Цифровая сейсмостанция

 

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в устройствах, регистрирующих процессы образования частиц с большой множественностью с помощью многоканальных детекторов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем регистрации кластерных событий и точного определения числа зарегистрированных кластеров в детекторе. Устройство состоит из N усилителей - формирователей, разделенных на N/M группы, нескольких групп схем умножения элементов поля Галуа GF (2<SP POS="POST">4</SP>), группы сумматоров по модулю два, группы арифметических блоков для вычисления определителей, группы элементов НЕ, группы элементов И, группы элементов ИЛИ. Работа устройства основана на методе синдромного кодирования известном из теории кодов, исправляющих ошибки. Информация от детекторов рассматривается как появление ошибочных символов, что позволяет методами теории кодирования регистрировать количество кластерных событий с минимальными затратами аппаратурных средств. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 V 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3998846/24-25 (22) 27.12.85 (46) 07.09.89. Вюл. N 33 (71) Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Гидропроект им. С.Я.Жука (72) О.В.Львов (53) 550 ° 83 (088.8) (56) Авторское снидетельство СССР

1) 1000972, кл. G 01 V )/24.

Портативная трехканальная сейсмостанция-накопитель СНЦ-Ç.TÎ и ин— струкция по эксплуатации . НПО Рудгеофизика". )981. (54) (57) 1 . ЦИФРОВАЯ СЕ))СМОСТАНЦИЯ, содержащая ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным через усилитель к формирователю прямоугольных импульсов, и каналов регистрации, кажпый из которых состоит иэ сейсмоприемника, последовательно соединенных предварительного усилителя, блока фильтров, основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, блока согласования, оперативного запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя, коммутатор, выход которого подключен к входу осциллографа, формирователь отметки момента удара, выход которого подключен к суммирующему входу основного усилителя одного из каналов, формирователь интервала времени запись-считывание", подключенный к входам "3aпись-счи тын ание" оперативного запоминающего устройства, тактовый генерато р с ре гулир уе мой частотой, подключенный к нходам формирователя импульсон выборки кристалла оперативно„„SU„„1506411 А 1

2 го запомни ающего устройства и счетчика, выходы которого подключены к адресным входам оперативного запоминающего устройства, выход формирователя импульсов выборки кристалла подключен к входам выборки кристалла оперативного запоминающего устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности работ за счет повышения канальО ности и упрощейия управления станции, в нее введены таймер, переключатель, mS-триггер и в каждом канале регулятор усиления — фаэовращатель и интегратор, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход — к соответствующему входу коммутатора, регулятор усиления — фазовращатель включен между сейсмоприемником и предварительным усилителем, инверсный выход счетчика подключен к входам синхронизации ос циллографа и ведомой части пБ-триггера, информационный вход которой соединен с выходом ведущей части

mS-триггера, а выход — с входом формирователя интервала времени записьсчитывание", другой вход которого соединен с входом формирователя отметки момента удара, другим входом формирователя импульсов выборки кристалла и подключен к выходу ведущей части mS-триггера, инверсный выход которой подключен к входу установки в нуль счетчика, выход формирователя прямоугольных импульсов непосредственно и через таймер соединен с переключателем, выход которого соединен с входом ведущей части mS-триггера.

3 15064

2. Цифровая сейсмостанция по п.l, о тли чающаясятем,что ре гуля тор усиления — фазо вращатель выполнен на сдвоенном потенциометре, вход одного иэ резисторов которого соединен с выходом другого и, наоборо т, входы резисторов подключены к входам потенциометра, а движки потенциометра — к его выходам.

3. Цифровая сейсмостанция по п. 1, о тли чающаясятем,что параллельно каждому фильтру и интеграто ру в ключен ключ .

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для инженерно-геологических исследований в штольнях, туннелях, в теле плотин и т.п.

Цель изобретения — повышение производительности работ за счет повы20 шения канальности и упрощения управления станцией.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемой станции; на фиг. 2 схема регулятора усиления — фазовра- 25 щателя; на фиг. 3 — сейсмограмма работы станции.

Сейсмостанция содержит ударное устройство 1 с жестко закрепленным на нем датчиком - момента удара, под- 30 ключенным через последовательно соединенные усилитель 3 и формирователь

4 прямоугольных импульсов непосредственно или через таймер 5 к mS-триггеру 6 с ведущей 7 и ведомой 8 частя35 ми, формирователь 9 отметки момента удара, формирователь 10 интервала

tI it 9 времени запись †считыван, тактовый генератор !1 с регулируемой частотой, формирователь 12 импульса вы- 40 борки кристалла, счетчик 13, и каналов регистрации, каждый иэ которых содержит последовательно соединенный сейсмоприемник 14, регулятор усиления — фаэовращатель 15, предваритель-45 ный усилитель 16, блок 17 фильтров, включающий режекторный фильтр 18, фильтры верхних 19 и нижних 20 частот, основной усилитель 21, аналогоцифровой преобр=-зователь (АЦП) 22, блок 23 согласования, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 24, цифроаналоговый преобразователь 25 и интегратор 26, выходь1 интеграторов 26 каналов подключены к п-ка55 н аль ному коммутатору 2 7, подключенному свопм выходом к входу осциллографа 28, вход синхронизации которого подключен к инверсному выходу счетчика 13, с которым соединен вход синхронизации (С) ведомой части пБ-триггера. Выход формирователя 9 отметки момента удара подключен к суммирующему входу основного усилителя 21 одного иэ каналов, ключи 29-33 шунтируют, соответственно, таймер 5, а также фильтры 18-20 и интеграторы 26 каналов.

Предлагаемая схема сейсмостанции позволяет в качестве индикатора использовать одноканальный промышленный осциллограф со ждущей разверткой, а в качестве ударного устройства ручной молот массой до 5 кг.

° Модульное исполнение блоков станции поз воля ет ко нс труиро вать ее с любым числом каналов. Выполнение блоков ст анции на микро схемах КОМОПструктуры и минимизация схемных решений поз волили с низ ить до минимума энергопотребление станции и ее габариты, что важно при работе в полевых условиях.

На сейсмограмме работы станции (фиг. 3) показаны: битный объем памяти без задержки, битный объем памяти с задержкой, битный объем памяти с повышенной дискретностью записи.

Сей смо станция р або тает следующим образом.

Перед началом работы станцию приводят в исходное состояние подачей логической "1" на mS-триггер. Затем с помощью ударного устройства 1 вызывает упругую волну в исследуемой среде. Импульс запуска от датчика 2 через усилитель 3 поступает на формирователь 4, с которого прямоугольные импульсы поступают на вход ведущей части mS-триггера 6 (непосредственно или через таймер 5), которая открывается первым импу ьсом и включает систему записи дэя приема информации в память. Последующие импульсы, поступающие на вход ведущей

5 15064 части mS-триггера, не изменяют его состояния, и, следовательно, ведущая часть mS-триггера осуществляет функцию защиты от "дребезга" цифровой части схемы, что повышает четкость

5 и надежность ее работы.

Сигнал с выхода ведущей части

mS-триггера поступает на вход D ведомой части 8 mS-триггера, на входы 10 формирователей 9, 10 и 12. С выхода формирователя 9 отметки момента уда— ра на вход усилителя 21 одного иэ icaналов поступает дозированный по времени импульс, который служит моментом отсчета времени от момента удара до прихода сейсмической волны.

При поступлении на вход ведомой части 8 mS-триггера сигнала с выхода ведущей части 7 на выходе ведомой 20 части 8 формируется < иг нал, который вместе с сигналом с выхода ведущей части mS-триггера переводит формирователь 10 интервала времени "эаписьсчитывание" в состояние, при кото- 25 ром сигнал с его выхода (логическая

"1") поступает на входы 7 ОЗУ 24 и начинается отсчет времени записи.

Одновременно с этим с выхода формирователя 12 импульсов выборки кристалла на входы 11 запоминающих устройств поступают импульсы, разре шающие выполнение операции "- апись".

Сигнал выборки кристалла выбирает требуемую микросхему памяти в 03V.

Подача управляющего сигнала на вход разрешения записи при наличии сигнала выборки кристалла осуществляет операцию записи.

При поступлении на вход ведущей 40 части mS-триггера прямоугольного импульса счетчик 13 от тактового генератора 11 начинает формировать импульсы, которые поступают на адресные входы ОЗУ. Происходит выбор ячей- 45 ки для записи информации, которая поступает по сейсмоканалам.

По достижении упругой волной сейсмаприемника 14 с его выхода сигнал поступает на регулятор усиления фазовращатель 15, который обеспечивает ослабление и изменение фазы выходного сигнала сейсмоприемника.

Ослабление необходимо в случаях поступления на сейсмоприемники сигнала большой интенсивности (удар вблизи сейсмаприемника ). Перемещением зажимов потенциометра регулятора усиЛения оператор добивается нужно о ослабления. В случае несинфазнаго подключения отдельных сейсмоприемников в косе фазы сигналов с этих сейсмоприемников могут быть легка изменены с помощью перемещения движков потенциометра на пульте станции.

С выхода регулятора усиления — фазовращателя 15 сигнал поступает на предварительный усилитель 16, с которого сигнал поступает в блок 17 фильтров, который состоит из режекторного фильтра 18, фильтра 19 верхних и фильтра 20 нижних частот. В случае, когда помехи отсутствуют или когда необходимо получить весь спектр входного сигнала, фильтры могут быть эашунтированы ключами.

Полезный сигнал подается на основной усилитель 21, выполненный íà операционном усилителе, в котором предусмотрено регулирование по амплитуде с помощью переменного резистора, включенного в низкоомной части операционного усилителя. Это обеспечивает малую чувствительность к шуму и наводкам. С этого усилителя сигнал поступает на АЦП 22 кампараторного типа, выполненный »а элементах HE

КО1 1ОП-структуры.

Сигналы с АЦП 22 в виде логических "О" или "1" через блок 23 согласования, неабходильй для сохранения временных соотношений с другими импульсами, обслуживающими ОЗУ 24, поступают. на информационный вход А разряда памяти. Происходит запись информации.

После заполнения всего объема памяти ОЗУ 24 с инверсного выхода П-го разряда счетчика 13 поступает сигнал на С-вход ведомой части 8 mS-триггера и на синхронизирующий вход осциллографа 28. Эта часть триггера срабатывает и на вход ОЗУ 24 подается логический "0 . С этого момента начинается процесс считывания информации, записанной в память, который продолжается до снятия напряжения питания со схемы или до подачи 1" на вход R ведущей части mS-тригге.— ра.

С выхода ОЗУ 24 информация в виде логических "0" или ",1" поступает на ЦАП 25.

ЦАП 25 выполнен в виде резисторов с соотношением своих номиналов как

1:2:4:8 и т.д. и имеющих общую точ1506411 ку соединения с резистором нагрузки, а другими концами подключенных к соответствующему разряду памяти 0ЗУ 24.

Преобразованные из цифровой в аналоговую форму информационные сигналы

5 поступают на интегратор 26 ° Здесь аналоговый сигнал, выраженный в виде ступенчатой формы (количество ступенек зависит от разрядности преобразо- 10 вания ), сглаживается и освобождается от случайных импульсных помех. Затем сигналы поступают на аналоговый коммутатор 27 и с выхода последнего на осциллограф 28 со ждущей разверткой, где, синхронизируемые импульсами с инверсного выхода счетчика 13, высвечиваются на экране как стоячая картина принятого процесса.

С целью обеспечения воэможности использования ограниченного объема памяти и в тех случаях, когда от момента возбуждения до первого вступления волны проходит много времени, в течение которого полезная информа- 25 ция отсутствует, между формирователем 4 прямоугольных импульсов и .ведущей частью 7 mS-триггера включают таймер 5, который осуществляет эадержку импульса на необходимое время, в течение которого запись не производится.

Наличие таймера 5 и тактового генератора 11 с регулируемой частотой позволяет даже при ограниченном объеме памяти произвести запись любого участка полученной сейсмограммы с большой метрологической точностью.

Это можно проиллюстрировать фиг.3

Пусть при определенной частоте тактового генератора 11 принятый сейсмосигнал имеет вид, показанный на фиг.3а. Часть сигнала не записывается в памяти ОЗУ 24, При необходимости записать эту часть сигнала вводится задержка с помощью таймера 5 на время Т „„ . На экране осциллографа

28 имеют картину, показанную на фиг,3б, Как видна, сейсмосигнал имеет редкую дискретность, что может не удовлетворить оператора в виду недостаточной наглядности, Изменяя частоту тактового генератора 11 и Т д таймера 5, можно любой участок сейсмограммы записать с большей степенью дискретности (фиг.3в).

1506411

Мьеи па,члти

Редактор

Заказ 5433/48 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

f 4

Ъ ь ф.

1 ь ф сз ф

Составитель т. Райкова

Р.Филиппова Техред M.Õîäàöè÷ Корректор Т.Палий