шине

27 превышает частоту сигналов, поступающих по шине 29, на шине 33 ус-!! !! танавливается уровень Лог.0, при другом соотношении частот устанавливается уровень "Лог.1".

Измерение сдвига фаз сигналов на шинах 27 и 29 осуществляется путем подсчета числа импульсов стабильной высокой частоты Я, заполняющих счетчик 31 в течение интервала времени, когда на шине 33 установлен уровень

"Лог.0", т.е. между передними фронтами импульсов, следующих по шинам

27 и 29. Импульсы частотой Я поступают по шине 18 от времязадающего

13S0636

Ф, = af„

Ф,= bf1

a(f дй) р

bm(f, Л f);

cn(f t д f).

Коэффициенты à, b, с выбирают завйсимыми Ь = а/m, с = а/п. Тем самым уравнивают средние частоты управляемых генераторов на выходных шинах 23-25 блока 16 на в;;од синхронизации счетчика 31. Цикл работы его начинается со сброса в нуль выходного кода коротким положительным импульсом по1 явление которого на шине 32 соответствует переднему фронту импульса на шине 27.

В результате появления уровн-; ходн тора 28 снимается запрет счета импульсов частотой Я . Передний фронт импульса, поступающего по шине 29, переводит детектор 28 в состояние

"Лог.1" на выходной шине 33. Цикл работы счетчика 31 заканчивается, Одновременно с этим короткий положительный импульс, появляющийся на шине 35, дает команду загрузки входного буферного регистра цифроаналогового преобразователя 34. Параллельный двоичный код счетчика 31 переписывается в буферный регистр. Соответствующее этому коду аналоговое напряжение с выхода преобразовате- 25 ля 34 через фильтр 36 подводится к управляемому генератору 37, мгновенная частота автоколебаний которого определяется этим напряжением.

Выбор масштаба преобразования нап- о ряжения в частоту генератором 37 определен требованием к коэффициенту умножения несущей частоты канала передачи информации. Ввиду наличия удвоителя 26 частоты для выравнивания частот следования импульсов на шинах 27 и 29 при повышенной частоте автоколебаний управляемого генератора .27 используется делитель 30 частоты с коэффициентом деления, равным половине требуемого коэффициента умножения несущей частоты канала передачи информации. В результате удвоения и дополнительного умножения новые несущие частоты становятся рав45 ными

Кроме того, учитывают апертурный эффект дальнейшего цифрового преобразования выбором значения где F „„ — максимальная частота преобразуемого электрического сигнала; — допустимая динамическая погрешность цифрового преобразования в относительном исчислении.

При различных значениях несущих частот каналов передачи информации и одной и -той же частоте заполнения, поступающей по шине 18, разрядность счетчика 31 выбирают таким образом, чтобы не допустить переполнения его в канале с наименьшей умножаемой частотой. В других каналах разрядность счетчика 31 может быть уменьшена.

Преобразованию в напряжение, подаваемое затем на фильтр 36, годлежит код старших разрядов счетчика 31, число которых N.

Полоса пропускания модулирующих частот от входа умножителя (шина 20) до его выхода (шина 23), зависящая от инерционности фильтра 36 и от параметров других элементов замкнутой петли фазовой синхронизации, не должна быть менее величины F„, „, . Выполнению данного условия способствует применение удвоителя 26 частоты цифровых сигналов. Если же с линии связи по шине 20 поступает синусоидальный сигнал с изменяющейся частотой, вместо узла 26 (фиг ° 2) следует использовать, например, известный широс " частоты на основе двойного балансного модуляторас последующим преобразованием сигнала в импульсную форму для подачи на вход фазочувствительного детектора по шише 27, В частном случае блок умножения наивысшей из несущих частот может содержать только удвоитель частоты, а в канале со средним значением несущей частоты удвоитель может быть исключен.

С поступлением по шине 17 от времязадающего блока 16 строб-импульсов, следующих с частотой отсчетов цифрового Преобразования к кодирующим преобразователям 11-13, в них осу135О636

4 маис

40 ществляется заполнение первого полного периода частот Ф„, Ф, ф с выходов умножителей импульсами стабильной высокой частоты Я, проводимыми по шине 18. Подсчитывая эти импульсы, известным способом производят формирование многоразрядных цифровых кодов„ соответствующих текущим .значениям периодов несущих час-,. 0 тот. Эти коды поступают в вычислительный узел 14, где в течение времени, оставшегося до конца такта цифрового преобразователя, поочередно выполняются в цифровом виде опера- 15 ции деления для получения кодов несущих частот и вычитания из них кода установленного заранее значения средней частоты f,.

Выбор частоты Я заполнения произ-, водят на основе соотношения

Q Я а(о 4 макс а с +4 aiz c где  — число двоичных разрядов кода преобразователей 11-13, соответствующего девиации

4 мс кс °

Если значение Я превьппает возможности имеющейся элементной базы, преобразователи 11-13 строят на принципе электронного нониуса с верньер- ной интерполяцией измеряемых периодов частот Ф„ + Ф . При необходимости округлить значение Я выбирают

АЕма„ из соотношения

Избранная разрядность В кодирующих преобразователей I1-13 должна быть меньше разрядности И используемых в умножителях частоты цифроаналоговых преобразователей, причем соотношение разрядностей определяется половиной коэффициента умножения несущей частоты канала передачи информации, если используется удвоитель частоты.

Полученные в узле 14 коды девиации частоты, соответствующие первичным электрическим сигналам, поступают в блок 15 регистрации для запоминания.

Блок 16 обеспечивает также выдачу по шине 19 кода текущего времени, с которым связаны цифровые отсчеты пеДИОДОВ ЧаСтот ф у ф у у ф3а

При возникновении кратковременных сбоев в передаче информации по линии

7 связи отсутствуют импульсы на шине 27 и не производится сброс в нуль по шине 32 выходного кода счетчика

31, а также остается неизменным уровень "Лог.1" на шине 33, запрещающий счет импульсов частотой g,. .Выходной буферный регистр цифроаналогового преобразователя 344 хранит последнее значение кода разности фаз сигналов на шинах 27 н 29. В результате частота автоколебаний управляемого генератора остается неизменной до того момента, когда в линчи связи вновь начнут поступать сигналы несуших частот.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Многоканальное устройство сбора геофизической информации, состоящее из передающей части, содержащей в каждом канале датчик сигналов, соединенный с частотным модулятором, линии связи, подключенной к выходам частотных модуляторов, и приемной части, содержащей кодирующие преобразователи по числу каналов, выходы которых соединены с вычислительным е узлом, выход которого соединен с блоком регистрации, и времязадающий блок, соединенный шинами с кодирующим преобразователем и вычислительным узлом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности. преобразования регистрируемых сигналов путем сокращения квантуемых периодов, в приемную часть введены по числу каналов умножители несущих частот с управляемыми генераторами повьппенной частоты, причем сигнальные входы умножителей частоты соединены с линией связи, управляющие входы — с времязадающим блоком, а выходы — с сигнальными входами кодирующих преобразователей.

2. Устройство по п.1>, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что умножитель частоты состоит из удвоителя несущей частоты, выход которого подключен к первому входу фазочастотного детектора, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами счетчикового измерителя разности фаз, выходная шика которого соединена с сигнальным входом цифроаналогового преобразователя, управляющий вход ко1350б

Составитель Д.Заргарян

Техред Л.Олийнык

Корректор С.Шекмар

Редактор П,Гереши

Тираж 730 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5283/47,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 торого соединен с третьим выходом фазочастотного детектора, а. выход через ,фильтр нижних частот — с входом управляемого генератора повышенной

5 частоты, выход которого подключен к делителю частоты, выход которого соединен с вторым входом фазочастот36 8 ного детектора, причем сигнальный вход умиожителя частоты соединен с входом удвоителя несущей частоты, управляющий вход — с третьим входом счетчикового измерителя разности фаз, а выход — с выходом управляемого генератора повышенной частоты.