Устройство для определения моментов прихода отраженных от дна сигналов

 

Изобретение относится к геоакустическим и сейсмическим методам разведочной и предназначено для использования в звуковых геолокаторах и аппаратуре, определяющей по параметрам отраженных от дна сигналов физические свойства и тип грунтов, например грунтов дна водоема (морей, рек, озер), бесконтактным способом. Для расширения функционапьньпс возможностей устройства путем получения информации о полярности первого вступления отраженного от грунта дна сигнала и устранения недостоверности распознавания типа донного грунта при перемене полярности первого вступления отраженного от грунта сигнала на отрицательную в устройство введены второй компаратор отраженных сигналов, инвертор, две схемы ИЛИ, два триггера, два формирователя импульсов и индикатор знака первого вступления. 2 ил„ ю ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) (5П 4 G 01 Ч 1 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г11 1.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3860954/24-25 (22) 07,01,85 (46) 23.01.88. Бюл. Ф 3 (71) Научно-производственное объединение по рудной геофизике "Рудгеофизика" (72) Б.В.Рядов, А.Ю.Глушков и В.Н.Захаров (53) 550.834.622 (088,8) (56) Патент США Ф 3555499, кл. 340-3, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1067949, кл. G 01 Ч 1/38, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И)МЕНТОВ ПРИХОДА ОТРАЖЕННЫХ ОТ ДНА СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к геоакустическим и сейсмическим методам разведочной геофизики и предназначено для использования в звуковых геолокаторах и аппаратуре, определяющей по параметрам отраженных от дна сигналов физические свойства и тип грунтов, например грунтов дна водоема (морей, рек, озер), бесконтактным способом. Для расширения функциональных возможностей устройства путем получения информации о полярности первого вступления отраженного от грунта дна сигнала и устранения недостоверности распознавания типа донного грунта при перемене полярности

I первого вступления отраженного от грунта сигнала на отрицательную в устройство введены второй компаратор отраженных сигналов, инвертор, две схемы ИЛИ, два триггера, два формирователя импульсов и индикатор знака первого вступления. 2 ил.

1 1368840

Изобретение относится к геоакусти- от дна сигнала (фиг.2в) на время ческим и сейсмическим методам разве- t3, т.е. на ширину упреждающего вредочной геофизики и предназначено для менного окна. По заднему фронту имиспользования в звуковых геолокато- пульса t (фиг.26) запускается форми6 L рах и аппаратуре аналогового или ана- рователь 4 времени анализа шумов, лого-цифрового типа, определяющих на выходе которого формируется импо параметрам отраженных от дна сиг- пульс времени анализа шумов 4 налов физические свойства и (или) (фиг ° 2г). Этот импульс, в течение котип грунтов, например грунтов дна 10 торого производится анализ шумов, е водоема (морей, рек, озер), бескон- предшествующих отраженному сигналу, тактным способом. заканчивается до прихода сигнала, Целью изобретения является расши- отраженного от дна. рение функциональных возможностей Импульс с выхода формирователя устройства путем получения информа- lr„ поступает на вход управления ключа ции о полярности первого вступления 5 анализа шумов и открывает его. Наотраженного от грунта дна сигнала и пряжение шумов (фиг,2в) с входной устранение недостоверности распазна- клеммы 8 поступает на задатчик 7 вания типа донного грунта при пере- отношения сигнал/шум, где оно усилимене полярности первого вступления 20 вается в установленное в задатчике отраженного от грунта сигнала на от- 7 отношения сигнал/шум число раэ рицательную. (1,5-10). С выхода задатчика 7 усиНа фиг.l представлена функциональ- ленный шум поступает через ключ 5 ная схема устройства для определения анализа шума на вход пикового детекмоментов прихода отраженных от дна 25 тора 6 анализа шумов, где амплитудное сигналов; на фиг.2 — временные диа- значение шума запоминается, а затем граммы работы устройства. в качестве порогового уровня 0„ р

Устройство (фиг.I) содержит блок (фиг,2в и е) подается на входы ком1 управления, временной селектор 2 параторов 3 и ll отраженных сигналов. к отраженных сигналов, первый компара- ЗО На вход компаратора 3 отраженных сигтор 3 отраженных сигналов, фор- налов входные сигналы (фиг.2в) помирователь 4 времени анализа шумов, ступают непосредственно, а на вход -; ключ 5 анализа шумов, пиковый детектор компаратора 11 отраженных сигналов

6 анализа шумов, задатчик 7 отношения через инвертор 10 (фиг.2е). На выхосигнал/шум, входную клемму 8, выход- 35 дах компараторов 3 и Il в течение ную клемму 9, инвертор 10, второй ком- времени t (фиг,26) формируются импаратор ll отраженных сигналов, первый пульсы (фиг,2д и ж соответственно), триггер 12, второй триггер 13, первый длительность которых соответствует формирователь 14 импульса, второй времени превышения сигналами на вхоформирователь 15 импульса, индикатор 40 дах компараторов оставшегося к этому

16 знака первого вступления, первую моменту на пиковом детекторе 6 ана17 и вторую 18 схемы ИЛИ. лиза шумов порогового уровня, величина которого определяется постоянУстройство работает следующим обра ной времени разряда пикового детекзом. 45 тора 6 анализа шумов (,например, можТактовый импульс (фиг.2а), посту- но выбрать постоянную времени такую, пающий из блока 1 управления в момент чтобы в течение одного такта работы излучения импульса упругих колебаний пороговый уровень уменьшался в 1,2 в водную среду, запускает временной 5 раз). селектор 2 отраженных сигналов. Вре- 5О В течение времени анализа шумов менной селектор 2 на основании изме- t (фиг ° 2г),напряжение на входе пиренного и эапомненнего в предыдущем кового детектора 6 анализа шумов такте работы значения t< (фиг.26) превышает напряжение входного сигнавременного интервала от момента по- ла в число. раз, равное коэффициенту ступления тактового импульса до момен- 55 усиления, установленному в задатчик та прихода отраженного от дна сигнала 7 отношения сигнал/шум. После окончаформирует импульс t< (фиг.26), эад- ния времени анализа шумов t< на вхоний фронт которого в текущем такте ды компараторов 3 и 11 поступает наопережает момент прихода отраженного пряжение U „ р с пикового детектора

3 13

6 анализа шумов. Первое вступление (первая полуволна) отраженного от дна сигнала в зависимости от типа донного грунта может иметь как положительную полярность (на фиг.2в, "+"), так и отрицательную полярность (на фиг.2в, "-"). В момент превышения отраженным сигналом порогового уровня 0„ р на выходах компараторов 3 и ll формируются импульсы (фиг.2д и ж), длительность которых соответствует времени превышения положительными полуволнами отраженного сигнала порогового уровня. В случае положительной полярности первого вступления отраженного сигнала первым по первому вступлению отраженного сигнала срабатывает компаратор 3 (фиг,2д), В случае отрицательной полярности первого вступления отраженного сигнала первым по первому вступлению отраженного сигнала срабатывает компаратор 11 (фиг.2ж). Импульсы (фиг.2д) с выхода компаратора 3 поступают на вход синхронизации триггера 12 О-типа, а импульсы (фиг.2ж) с выхода компаратора ll — на вход синхронизации триггера 13 также P-типа.

Временная селекция отраженного от дна сигнала осуществляется следующим образом.

Импульс длительностью t 2 (H ° 26) с выхода временного селектора 2 отраженных сигналов поступает на первый вход схемы ИЛИ 17, на второй вход которой поступает импульс длительностью (фиг,2г) с выхода формирователя 4 времени анализа шумов. В течение импульса, имеющего длительность, равную сумме t < и С, и формируемого на выходе схемы ИЛИ 17, триггеры 12 и 13 по установочным входам удерживаются в исходном (нулевом) состоянии и не срабатывают от поступающих на их входы синхронизации импульсов с выходов компараторов 3 и 11. Длительность импульса t (фиг,2г) выбирается таким образом, что он заканчивается эа несколько миллисекунд до прихода отраженного от дна сигнала, и к моменту появления отраженного от дна сигнала триггеры 12 и 13 растормаживаются и подготавливаются к работе ° В случае положительной полярности первого вступления отраженного сигнала импульс (фиг.2Д) с выхода компаратора 3 опрокидывает триггер 12. при этом импульс (фиг.2и) с

4 инверсного выхода триггера )2 поступает на информационный вход (вход О) триггера 13 и блокирует сраба,тывание последнего от следующих позднее импуль- .

5 сов (фиг.2ж) с выхода компаратора 11.

По переднему фронт1 импульса (фиг.2и) с выхода триггера 12 формирователь

l4 импульса вырабатывает импульс (фиг.2к), поступающий через схему

ИЛИ 18 на выходную клемму 9 устройства (фиг.2н) и соответствующий моменту прихода отраженного от дна сигнала.

В случае отрицательной полярности первоГо вступления отраженного сигнала импульс (фиг.2ж) с выхода компаратора 11 опрокидывает триггер 13,при этом ипульс (фиг,2л) с инверсного выхода триггера 13 поступает на информационный вход (вход p) .триггера

12 и блокирует его срабатывание от следующих позднее импульсов (фиг.2д) с выхода компаратора 3.

По переднему фронту импульса (фиг.2л) с выхода триггера 13 формирователь 15 импульса вырабатывает импульс (фиг.2м), поступающий через схему ИЛИ 18 на выходную клемму 9 устройства (фиг ° 2н) и соответствующий моменту прихода отраженного от дна сигнала. Импульсы с выхода схемы ИЛИ IS также поступают на вход временного селектора 2 для формирования совместно с тактовым импульсом (фиг.2а) временного интер35 вала t< (фиг.2б) текущей реализации, т.е. временного интервала от момента излучения до момента приема отраженного от дна сигнала. Первоначальная

40 установка временного интервала производится вручную, исходя из визуальных наблюдений на экране осциллографа отраженного от дна сигнала или на основании данных эхолота. Вы45 ходные ипульсы триггеров 12 и 13 поступают на индикатор 16 знака первого встчпления (например, светодиоды) и индицируют знак первого вступления отраженного от дна сигнала. Импульсы

50 с выходов триггеров 12 и 13 могут также поступать на регистрирующее устройство и записываться в едином временном масштабе, например, с сейсмоакустическим разрезом дна.

При пропуске отраженного от дна

55 сигнала, т.е. если отраженный сигнал оказался меньше порогового уровня, в следующем такте работы временной интервал С 2 автоматически устанав5 . 13Ь88 ливается по хранящемуся в ячейке памяти временного селектора 2 значению предыдущего такта работы. Если отраженный от диа сигнал выделен, то код временного интервала t предыду5 щей реализации стирается из ячейки памяти временного селектора 2 и в нее переписывается код временного интервала t < текущей реализации. Если пропуск отраженного от дна сигнала происходит в течение нескольких наперед заданных тактов работы, то временной селектор 2 выдает сигнал сбоя работы аппаратуры.

Использование новых элементов второго компаратора отраженных сигналов, инвертора, двух схем ИЛИ, двух триггеров, двух формирователей импульсов и индикатора знака первого вступления, соединенных соответствующим образом, отличает предлагаемое устройство от известного, так как позволяет расширить функциональные возможности путем получения информации о полярности первого вступления отраженного от грунта дна сигнала, а также устраняЕт недостоверность распознавания типа донного грунта при перемене положительной полярности первого вступления отраженного от грунта сигнала на отрицательную.

Формула изобретения

Устройство для определения моментов прихода отраженных от дна сигна35 лов, содержащее блок управления, временной селектор отраженных сигналов, по первому Входу соединенный с блоком управления, компаратор отражен40 ных сигналов, по входу соединенный с входной клеммой, формирователь времени анализа шумов, по входу соединенный с временным селектором отраженных сигналов, пиковый детектор анализа шумов, по выходу соединенный с компаратором отраженных сигналов, ключ

40 6 анализа шумов, по входу управления соединенный с формирователем времени анализа шумов, а по выходу — с входом пикового детектора анализа шумов, и задатчик отношения сигнал/шум, по входу соединенный с входной клеммой, а по выходу с сигнальным входом ключа анализа шумов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем получения информации о полярности первого вступления отраженного от грунта дна сигнала и устранения недостоверности распознавания типа донного грунта при перемене полярности отраженного от грунта сигнала, в него введены инвертор, вход которого соединен с входной клеммой, второй компаратор отраженных сигналов, по первому входу соединенный с выходом инвертора, первая схема ИЛИ, по первому входу соединенная с выходом временного селектора отраженных сигналов, а по второму входу соединенная с выходом формирователя времени анализа шумов, первый и второй триггеры, установочные входы которых соединены с выходом первой схемы ИЛИ, а входы синхронизации — с выходами первого и второго компараторов отраженных сигналов соответственно, информаци-нный вход первого триггера соединен с инверсным выходом второго триггера, а информационный вход вто" рого триггера соединен с инверсным выходом первого триггера, первый и второй формирователи, по входам соединенные с прямыми выходами триггеров соответственно, вторая схема ИЛИ, по входам соединенная с выходами формирователей, а по выходу — с вторым входом временного селектора отраженных сигналов и с выходной клеммой устройства, и индикатор знака первого вступления, по входам соединенный с прямыми выходами триггеров.

Фиг I

ll

Рг

7d

Ре

U.7М

Л/

Ь

Zn

Ри

Составитель В.Крутин

Техред M. Дидык

Корректор Л.Пилипенко

Редактор И.Шулла

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Заказ ?89/49

Производственно-полиграфическое предприятие, г..жгород, ул. р ч П оектная 4