Устройство для обнаружения и регистрации сейсмических и сейсмоакустических сигналов

 

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для обнаружения и регистрации сейсмических и сейсмоакустических сигналов при низком отношении сигнал/помеха. Цель изобретения - повышение надежности обнаружения сейсмических и сейсмоакустических сигналов. Устройство позволяет повысить разрешающую способность систем обиаругкения и регистрации сейсмических и сейсмоакустнческих сигналов путем выделения и исключения из входного сигнала составляющей его шумовой помехи. Это достигается введением в тракт измер-зния адаптивного порогового значения уровня сигнала и фильтрацией превышения порогового входного сигнала системой, состоящей из двух временнь1х дискриминаторов, в первом из которых распознаются и исключаются из дальнейшего анализа импульсные помехи , а во втором выделяется задержанная логическая величина огибающей входного сигнала. Кроме того, для исключения местных помех использован блок сравнительного анализа. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Р С/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU 3434383 A i (51) 4 G 01 V i /24

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4192716/25-25 (22) 09. 02.87 (46) 30. 10.88. Бюл. Ф 40 (75) Д.И.Самсонов (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1233066, кл. С 01 V 1/24, 1983.

Мишаткин В.И. Цифровая регистрация сильных движений. — В кн.: Аппаратура, методы и результаты сейсмометрических наблюдений. M. Наука, 1979, с. 30-33. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И

РЕГИСТРАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ И СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для обнаружения и регистрации сейсмических и сейсмоакустических сигналов при низком отношении сигнал/помеха.

Цель изобретения — повышение надеж-!

Изобретение относится к сейсмометрии, и может быть использовано для обнаружения и регистрации сейсмических и сейсмоакустических сигналов при низком отношении сигнал/помеха.

Цель изобретения — повышение надежности обнаружения сейсмических и сейсмоакустических сигналов.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для обнаружения и регистрации сейсмоакустических сигналов; на фиг. 2 — схема обнаружения сигнала; на фиг. 3 — схема разреше- ния регистрации; на фиг. 4 — схема

;управления, I ности обнаружения сейсмических и сейсмоакустических сигналов. Устройство позволяет повысить разрешающую способность систем обнаружения и регистрации сейсмических и сейсмоакустических сигналов путем выделения и исключения из входного сигнала составляющей его шумовой помехи. Это достигается введением в тракт измерения адаптивного порогового значения уровня сигнала и фильтрацией превышения порогового входного сигнала системой, состоящей из двух временных дискриминаторов, в первом из которых распознаются и исключаются из дальнейшего анализа импульсные помехи, а во втором выделяется задержанная логическая величина огибающей входного сигнала. Кроме того, для исключения местных помех использован блок сравнительного анализа. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для обнаружения и регистрации сейсмоакустических сигналов. С содержит коммутатор 1 каналов, входы QO которого соединены с выходами усили- (А) телей сейсмоакустических приемников соответствующих каналов (не обозначены), а выход — с входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 2, выходы знака и кода которого подклю;

3ь чены к входам блока 3 промежуточной памяти, выход которого соединен с входом регистратора 4 сейсмосигнала, а выход кода АЦП 2 — с входом схемы

5 обнаружения сигнала, установочные входы и выходы которой подключены к

143438 выходам и входам оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 6 соответственно, вход адреса которого соединен с входом управления комму5 татора 1 каналов и дополнительным выходом номера канала схемы 7 управления управляющим входом регистратора 4, первый выход которой подключен к входу запуска АЦП 2 и к первому входу схемы 5 обнаружения, второй выход — к входу разрешения записи ОЗУ 6, а третий — к первому входу схемы разрешения регистрации 8, второй и третий входы которой соединены с первым и вторым выходами схемы

5 обнаружения, выход — с входом разрешения регистратора 4, а четвертый вход совместно с входом схемы 7 управления и с дополнительным входом стробирования регистратора подключен к третьему выходу схемы 5 обнаруже-! ния, второй вход которой совместно ! с тактовым входом блока 3 промежуточной памяти подключен к выходу готовности АЦП 2.

Схема 5 обнаружения сигнала сос". тоит из цифрового интегратора 9, вход которого, совместно с входом схемы 10 сравнения является входом схемы 5 обнаружения, а гыход подключен к второму входу схемы l0 сравнения, выход которой соединен с входом сброса первого счетчика-делителя l1„

1 выход переноса которого подкпючен к

35 его входу запрета счета,. входу инвертора 12, выход которого является первым выходом схемы 5 обнаружения, и входу сброса второго счетчика 13, выход переноса которого является вторым выходом схемы 5 обнаружения и соединен с его входом запрета счета, установочным входом схемы 5 обнаружения сигнала являются объединенные в шину установочные входы, а установочным выходом — выходы интегратора 9, счетчика 11 и счетчика

13, первым входом схемы 5 обнаружения являются соединенные вместе входы установки триггера 9, счетчика 11 и

50 счетчика 13, а вторым — их синхровхо, 1 ды соединенные с первым входом. элемента И 14 и с входом элемента 15 задержки, выход которого подключен к второму входу элемента И 1 >,Hûõoä

55 которого является третьим выходом схемы 5 обнаружения сигнала.

Схема 8 разрешения регистрации сейсмосигнала состоит из первого

4 триггера 16, вход сброса которого является первым входом схемы разрешения 8 регистрации, подключенным к счетному входу третьего счетчика 17, первому входу второго элемента. И 18 и входу сброса четвертого счетчика

19, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И 18 и через второй инвертор 20 — с первым входом третьего элемента И 2 1, второй вход которого является третьим входoM ñõåìû 8 разрешения, выход подключен к счетному входу четвертого счетчика 19, а третий вход является четвертым входом схемы 8 разрешения и соединен с синхровходом первого триггера 16, П-вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 22, первый вход которого является вторым входом схемы 8 разрешения, а второй соединен с выходом первого триггера 16 и с третьим входом второго элемента

И 18, выход которого подключен к входу сброса третьего счетчика 17 и . входу установки второго триггера 23, вход сброса которого соединен с выходом третьего счетчика,17 а выход является выходом схемы разрешения регистрации.

Схема 7 управления содержи . счетчик-делитель. 24, выход содержимого которого является выходом номера канала схемы 7 управления, а вьглод переноса ее третьим выходом, подключенным к входу сброса триггера 25, задающий генератор 26, выход триггера 25 соединен с входом первого элемента

И 27, а инверсный выход — с входом сброса счетчика 24, счетный вход которого совместно с входами первого элемента 28 задержки и инвертора 29 подключен к выходу второго элемента

30 задержки, вход которого является входом схемы 7 управления и соединен с первым входом второго элемента

И 31, второй вход которого соединен с выходом инвертора 29; а выход является вторым выходом схемы 7 управления, первым выходом которой является выход первого элемента И 27, второй вход которого соединен с входом схемы 7 управления, а третий — с выходом первого элемента 28 задержки.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем состоянии в ОЗУ 5 хранится информация о текущем состоянии кандor о какала: величина порогового

55

5 14343 значения входного сигнала и служебная информация для ее уточнения; число тактов, в течение которых в движущемся окне не наблюдается превышений порога входным сигналом, ограниченное размером окна, число тактов, в течение которых в движущемся окне непрерывно наблюдается превышение порога входным сигналом; ограниченное число тактов, в течение которых проверяется наличие сигнала.

Номер каждого канала соответствует адресу ОЗУ 6.

В начале цикла опроса на выходе номера канала схемы,7 управления установлен нуль, соответствующий номеру первого канала; на первом, втором и третьем ее выходах установлен нуль, на выходе готовности АЦП 2 и на третьем выходе схемы 5 обнаружения сигнала установлены единицы. На первом выходе схемы 7 управления синхронно с ймпульсом встроенного в него кварцевого генератора устанав- 25 ливается единица. При этом содержи.мое ОЗУ 6 первого канала переписывается в схему 5 обнаружения, подготавливая ее к обработке сигнала первого канала,, и запускается АЦП 2.

На выходе готовности АЦП 2 устанавливается нуль, поступающий на второй вход схемы 5 обнаружения, и на ее третьем выходе (готовности) устанавливается нуль, поступающий на вход

35 схемы 7 управления. На первом выходе схемы 7 устанавливается нуль.

После окончания преобразования величины входного сигнала первого канала в код на выходе готовности

АЦП 2 устанавливается единица. При этом содержимое блока 3 промежуточной памяти сдвигается: его последняя ячейка поступает на вход регистратора 4, а в первую записывается выходной код АЦП 2, На выходе установки (шине) вырабатывается сигнал (код), соответствующий новому состоянию первого канала, новое значение величины порога и служебная информация для его вычисления, новое значение числа тактов

M в течение которых входной сигнал первого канала не превышает его поРога, ограниченное предельным заданным значением MO .— размером первого.временного окна, а если сигнал превышает величину порога, то это число устанавливается равным нулю и

83 6 вырабатывается новое значение числа тактов К, в течение которых непрерывно число М не достигает величины

МО (т.е. в первом временном окне непрерывно наблюдается превышение сигналом величин его порогового значения), ограниченное значением КО. (размер второго временного .окна). При

М MO величина Х устанавливается в нуль. Оцновременно при И меньше MO на первом выходе схемы 5 обнаружения устанавливается единица, а при К =

= КО на втором выходе — единица, указывающая готовность схемы 5 обнаружения к выдаче результата. Содержимое ее первого и второго выходов поступает на второй и третий входы схемы 8 разрешения, и при наличии сигнала разрешения на ее выходе содержимое последней ячейки блока 3 промежуточной памяти переписывается в регистратор 4 сейсмосигналэв. Одновременно на втором выходе схемы 7 управления вырабатывается короткий импульс и содержимое выхода установки схемы 5 обнаружения переписывается в ОЗУ 6.

После этого содержимое выхода номера канала схемы 7 управления увеличивается на единицу, на первом ее выходе устанавливается единица и начинается опрос следующего канала.

После опроса последнего качала код на выходе номера канала схемы 7 управления устанавливается в нуль, на ее первом выходе сохраняется нуль, а на третьем выходе вырабатывается короткий импульс, поступающий на первый вход схемы 8 разрешения, с приходом которого на ее выходе устанавливается единица, если в течение всего цикла опроса каналов на ее втором входе единица устанавливалась заданное число раз, а на третьем — хоть один раз. Снимается эта единица через данное число циклов опроса после того, как условия, при которых устанавливается единица, исчезают.

После этого схема 7 управления переходит в режим ожидания нового цикла опроса, который начинается синхронно с формированием нового импульса встроенного в нее кварцевого генератора (таймера).

Схема 5 обнаружения сигнала работает следующим образом.

В исходном состоянии на первом входе схемы 5 обнаружения установлен

1434383

55 ходе — единица, состояние на первом, втором и установочных выходах произвольное.

В момент поступления сигнала на первый вход схемы 5 обнаружения в интегратор 9 и в первый 11 и второй

13 счетчики переписывается содержимое шины установочного:-:входа схемы обнаружения, подготавливая ее к обработке сигнала выбранного канала.

На втором входе схемы 5 и ее третьем выходе устанавливается нуль.

После окончания преобразования на выходе АЦП 2 устанавливается код, который схемой t0 сравнения сравнивается с пороговым значением, вырабатываемым интегратором 9, а знак их разности поступает на вход сброса первого счетчика t1. В момент поступления на второй вход схемы 5 обнаружения с выхода AffII 2 сигнала готовности ЛЦП на установочном выходе интегратора 9 устанавливается значение, являющееся результатом усреднения его входного кода и предыдущего значения с учетом служебной информации, введенной в него из ОЗУ 6.Первый 11 и второй 13 счетчики при наличии на их входе сброса единицы сбрасываются в нуль, а при нуле их содержимое увеличивается на единицу или сохраняется прежним при ну е или единице на их входах разрешения счета. При этом на первом выходе схемы

5 обнаружения при отсутствии переполнения счетчика 11 устанавливается единица, индицирующая наличие превышения входного сигнала над величиной порога в первом временном окне, а на втором выходе устанавпивается единица при переполнении счетчика 13, что индицирует непрерывное наличие большого входного сигнала в течение времени, определяемого разрядностью счетчика 13 (размером второго временного окна). После этого на трегьем выходе схемы 5 обнаружения сигнала устанавливается единица, индицирующая окончание обработки входной информации.

Схема 8 разрешения регистрации сейсмосигнала работает спедующим образом.

В исходном состоянии первый 16 и второй 23 триггеры, третий 17 и четвертый 19 счетчики установлены в нуль, на первом входе схемы 8 — нуль, на втором и третьем входах состоян. е

35 произвольное, на четвертом вхсде— единица и на выходе — нуль.-.

На четвертом входе схемы 8 разрешения устанавливается нуль, а затем после установки сигналов, соответствующих состоянию данного канала на ее втором и третьем входах, на четвертом входе устанавливается единица. При этом, если на третьем входе схемы 8 разрешения установлена единица, то содержимое счетчика 19 увеличивается на единицу, а при наличии единицы на втором входе устанавливается в единицу первый триггер

16.

После заполнения счетчика 19 и установки первого триггера 16 они остаются в этом состоянии до окончания цикла опроса всех каналов.

По окончании опроса канапов на первый вход схемы 8 разрешения из схемы 7 управления поступает импульс, которым при наличии на выходе четвертого счетчика 19 и первого триггера, 16 единиц сбрасывается третий счетчик 17 и устанавливается второй триггер 23, а если на выходах счетчика

19 и триггера 16 установлены нули то содержимое счетчика 17 увеличивается на единицу. При заполнении счетчика 17 триггер 23 сбрасывается, т.е. на выходе схемы S разрешения устанавливается нуль. Одновременно сбрасывается счетчика 19 и триггер

16.

После этого схема 8 разрешения переходит в режим ожидания начала следующего цикла опроса каналов, сохраняя до его окончания установленное значение сигнала на своем выходе.

Сброс второго триггера 23 (и входного сигнала схемы 8 разрешения регистрации) происходит при заполнении третьего счетчика 17, т.е. через заданное число циклов опроса каналов и при условии отсутствия в течение этого времени импульсов на входе сброса третьего счетчика 17 импульсов с выхода схемы И 18, повторяющих начало разрешения регистрации.

Схема 7 управления работает следующим образом.

В исходное состоянии на выходе счетчика 24, триггера 25, и входе схемы 7 управления установлены нуги, а на первом выходе схемы 7 управл:ения установлена единица. Содержимое счет9 14343 чика 24 соответствующее номеру канала, равно нулю, Испульсом задающего генератора 26. триггер 25 устанавливается в едини8 цу, и на первом(выходе элемента 27) схемы 7 управления устанавливается единица. На входе схемы 7 управления и затем на ее первом выходе устанавливается нуль. В момент прихода еди- 10 ницы на, вход схемы 7 управления на ее втором выходе(выход элемента 31) вырабатывается короткий импульс, со»; держимое счетчика 24 соответствую.щее выходу номера канала увеличивается на единицу и на первом выходе схемы 7 устанавливается единица.

Циклы формирования управляющих сигналов повторяются до заполнения счетчика 24, т.е. до окончания опроса всех подключенных к устройству сейсмоприемников. При заполнении счетчика 24 на его выходе, являющемся третьим выходом схемы 7 управления, устанавливается единица, сбрасывающая 2б триггер 25, который, в свою очередь, устанавливает счетчик 24 в нуль.

После этого схема 7 управления ожидает поступления следующего импульса от задающего кварцевого генератора

26. формула изобретения

1. Устройство для обнаружения и

35 регистрации сейсмических и сейсмоакустических сигналов, содержащее сейсмоприемники с усилителями по числу каналов, последовательно соединенные коммутатор каналов, аналогоцифровой преобразователь, блок промежуточной памяти и регистратор сейсмических сигналов, а также анализатор, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобраэова45 теля, а выход — с входом регистратора, управляющий вход которого соединен с выходом схемы управления, которая соединена с управляющими входами коммутатора каналов, аналого-цифровогб преобразователя и анализатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности обнаружения сейсмических и сейсмоакустических сигналов анализа55 тор состоит из последовательно соединенных схемы обнаружения сигнала и схемы ра зр еше ния р егис тра ции, а та кже из оперативного запоминающего

83 -1О устройства, соединенного со схемой обнаружения сигнала-, -при этом схема обнаружения сигнала состоит иэ цифрового интегратора, вход которого совместно с входом схемы сравнения является входом схемы обнаружения сигнала, а выход подключен к второму входу схемы сравнения, выход которой соединен с входом сброса первого счетчика-делителя, выход переноса которого подключен к его входу запФ рета счета, а также к входу инвертора, выход которого является первым выходом схемы обнаружения сигнала, и к входу сброса второго счетчика делителя, выход переноса которого является вторым выходом схемы обнаружения и соединен с его входом запрета счета, вход записи совместно с входом записи первого счетчика и входом записи интегратора являются первым, а синхровходы первого, второго счетчиков и синхровход интегратора, соединенные с первым входом элемента И и с входом элемента за, держки, являются вторым входом схемы обнаружения сигнала, третьим выходом которой является выход элемента И, второй вход которого через элемент задержки подключен к второму входу схемы обнаружения сигнала, установочными входом и выходом схемы обнаружения являются объединеннйе в шины установочные входы и выходы интегратора и обоих счетчиков, а схема разрешения регистрации сейсмосигнала состоит из первого триггера,.вход сброса которого является первым входом схемы разрешения, подключенным к счетному входу третьего счетчикаделителя, .первому входу второго элемента И и входу сброса четвертого счетчика-делителя, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И и через второй инверторс первым входом третьего элемента

И, второй вход которого является третьим входом схемы разрешения, выход подключен к счетному входу четвертого счетчика-делителя, а третий вход является четвертым входом схемы разрешения и соединен с синхровходом первого триггера, D-вход которого подключен к выходу э"емента ИЛИ, первый вход которого является вторым входом схемы разрешения, а второй соединен с выходом первого триггера и с третьим входом второго элемента

11 1434383 12

И, выход которого подключен к входу сов, выход — с первым входом первосброса третьего счетчика и входу ус- ro элемента И, а инверсный выход — с тановки второго триггера, вход сбро- входом сброса счетчика, счетный вход са которого соединен с выходом треть- которого совместно с входами первоего счетчика, а выход. является вы5 го элемента задержки и инвертора подходом схемы разрешения регистрации ключен к выходу второго элемента засейсмосигнала. держки, вход которого является входом схемы управления и соединен с

2. Устройство по п. 1, о т л и — о первым входом второго элемента И, 1 ч а ю щ е е с я тем что схема уп- второй вход которого соедийен с выУ равления содержит счетчик-делитель, ходом инвертора, а выход является выход которого является выходом но-, вторым выходом схемы управления, мера канала схемы управления, а выход первым выходом которой является выпереноса — ее третьим выходом,под- 15 ход первого элемента И, второй вход ключенным к входу сброса триггера, которого соединен с входом схемы вход установки которого соединен с управления, а третий — с выходом первыходом кварцевого генератора импуль- вого элемента задержки.

Рие.8

1434383