Вибрационный источник сейсмических сигналов

 

Изобретение относится к сейсмической разведке, к вибрационным источникам сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение разрешающей способности путем улучшения соответствия выходного сигнала исходному управляющему сигнапу. В источнике инерционная и опорная массы взаимодействуют между собой через рабочее твердое тело, которое является по отношению к этим массам источником вынуждающей силы и носителем программы их относительного движения. При этом параметры волнообразной поверхности твердого тела определяют форму и амплитуду относительного движения масс, а скорость вращения твер дого тела - его частоту. Кроме того, с целью повышения долговечности путем снижения нагрузки на оси роликов качения контактирующих с поверхностью твердого тела, ролики уложены в каждую из впадин волнообразной поверхности рабочего тела. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 9 сл 4 СО 4;аь СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ш 4 G 01 V 1/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3896524/24-25 (22) 21.03 ° 85 (46).30.10.88. Бюл, М - 40 (7!) Главное тюменское производственное геологическое управление "Главтюменьгеология" (72) Л. Н. Кабаев (53) 550. 83 (088. 6) (56) Шнеерсон М.Б., Майоров В.В.

Наземная сейсморазведка с невзрывтыми источниками колебаний. М.: Недра, 1980, с. 95-96.

Чичинин И.С. Вибрационное излучение сейсмических волн. М.: Недра, 1984, с. 187-191.

Шнеерсон М.Б., Майоров В.В. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний. М.: Недра, 1980 с.91-95.

„„SU„„1434380 д1 (54) ВИБРАЦИОННЬЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ГЛЛ1ЛПОВ (57) Изобретение относится к сейсмической разведке, к вибрационным ис-. точникам сейсмических сигналов. Цель изобретения — повьпнение разрешающей способности путем улу ппения соответствия выходного сигнала исходному управляющему сигналу. В источнике инерци. онная и опорная массы взаимодействуют между собой через рабочее твердое тело, которое является по отношению к этим массам источником вынуждающей силы и носителем программы их относительного движения. При этом параметры волнообразной поверхности твердого тела определяют форму и амплитуду относительного движения масс, а скорость вращения твердого тела—

его частоту. Кроме того, с целью повьппения долговечности путем снижения нагрузки на оси роликов качения контактирующих с поверхностью твердого тела, ролики уложены в каждую из впадин волнообразной поверхности рабочего тела. 1 з.п. ф-лы, 7 ип.

1434380

Изобретение относится к сейсморазведке, а именно к вибрационным источникам сейамических сигналов, применяемым при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности путем улучшения соответствия выходного сигнала исходному управляющему сигналу, На фиг.l приведена структурная схема вибрационнаго источника сейсмических сигналов и возбудитель вибраций; . на фиг. 2 — вариант исполнения возбудителя вибраций, разрез на 15 фиг.3 — опорная масса, общий вид с вырезом; на фиг.4 — рабочее тело, 1 общий вид с вырезом; на фиг.5 — инерционная масса, общий вид„на фиг.6 схема работы датчика фиксированной фазы; на фиг.7 — схема логического блока.

Вибрацианный источник сейсмических сигналов состоит иэ источника 1 постоянного электрического напряжения, управляемого силового преобразователя 2, электродвигателя 3 постоянного тока, редуктора 4, возбудителя 5 вибраций, содержащега опорную массу 6, состоящую иэ нижней 7 и верх-3ц ней 8 огарных плит, жестко связанных между собой с возможностью регулирования расстояния центральной цилиндрической стойкой 9 и пластинами 109 соединяющими края опорных плит 7 и 8 и образующими цилиндрическую поверхность 11 с окном 12. Верхняя опорная. плита 8 снабжена источником 13 света и фототранзисторам 14 датчика 15 фиксированной фазы, разделенных зазором 4Q

16. На центральную цилиндрическуюстойку 9 опорной массы 6 насажена свободно без вращения инерционная мас. са 17 в виде стального цилиндра с осевым отверстием, торцовые поверх-ности которого снабжены коническими роликами 18 качения, вращающимися на закрепленных в инерционной массе осях 19. Рабочее тело 20 выполнено в виде легкой цилиндрической обоймы

21, охватывающей своими основаниями верхний 22 и нижний 23 цилиндрические диски с осевым отверстием, внутренние -.îðöîâûå поверхности которых имеют волнообразный профиль, изменяю- 5< щийся по синусоидальному закону па окружности диска. Вдоль верхней кромки т ллиндрической обоймы 21 закреплен кольцевой экран 24 датчика 15 фиксираР „= m„2 ii f (t) h, где Г„„„„максимальная сила, развиваемая нибраисточником, Н; величин а инерционно и масm сы, кг. ванной фазы с возможностью поворота вокруг сваей аси, выполненйый в виде цилиндрической кольцевой проверхнасти с отверстиями 25. На внешней боковой поверхности цилиндрической обоймы 21 размещена ведомое кинематическое звена 26 механизма передачи вращательного движения редуктора 4. В зазорах между рабочим телом 20 и верхней 8 и нижней 7 опорными. плитами опорной массы 6 расположены упорные подшипники 27. Нижняя опорная плита 7 жестко связана. с излучающей платформой

28, находящейся в постоянном контакте с грунтом 29 . Си ст ем а сл едящего упр авления включает в себя задающий цифровой генератор 30 управляющего сиг" нала развертки, преобразователь 31 сигнала развертки в управляющее напряжение, преобразователь 32 сигнала развертки ва временную последовательность фиксированной фазы колебаний сигнала развертки, преобразователь

33 сигнала развертки в значения скорости вращения (линейной или угловой) рабочего тела 20, запоминающее уст-. ройства 34 управляющего напряжения, запоминающее устройство 35 временной последовательности фиксированной фазы, запоминающее устройство 36 значений скорости вращения элемента 20 и датчик 37 скорости вращения рабочега тела 20, кампаратор 38, блок 39 сравнения, устройство 40 ввода коррекции управляющего сигнала, Логический блок содержит элементы HE 41, И 42 и ИЛИ 43.

Число И гребней (впадин) цилиндрического диска определяется по формуf(t} ле N = - -- где f (t) — частота сиг9 нала развертки, 1/с; п — число оборотов цилиндрического диска, 1/с.

Выбранное па этой зависимости число гребней (впадин) позволяет при ограниченном числе оборотов цилиндрического диска получить требуемые час" таты сигнала развертки.

Высота гребня или впадины цилиндрических дисков h определяется из условия

1434380 где V(t) — линейная скорость, м/с;

R — радиус вращения цилиндрической обоймы функционального элемента, м.

С выхода преобразователя 33 значения скорости V(t) поступают на вход запоминающего устройства 36.

По получении команды на начало работыуправлякшее напряжение U(t) с выхода запоминающего устройства 34 начинает поступать на вход управляемого силового преобразователя 2, который преобразует постоянное напряжение U источника 1 в напряжение U(t) питания электродвигателя 3 в соответствии с управляющим напряжением U(t) .

Питающее напряжение U(t} поступает на электродвигатель 3, который через редуктор 4 и ведомое кинематическое звено 28 вращает рабочее тело 20 возбудителя 5 вибрации, в результате чего инерционная масса 17 начинает совер»:»ать вертикальние возвратнопоступательные движения, обкатывая своими роликами 18 волнообразные поверхности цилиндрических дисков 22 и 23, при этом частота колебательных движений инерционной массы 17 находится в прямой зависимости от скорости вращения рабочего тела 20, а амплитуда - от выссты гребня (глубины впадины) волнообразной поверхности цилиндрических дисков 22 и 23. Возникающие при колебательных движениях инерционной массы 17 динамические силы через цилиндрические диски 22, 23 и упорные подшипники 27 передаются поочередно то нижней 7, то верхней 8 опорным плитам, жестко соединенным с излучающей платформой 28, через которую динами35 где U(t) — управляющее напряжение.

К вЂ” суммарный коэффициент передаточной функции механизма преобразования.

Под нормализованным (расчетным) режимом работы виброисточника понимается работа виброисточника при неизменной в процессе сеанса излучения заданной нагрузочной характеристи- 45 ке грунта.

С выхода преобразователя 31 Уп равляющее напряжение U(t) поступает на вход запоминающего устройства 34.

Одновременно сигнал развертки f(t) с выхода цифрового генератора ЗО поступает на вход преобразователя 32, где он преобразуется во временную последовательность t(cp) фиксированной фазы колебаний сигнала развертки, определенную для нормализованного

55 режима работы виброисточника. С выхода преобразователя 32 эта временная последовательность t(q) поступаДля более равномерного распределения нагрузки на опорные плиты опорной массы, центрирования инерционной массы относительно центральной ци5 линдрической стойки опорной массы количество роликов качения инерционной массы должно быть не менее четырех на каждом торце. Увеличение количества роликов до количества впадин волнообразных поверхностей цилиндрических дисков позволяет снизить нагрузку на ось ролика качения, что в свою очередь, позволяет уменьшить его радиус и расширить частотный диапазон виброисточника.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал развертки f (t), представляющий собой электрическое колебание 2Q с изменяющейся во времени по заданному закону частотой, с выхода задающего цифрового генератора 30 посту. пает на вход преобразователя 31, где он преобразуется в управляющее напря-25 жение Б(С), изменяющееся во времени пропорционально изменению частоты в сигнале развертки и определенное для нормализованного режима работы виброисточника с известной передаточной 3Q функцией механизма преобразования энергии источника 1 в колебания излучающей платформы 28 по формуле ет на вход -»апом»»»:ающего устройства

Зэ.

Одновременно сигнал развертки f(t) с выхода ц»»фрового генератора 30 поступает на вход преобразователя 33, где он преобразуется в значения скорости вращения V(t) (линейной или угловой) рабочего тела 20, изменяющиеся во времени пропорционально изменению частоты в сигнале развертки и определенные для нормализованного режима работы виброисточника с заданными параметрами функционального элемента по формуле

1434380 ческие нагрузки передаются грунту

29, постоянно находящемуся в контакте с платформой 8.

При выполнении условия о неяэмен5 ности сопротивления нагрузки (нагрузочной характеристики грунта) колебания излучающей платформы 28 происходят в соответствии с колебаниями сигнала развертки. Однако иэ-за нели- 10 .нейности нагрузочной характеристики ,грунта 29 фактическая скорость вра цения V(t) рабочего тела 20 в про цессе работы виброисточника может, отклоняться от V(t) рассчитанной для r, нормализованного режима работы, что приводит к отклонению час .. :оты и фа зы излучаемых колебаний от частоты и фазы колебаний исходного управляюще;ro сигнала развертки. 20

Компенсация частотно-фазовых иска,жений выходного сигнала вяброисточника, происходящих из-з а нелинейности ,нагрузочной характеристики грунта, происходит следующим образом. Дат- 25 чик 37 скорости вращения постоянно ,выдает значения мгновенной скорости . V(t)+ рабочего тела 20; Эти значения поступают на один из входов компаратора 38, на другой вход которого из - g0 запоминающего устройства Çá поступает .

:расчетное для данного момента време ни значение скорости вращения рабочего тела 20. Компаратор 38 сравнивает значения фактической и расчетной скоростей и при их несовпадения выра:батывает сигнал Q 11(Ч), пропорционапьный величине рассогласования, который через устройство 40 ввода коррекции поступает на вход управляемого силового преобразователя 2 и корректирует управляющее напряжение U(t), сводя расхождение к нулю и компенсируя частотные искажения выходного сигнала виброисточника. 45 дпя компенсации фазовых искажений выходного (излучаемого) сигнала датчик 15 фиксированной фазы выдает дискретные (импульсные) сигнэлы о моментах времени прохождения инерцион-. 50 ной массой 17 определенной фиксированной фазы совершаемых ею колебательных движений (например и/2). Этот дискретный сигнал t(q} < поступает на один из входов блока 39 сравнения, на другой вход которого из запоминающего устройства 35 поступает сигнал

t(y} о расчетном времени прохождения инерционной массой 17 той же фиксированноя фазы колебаний. В случае несовпадения моментов прохождения сигналов блок 39 сравнения вырабатывает сигнал Ь П((), пропорциональный величине расхождения, который через устройство 40 ввода коррекции поступает на вход управляемого силового преобразователя 2 и корректирует управляющее напряжение U(t) так, чтобы свести расхождение к нулю, за счет чеГО происходит компенсация фазовых искажений выходного сигнала. Цепь компенсации фазовых искажений наделена приоритетом по отношению к цепи компенсации частотных искажений „реализуемом в логическом блоке устройства 40 ввода коррекции, который запрещает прохождение корректирующего сигнала ЬБ(Ч) цепи компенсации частотных искажений на вход управляемого силового преобразователя 2, если в цепи компенсации фазовых искажений действует сигнал коррекции фазы 613(ц)

Пример осуществления логического блока с такой функцией показан на фиг.7.

Изобретение позволит повысить разрешающую способность вибрационной сейсморазведки за счет болыпего соответствия излучаемого, выходного, и управляющего сигналов виброисточника.

Оно позволяет отказаться от требования медленного линейного изменения частоты в управляющем сигнале развертки, обязательного при использовании известных вибрационных источников, и задавать управляющий сигнал р аз в ер т ки с любым з ако но м из мен ения частоты, эа счет чего может быть сокращено время сеанса излучения и тем самым повьппена производительность вибрационной сейсморазведки.

Формула иэ об рете ния

1. Вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий источник энергии, управляемый силовой преобразователь, возбудитель вибрации, включающий инерционную и опорную ма" сы, ко нт акт ирующие с р аз меще иным между ними рабочим телом, излучающую платформу, жестко связанную с опорной массой, и систему следящего управления, отличающийся тем, что, с целью повьпчения разрешающей способности путем улучшения соответ ствия выходного сигнала исходному управляющему сигналу, рабочее тело

I434380

26

27 выполнено в виде двух жестко связанных между собой цилиндрических дисков, имеющих на обращенных друг к другу торцах параллельные волнообразные проФипи 1 у которых. расстояния между гребнями в сечениях цилиндром произвольного радиуса, соосного с дисками, пропорциональны радиусу секущего цилиндра, снабженных ведомым кинематическим звеном вращательного движения и посаженных с воэможностью относктельных вращения и возвратнопоступательного перемещения на непод. вижную стойку, инерционкая масса выполнена в виде цилиндра, посаженного иа неподвижную стойку соосно с дисками с возможностью возвратно-посту1 пател ьного перемещения по ней, на торцах которого на осях закреплены ориентированные радиально элементы

5 качения контактирующие с волнообразЮ ным профилем цилиндрических дисков, установленных с возможно стью поворо та относительно опорной мяссы, выполненной в виде нижней и верхней опорных плит, жестко связанных с неподвижной стойкой.

2. Источник по п.1, о т л и ч а ив шийся тем, что, с целью повьпчения долговечности путем снижения нагрузки на оси элементов качения, элементы качения уложени в каждую иэ впадин волнообразного профиля цилиндрических дисков, 143ч380

9 В 27 75

Б g 28 24

2З

glue. 9

13! 434380

Фие.б

Фиг. 5

Составитель Н. Чихладзе

Редактор И.Рыбченко Техред Л. Сердюкова Корректор Л, Пилипенко

Заказ 5551!48 Тираж 522 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Г!роектнля, 4