Цифровая сейсморазведочная станция

 

Изобретение относится к сейсморазведке , в частности к цифровым сейсморазведочным станциям с большим динамическим диапазоном регистрируемых сигналов. Цель изобретения - повышение точности регистрации сейсмической информации и надежности за счет введения цифровой коррекции ухода нуля. Введение двоичного счетчика, управляющего работой логической схемы , и цифровых запоминающего и вычитающего устройств повышает точность н надежность в работе станции. 2 ил., 1 табл. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5п4 G01 U 1 28

ВСг1,Avlq94$t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3942856/24-25 (22) 22 05 85 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (71) Специальное конструкторское бюро сейсмического приборостроения (72) В. Л, Беляев, В. Л, Бескоровайный и А. М. Ямпольский (53) 550 ° 83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 482748, кл. G 01 Ч 1/28, -1975.

Станция сейсморазведочная цифровая "Прогресс-2" ° Техническое описание Яд 1,530.010.ТО. - M, Геофизприбор, 1980, с. 15-20, 33-39. (54) ЦИФРОВАЯ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сейсморазведочным станциям с большим динамическим диапазоном регистрируемых сигналов. Цель изобретения — повышение точности регистрации сейсмической информации и надежности за счет введения цифровой коррекции ухода нуля. Введение двоичного счетчика, управляющего работой логической схемы, и цифровых запоминающего и вычитающего устройств повышает точность и надежность в работе станции. 2 ил., 1 табл, 1368838

50

Изобретение относится к сейсмораэведкй, в частности к цифровым сейсморазведочным станциям с большим динамическим диапазоном регистрируемых сигналов.

Цель изобретения — повышение точности регистрации сейсмической информации и надежности работы за счет введения цифровой коррекции ухода нуля.

На фиг. 1 представлена функцио-. нальная схема цифровой сейсморазведочной станции; на фиг. 2 — временная диаграмма сигналов, формируемых устройством управления предлагаемой станции, Цифровая сейсмораэведочная станция содержит предварительные усилители 1, коммутатор 2 каналов, общий для всех каналов усилитель 3 с мгновенной автоматической регулировкой усиления (усилитель МАРУ), состоящий из N последовательно соединенных усилительных ступеней 4, N компараторов 25

5, (N+1) выходных ключей 6 и логической схемы 7 выбора усиления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

8, двоичный счетчик 9, вычитающее устройство 10, запоминающее устройство (ЗУ) 11, магнитный регистратор

12 и устройство 13 управления.

Выходы предварительных усилителей

I соединены с входами коммутатора 2 каналов. Первый выход устройства 13

35 управления подключен к первому управляющему входу коммутатора 2 каналов и счетному входу двоичного счетчика 9, а второй выход соединен с вторым управляющим входом коммутато- 40 ра 2 каналов, с установочным входом двоичного счетчика 9, с управляющим входом логической схемы 7 выбора усиления, с управляющими входами запоминающего устройства 11 и магнитного 45 регистратора 12.

Выход коммутатора 2 каналов соединен с входом первой усилительной ступени 4, являющимся входом усилителя 3, к выходу каждой усилительной ступени 4 подключен вход соответствующего компаратора 5, выход каждого компаратора соединен с cooтветствующим информационным входом логической схемы 7, управляющие выходы которой соединены с управляющими входами соответствующих выходных ключей 6.

Информационный вход первого выходного ключа 6О соединен с входом усилителя 3, информационные входы остальных выходных ключей 6 -6 сое1 динены с выходами соответствующих усилительных ступеней 4„-4, а выходы ключей 6 -6 „ подключены к выходу усилителя 3, соединенному с входом

АЦП 8, выход которого подключен к первому входу вычитающего устройства

10 и информационному входу ЗУ 11, выход которого подключен к второму входу вычитающего устройства 10, выход которого соединен с первым информационным входом магнитного регистратора 12, второй информационный вход которого подключен к информационному выходу логической схемы 7, дополнительный управляющий вход которой соединен с выходом двоичного счетчика 9. При этом запоминающее устройство выполнено на базе оперативного запоминающего устройства.

На временной диаграмме (фиг. 2) сигнал 14 — импульсы служебного интервала и сигнал 15 — импульсы частоты выборок.

Цифровая сейсморазведочная стан" ция работает следующим образом.

Входные сейсмические сигналы усиливаются предварительными усилителями 1 и поступают на входы коммута" тора 2 каналов, который под воздействием управляющих импульсов, формируемых устройством 13 управления, производит поочередное циклическое подключение выходов предварительных усилителей 1 к входу общего для всех каналов усилителя 3. В зависимости от амплитуды каждой выборки, поступающей на вход усилителя 3, осуществляется автоматический выбор максимально допустимого для нее коэффициента усиления, при котором не вознииают нелинейные искажения усиливаемого сейсмического сигнала, Значение выбранного коэффициента усиления логическая схема 7 кодирует цифровым двоичным кодом, который поступает на второй информационный вход магнитного регистратора 12 для записи на магнитную ленту. Усиленная выборка сигнала с выхода усилителя 3 подается на вход АЦП 8, в котором производится измерение ее амплитуды и представление результата измерения в виде цифрового двоичного кода. Выходной код каждой выборки подвергает68838

4 ния импуль сон I 5 „где V — число ус нлительных ступеней 4 усилителя 3.

До прихода импупьса 14 двоичный счетчик 9 находится в нулевом состоянии °

Импульс 14 разрешает работу счетчика

9 в режиме счета входных импульсов

15, поступающих на его счетный вход с первого выхода устройства 13 управ0 ления

3 13 ся цифровой коррекции с целью устра" нения погрешности регистрации, обусловленной наличием напряжения смеще" ния нуля на выходах усилительных ступеней 4 усилителя 3. Коррекция выходного кода производится с помощью ЗУ 11 и вычитающего устройства

10 ° Откорректированный код выборки поступает на первый информационный нход магнитного регистратора 12 для записи на магнитную ленту совместно с кодом усиления данной выборки.

Каждый период квантования входных сигналов предлагаемой станции разделяется на два интервала. В течение служебного интервала осуществляется кодирование напряжений смещения нуля на входе усилителя 3 и на выходах его усилительных ступеней 4 и sanoминание полученных кодов в запоминающем устройстве 11, выборки сигналов на вход усилителя 3 не подаются.

В течение рабочего интервала производится поочередной опрос выходов всех предварительных усилителей 1, усиление выборок сигналов, поступающих на вход усилителя 3 с выхода коммутатора 2 каналов, преобразование выходных выборок усилителя 3 в цифровой двоичный код в АЦП 8, коррекция его выходного кода в вычитающем устройстве 10 и запись скорректированного кода усиленной выборки и кода ее усиления на магнитную ленту в магнитном регистраторе 12.

Длительность служебного интервала определяется стробирующим импульсом 14, формируемым на втором выходе устройства 13 управления и поступающим на установочный вход двоичного счетчика 9, второй управляющий вход коммутатора 2 каналов, управляющий вход логической схемы 7 выбора усиления, а также на управляющие входы ЗУ 11 и магнитного регистратора 12 ° Под воздействием этого импульса вход усилителя 3 заэемляется через коммутатор 2 каналов, логическая схема 7 переключается на анализ состояния выхода двоичного счетчика 9, ЗУ 11 устанавливается в режим записи информации, поступающей с выхода АЦП 8, а магнитный регистратор 12 прекращает запись информации на магнитную ленту.

Импульс 14 по длительности выбирается равным (N+1) периоду следоваВ первом периоде следонания импульсов 15 (перный служебный такт) счетчик 9 остается в нулевом состоянии. Goy воздействием выходного сигнала счетчика логическая схема 7 формирует импульс управления, замыкающий выходной ключ 6д, при этом на информационном выходе логической схе20 мы 7 формируется двоичный код усиления усилителя 3, определяемый номером замкнутого ключа 6 (код О...

°,.О). Напряжение смещения нуля, действующее на входе усилителя 3, через замкнутый ключ 6О поступает на вход АЦП 8 и преобразуется н нем н двоичный цифровой код, который sanoминается в ЗУ 11. Адресом ячейки

ЗУ 11, в которую записывается код

30 напряжения смещения нуля на входе усилителя 3, является код усиления (0...0), поступающий с информационного выхода логической схемы 7 на адресный вход ЗУ 11.

35 Во втором служебном такте счетчик 9 переходит в состояние 0...01, логическая схема 7 формирует управляющий импульс, замыкающий выходной ключ 6 .

Напряжение смещения на выходе первой

40 усилительной ступени 41 кодируется

АЦП 8 и значение кода записывается в ЗУ ll по адресу 0...01, Далее процесс работы предлагаемой станции повторяется во всех последующих слу45 жебных тактах. В последнем (Ч+1) служебном такте счетчик переходит в состояние, соответствующее номеру последней усилительной ступени 4, и логическая схема 7 формирует управляющий импульс, который замыкает выходной ключ 6>. Напряжение смещения нуля на выходе последней усилительной ступени 4ц кодируется АЦП 8 и значение кода записывается в ЗУ 11 по

55 соответствующему адресу. По окончании импульса 14 счетчик 9 устанавливается в нулевое состояние. Все возможные н течение служебного интервала

5 1368838 состояния двоичного счетчика 9, номе- ную ступень 4, выходной сигнал котора замыкаемых при этом выходных клю- рой не превышает пороговый уровень чей 6 и соответствующие им коды уси- компараторов 5, и формирует на одления усилителя 3 (адреса ячеек ном из своих управляющих выходов упЗУ 11) для случая семиступенчатого равляющий импульс, замыкающий выходусилителя МАРУ представлены в табли- ной ключ 6 этой ступени ° Логическая це. Таким образом, к моменту оконча- схема 7 выбора усиления представляния импульса 14 в ячейках ЗУ 11 за- ет собой дешифратор, который каждой писываются цифровые коды напряжений )О комбинации сигналов на ее информацисмещения нуля на входе усилителя 3 онном входе ставит в соответствии и выходах его усилительных ступе- определенное значение ее выходных ней 4, сигналов, используемых для управления выходными ключами 6 усилителя 3. ОдIIo окончании служебного интервала 15 новРеменно на инфоРмационном выходе начинается рабочий интервал периода логической схемы 7 формируется код квантования. С началом рабочего инусиления усилителя 3, соответствуютервала вход усилителя 3 отключается щий номеРУ замкнУтого ключа 6. НомеРа от земли, логическая схема 7 выбора эамыкаемых выходных ключей и соотусиления переключается на анализ со- 20 ветствующие им коды усиления в эавистояния выходов компараторов 5, Зу )) симости от состоЯниЯ выходов компараустанавливается в режим считывания торов 5 в рабочем интервале периода и в магнитном регистраторе )2 разре- квантования представлены в таблице.

1 шается запись на магнитную ленту информации, поступающей на его информа- 25 Выходной сигнал УсилителЯ 3, соционные вход„ с информационного вы- деРжащий УсиленнУ ВХОДНУ выбоРКУ хода логической схемы 7 и выхода вы- и напРЯжение смещениЯ нУлЯ на выходе читающего устройства IO. выбранной усилительной ступени 4, через замкнутый выходной ключ 6 поПод воздействием очередного им- 3О ступает на вход АЦП 8, где преобразупульса 15 коммутатор 2 каналов под- ется в цифровой двоичный код. Этот ключает к входу усилителя 3 выход код имеет погрешность, обусловленную предварительного усилителя ) первого наличием напРЯжениЯ смещениЯ нулЯ на сейсмического канала. Поскольку вход- выходе выбРанной усилительной ступеная выборка усилителя 3 последова35 ни 4 усилителя 3. Устранение этой тельно усиливается его усилительны- погРешности достигаетсЯ коРРекЦией с, п „ и 4 4 ее а пли „ выходного кода АЦП 8 пУтем вычитаниЯ выходе каждой ступени тем больше, из него кода напряжения смещения нучем дальше отстоит эта ступень от ля. Для этого выходной код АЦП 8 входа усилителя 3. На выходе неко- 4О "одаетс" на первыи ход вычитаюЩего торой и всех последующих ступеней устройства 10, а код напряжения смеамплитуда выборки достигает значе- щения нух.я, вызываемый иэ ЗУ 11 по ния, превышающего пороговый уровень соответствующему данной усилительной компараторов 5, подключенных к нх ступени адресу, подается на его втовыходам, и устанавливает соответству 45 Рой вход. Таким обРаэом, на выходе ющие компараторы в состояние логичес- вычитающего устройства 10 формируется кой ")", тогда как компараторы всех скоРРектиРованный коД выбоРки, не предыдущих ступеней остаются в состо- содержащий погРешности, обусловленной янии логического "О". Все возможные наличием напряжения смещения нуля на состояния компараторов 5 для случая

50 выходе выбранной для данной выборки семиступенчатого усилителя с МАРУ усилительной ступени 4. Выходной представлены в таблице для рабочего скорректированный код выборки с выинтервала периода квантования. хода вычитающего устройства 10 поступает на первый информационный

Вь ходные сигналы компараторов 5 вход магнитного регистратора 12 и sa55 подаются на информационные входы ло- писывается на магнитную ленту совмегической схемы 7 выбора усиления, стно с кодом усиления данной выборки, которая определяет наиболее удален- поступающим на второй информационный ную от входа усилителя 3 усилитель- вход магнитного регистратора 12 с,7 !3688 информационного выхода логической схемы 7 выбора усиления усилителя 3.

Аналогичным операциям подвергаются выборки сигналов остальных сей" смических каналов, поочередно посту5 пающие на вход усилителя 3 с выхода коммутатора 2 каналов под воздействием последующих импульсов 15, формируемых устройством 13 управления в течение рабочего интервала данного периода квантования. В последующих периодах квантования цикл работы предлагаемой станции повторяется, Ф О р м у л а и э О б p e т е н и я

Цифровая сейсморазведочная станция, содержащая предварительные усилители, коммутатор каналов, общий для всех каналов усилитель с мгновенной автоматической регулировкой усиления, состоящий из N последовательно соединенных усилительных ступеней, N компараторов, (N+1) выходных ключей и логической схемы выбора усиления, 25 аналого-цифровой преобразователь, магнитный регистратор, запоминающее устройство, вычитающее устройство и устройство управления, при этом выходы предварительных усилителей соединены с входами коммутаторов каналов> первый выход устройства управления подключен к первому управляющему входу коммутатора каналов, второй выход соединен с вторым управля35 ющим входом коммутатора каналов, с первым входом логической схемы выбора усиления и управляющим входом магнитного регистратора, выход коммутатора каналов соединен с входом первой усилительной ступени, явля-:— ющимся входом усилителя с мгновенной автоматической регулировкой усиления, к выходу каждой усилительной ступени подключен вход соответствуюwего компаратора, выход каждого ком38 паратора соединен с соответствующим входом логической схемы выбора усиления, (N+I) выходы которой соединены с управляющими входами соответствующих выходных ключей, выходы которых подключены к выходу усилителя с мгновенной автоматической регулировкой усиления, соединенному с входом аналого-цифрового преобразователя, последний выход логической схемы выбора усиления соединен с вторым информационным входом магнитного регистратора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точноСти регистрации сейсмической информации и надежности работы сейсмораэведочной станции, в нее введен двоичный счетчик, а запоминающее и вычитающее устройства выполнены в цифровом виде, причем информационный вход первого выходного ключа подключен к входу усилителя с мгновенной автома-.ической регулировкой усиления, информационные входы остальных выходных ключей соединены с выходами соответствующих усилительных ступеней, счетный и установочный входы двоичного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам устройства управления, а выход счетчика соединен с последним входом логической схемы выбора усиления, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу вычитающего устройства и к информационному входу запоминающего устройства, адресный вход которого соединен с последним выходом логической схемы выбора усиления, а управляющий вход подключен к второму выходу устройства управления, выход запоминающеro устройст" ва соединен с вторым входом вычитающего устройства, выход которого подключен к первому информационному входу магнитного регистратора.

1368838

Замыкаемый

Код усиления усилителя 3 (адрес ячейки ЗУ) Состояние выходов компараторов 5

Состояние двоичного счетчика 9

Значе-, ние им выходной ключ 6 пульса

2 р 3р з 6

6о

6 бэ.Х Х

1 1 ! 1

6, 6„

6

6 б

6 ч

0 0 0 Х Х Х Х Х Х Х

0 0 1 Х Х Х Х Х Х Х

0 1 0 Х Х Х Х Х Х Х

0 1 1 Х Х Х Х Х Х Х

0 0 Х Х Х Х Х Х . Х

1 0 1 Х Х Х Х Х Х Х

1 1 0 Х Х Х Х Х Х Х

I 1 1 Х Х Х Х Х

0 0 0 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 1 1 - 1 1

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

П р и м е ч а н и е. Х вЂ” безраэличное состояние компаратора.

0 0

0 I 0

0 I 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 I 0

1 1 1

1368838

Составитель Д. Заргарян

Техред M.Äèäûê

Корректор Н, Король

Редактор И. Шулла

Заказ 289/49 Тирам 522

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Узгород, ул. Проектная, 4