Устройство для непрерывного сейсмоакустического профилирования на акваториях

 

Изобретение относится к морским сейсмоакустическим исследованиям. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения оперативной настройки параметров излучения и регистрации в соответствии с параметрами изучаемого геологического разреза. В устройство для непрерывного сейсмоакустического профилирования, содержащее высокочастотный и низкочастотный акустические излучатели, генераторы импульсов тока, широкополосное акустическое приемное устройство с высокочастотным и низкочастотным усилителями, аналоговые ключи, мультивибратор и графический регистратор, дополнительно введены аналого - цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, R+S триггер, инвертор, формирователь импульсов по заднему фронту и счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета. Устройство позволяет, оперативно изменяя соотношение высокочастотных и низкочастотных излучений и длительность их регистрации, оперативно настраивать параметры излучения и регистрации в соответствии с параметрами изучаемого геологического разреза вдоль профиля наблюдений и в соответствии с глубиной исследований. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 ($)) 4 G 01 V 1 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4331483/24-25 (22) 24. 11.87 (46) 23.08.89, Бюл, |(31 (71) Всесоюзное морское научно-производственное объединение "Союзморинжгеология" (72) В,Л.Дьячков и А.М.Черкасский (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 744405, кл. G 01 V 1/38, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 243205, кл. С 01 V 1/00, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЪ|ВНОГО

СЕИСИОАКУСТИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

НА АКВАТОРИЯХ (57) Изобретение относится к морским сейсмоакустическим исследованиям.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства путем обеспечения оперативной настройки параметров излучения и регистрации в соответствии с параметрами изучаемого геологического разреИзобретение относится к геологи- . ческой разведке на акваториях, в частности к геофизической аппаратуре для изучения строения донных грунтов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности оперативной настройки параметров излучения и регистрации в соответствии с параметрами изучаемого геологического разреза. за. В устройство для непрерывного сейсмоакустического профилирования; содержащее высокочастотный и низкочастотный акустические излучатели, генераторы импульсов тока, широкополосное акустическое приемное устройство с высокочастотным и ниэкочастотным усилителями, аналоговые ключи, мультивибратор и графический регистратор, дополнительно введены аналогоцифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, RS-триггер, инвертор, формирователь импульсов по заднему фронту и счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета.

Устройство позволяет, оперативно изменяя соотношение высокочастотных и низкочастотных излучений и длительность их регистрации, оперативно настраивать параметры излучения и регистрации в соответствии с параметрами изучаемого геологического разреза вдоль профиля наблюдений и в соответствии с глубиной исследований. 2 ил.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы.

Устройство для непрерывного сейсмоакустического профилирования на акваториях содержит высокочастотный и низкочастотный акустические излучатели 1 и 2, работающие в разных диапазонах частот (первый — высокочастотный, например, работающий на частоте 10 кГц, второй — низкочастотный, например, работающий на частоте

3 150303 0,5 кГц). Входы излучателей соединены соответственно с выходом первого 3 и выходом второго 4 генераторов импульсов тока. 5

Устройство для профилирования содержит также широкополосное акустическое приемное устройство 5, высокочастотный 6 и низкочастотный 7 усилители, первый 8 и второй 9 аналоговые ключи, графический регистратор 10, имеющий синхрониэирующий выход, и ждущий мультивибратор 11.

Для достижения цели в устройство введены аналого-цифровой преобразо- 15 ватель 12 (ЛЦП), оперативное запоминающее устройство 13, цифроаналоговый преобразователь 14 (ЦАП), формирователь 15 импульсов по заднему фронту, счетчик 16 импульсов с изменяемым 20 коэффициентом пересчета, ВЗ триггер

17 и инвертор 18. Кроме того, мульти» вибратор 11 выполнен с регулируемой длительностью неустойчивого состояния. 25

На фиг.2 изображены времеяяые диаграммы, поясняющие работу устройства: 19. - синхронизирукицие мнпульсы;

20 - импульсы ждущего мулътквибратора, устанавливающие длительность ре- 30 гистрации высокочастотных сигналов;

21 - импульсы разрешения яа регистрацию высокочастотных сигиалов; 22— импульсы запуска низкочастотного излучателя; 23 - импульсы разрешения на запись низкочастотных сигналов;

24 - интервалы записи низкочастотных сигналов; 25 — интервалы регистрации низкочастотных сигналов; 26 - интервалы регистрации высокочастотных 40 сигналов.

Конструктивное исполнение устройства следующее, Широкополосное прием. ное устройство 5 может быть любого типа, в виде гидрофона, Вместо одного широкополосного приемного устройства MQKHO использовать два узкополосных, полосы пропускания которых соответствуют спектрам сигналов, излучаемых излучателями. Устройство в целом при этом усложняется, но эффективность работы его повышается, так как имеется возможность подавить шумы, лежащие между частотами излучения.

Высокочастотный и низкочастотный усилители 6 и 7 представляют собой электронные усилители любого типа, обеспечивающие усиление сигналов в требуемом динамическом и частотном диапазонах, Полоса пропускания высокочастотного усилителя 6 соответст вует спектру излучения высокочастотного излучателя 1, а низкочастотного усилителя 7 — спектру низкочастотного излучателя 2.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 13 может быть любого типа, но при этом оно должно удовлетворять двум требованиям: первое требование — запись данных в ОЗУ и чтение данных (вывод) иэ ОЗУ производится при наличии разрешающих сигналов на соответствующих управляющих входах ОЗУ (входы "Запись" н "Чтение"); второе требование — ОЗУ должно позволять производить одновременно н запись, и считывание их, например иметь две "отдельные эоны", работающие поочередно, т.е, когда в одну производится запись новых данных, из другой производится считывание данных от предыдущего излучения, затем наоборот. ОЗУ может быть выполнено, например, на микросхемах К 537

РУ2 и К 565 РУ2.

Высокочастотный и низкочастотный акустические излучатели 1 и 2 могут быть любого применяемого в сейсмо« акустике типа, например,электроискровые или электродинамические, Графический регистратор 10 — регистратор непрерывного действия, например, эхолотного типа, регистрирующий данные в виде эхограммы и вырабатывающий синхронизирующий (управляющий) импульс в момент своей готовности к регистрации данных. Длитель- ность импульса, вырабатываемого графическим регистратором, должна быть достаточной для запуска генератора 3 импульсов тока и ждущего мультивибратора 11, Длительность импульса, вырабатываемого мультивибратором 11, изменяемая, т,е. мультивибратор должен позволять (вручную) устанавливать необходимую длительность импульса. При этом минимальная длительность импульса должна быть равной минимальному необходимому времени, а максимальная длительность - максимальному необходимому времени регистрации высокочастотных данных, причем максимальная длительность ни в каком случае не может быть больше периода сннхронизи5 15 рующих (управляющих) и!!!!у!!!,с оч рог!!.стратора 10.

Формирователь 15 импульсов по заднему фронту может быть селектором фронта любого типа, вырабатывающим импульс по концу (заднему фронту) импульса ждущего мультивибратора.

Счетчик 16 импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета может быть счетчиком импульсов любого типа, но должен иметь возможность вручную изменять коэффициент пересчета (от

1: 1 до 1: 3««1: 5) .

Реализация остальных элементов известна и не требует пояснений.

Устройство работает следующим образом.

В момент готовности графического регистратора 10 к записи он вырабатывает синхронизирующий импульс 19, по которому RS-триггер 17 переходит в состояние, запрещающее запись данных в ОЗУ 13, генератор 3 импульсов тока вырабатывает импульс тока, в соответствии с которым высокочастотный акустический излучатель 1 излучает высокочастотный импульс, а ждущий мультивибратор 11 вырабатывает импульс 20.

Импульс 20 мультивибратора 11 по-ступает на управляющие входы аналоговых ключей 8 и 9, причем на аналоговый ключ 9 через инвертор 18 (импульс 21), в результате чего ключи всегда работают в противофазе, при этом открытое состояние аналогового ключа 8 соответствует импульсам 20, а открытое состояние аналогового ключа 9 соответствует импульсам 21.

Выходной импульс 2 1 инвертора 18, открывая аналоговый ключ 9, одновременно является для ОЗУ 13 командой, разрешающей считывание данных, записанных в ОЗУ, и подачу их на ЦАП 14.

Таким образом, в момент готовности графического регистратора 10 к записи трассы высокочастотный акустической излучатель 1 производит излучение акустического импульса, ждущий мультивибратор 11 переходит в неустойчивое состояние, а аналоговый ключ 8 открывается.

Акустический импульс распространяется в воде в виде акустической волны, достигает дна, а затем и границ раздела грунтов, при этом часть энергии волны отражается от границ раздела и возвращается к судну в ви03034

Jl е имлу!!ьс ! : в, i т l: чсc ! I: си! J!.!. 0В (отраженных сигналон), Отраженные сигналы принимаются широкополосным

5 акустическим приемным устройством 5, преобразуются им в электрические сигналы, усиливаемые высокочастотным усилителем 6, и поступают через открытый аналоговый ключ 8 на вход графическогс регистратора 10, регистрирующего их в виде трассы, По окончании времени неустойчивого состояния мультивибратор 11 переходит в исходное состояние, в результате чего импульс 20 на его выходе заканчивается, при этом аналоговый ключ 8 закрывается, аналоговый ключ

9 открывается, начинается считывание данных из ОЗУ 13, а формирователь 15 импульсов по заднему фронту вырабатывает короткий импульс 22, поступающий на вход счетчика 16 импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета.

Далее возможны две ситуации. ПерZ5 вая ситуация — порядковый номер импульса 21 совпал с установленным коэффициентом пересчета счетчика 16 импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета, В этом случае на выходе счетчика 16 импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета появляется импульс 23, переводящий RS-триггер

17 в состояние, разрешающее запись данных в ОЗУ 13, и одновременйо с этим импульс 23 открывает генератор

4 импульсов тока, в результате чего производит излучение низкочастотный акустический излучатель 2. Акустический сигнал, излученный низкочастот40 ным акустическим излучателем 2 pact пространяется в среде так же, как и высокочастотный, но поскольку затухание низкочастотных колебаний в грунтах меньше, чем высокочастотных, акустическая волна медленнее теряет

45 энергию и,соответственно, глубже проникает в грунт.

Отраженные сигналы принимаются широкополосным акустическим приемным устройством 5, усиливаются низкочастотным усилителем 7, преобразуются в цифровую форму АЦП 12 и, поскольку

RS-триггер 17 находится в состоянии, разрешающем запись данных в ОЗУ, записываются в ОЗУ 13.

Как уже говорилось, одновременно с записью. под действием импульсов

21 осуществляется чтение данных иэ

ОЗУ, преобразование их в аналоговую

1503034 форму в ЦАП 14 и поступление через открытый аналоговый ключ 9 на вход графического регистратора 10 регистрирующего отраженные сигналы в виде штрихов, т.е. развертывающего их в трассу.

В момент окончания записи трассы бумага протягивается на один шаг и графический регистратор готов к запи- 10 си новой трассы,.т.е, вырабатывает очередной синхронизирующий импульс

19, и процесс повторяется, Вторая ситуация — порядковый номер импульса 21 не совпал с установленным 15 коэффициентом пересчета счетчика 16 ! импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета, соответственно, на его выходе не появилось никаких импульсов, низкочастотный акустический из.лучатель 2 не произвел излучение, а

RS-триггер 17 остался в состоянии, запрещающем запись данных в ОЗУ 13, в результате чего в ОЗУ останутся и будут периодически повторно считываться данные от предыдущего излучения.

Считывание данных будет повторяться до тех пор, пока счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета не досчитает до установленного числа и не начнется следующее излучение низкочастотного акустического излучателя, Выходные импульсы 23 счетчика 16 импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета имеют коэффициент пересчета, равный 2.

Временная диаграмма работы устройства (фиг.2) информирует, что новые функциональные воэможности предлагае40 мого устройства позволяет оперативно изменять соотношения высокочастотных и низкочастотных излучений и длительность их регистрации, что позволяет, адаптивно настраивая параметры излу45 чения и регистрацию для каждого участка профиля, выбрать оптимальный временной интервал излучений и глубину исследований, обеспечивающие необходимую разрешающую способность получаемых сейсмозаписей при заданной скорости движения судна по профилю, при этом ни высокочастотная, ни низкочастотная эхограммы не имеют пропуска трасс, 55

Экономический эффект от использования устройства обуславливается как повышением производительности работ (при одинаковой разрешающей способности с прототипом), так и эа счет увеличения времени службы низкочастотного излучающего тракта, формула изобретения

Устройство для непрерывного сейсмоакустического профилирования на акваториях, содержащее высокочастотный и низкочастотный акустические излучатели, входы которых соединены с выходами соответствующих генераторов импульсов тока, широкополосное акустическое приемное устройство, выход которого соединен с входом высокочастотного и низкочастотного усилителей, первыи и второй аналоговые ключи, выходы которых соединены с входом графического регистратора, имеющего синхронизирующий выход, а также ждущий мультивибратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функиональных возможностей путем обеспечения возможности оперативной настройки параметров излучения и регистрации в соответствии с параметрами изучаемого геологического раздела, в устройство дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, RS-триггер, инвертор, формирователь импульсов по заднему фронту и счетчик импульсов с изменяемым коэффициентом пересчета, а ждущий мультивибратор выполнен с регулируемой длительностью неустойчивого состояния, при этом выход высокочастотного усилителя соединен с входом первого аналогового ключа, управляющий вход которого соединен с входом инвертора, выходом ждущего мультивибратора и входом формирователя импульсов по заднему фронту, синхронизирующий выход графического регистратора соединен с входом ждущего мультивибратора, с управляющим входом высокочастотного генератора импульсов тока и с R-входом Rs-триггера, выход которого соединен с входом разрешения записи оперативного запоминающего устройства, вход оперативного запоминающего устройства соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с выходом низкочастотного усилителя, выход опера-тивного запоминающего устройства соединен с входом цифроаналогового irpe-9 1503034 l0 обраэователя, выход которого соединен. коэффициентом пересчета соединен с с входом второго аналогового ключа, выходом формирователя импульсов по управляющий вход второго аналогового заднему фронту, выход счетчика имключа соединен с выходом инвертора пульсов с изменяемым коэффициентом и входом разрешения считывания опера- пересчета соединен с S-входом RS5 тивного запоминающего устройства, триггера и управляющим входом низковход счетчика импульсов с изменяемым частотного генератора импульсов тока. фиг!

19

22

26

Рие.2

Составитель Л.Талонина

Редактор С,Пекарь Техред М,Ходанич Корректор М.Помо

Заказ 5083/56 Тирам 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Умгород, ул. Гагарина, 101