Вибрационный источник сейсмических сигналов

 

Изобретение относится к геофизической технике. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик источника, работающего в группе, за счет контроля качества его излучения. Введением интегратора осуществляется компенсация дестабилизирующих факторов, если они невелики. Введением компаратора и регулятора уровня обеспечивается блокировка работы системы управления и перевод ее в дежурный режим. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСГВБЛИК (в) (и) 543360 А 1 (51) 5 G 01 V 1/37

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3927340/22-25 (22) 10.07,86 (46) 15.02.90. Бюп. В 6 (71) Гомельское специальное конструк торско-технологическое бюро сейсми-. ческой техники с опытным производством (72) А.с.Шагинян, А.Г.Асан-Джалалов, Н.И.Давиденко, А.Г.Слободов и В.В.Циммерман (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 661460, кл. G 01 Ч i/04.

Авторское свидетельство СССР

У 1010582, кл. С 01 Ч 1/37.

Изобретение относится к геофизической технике, а именно к вибрационным источникам сейсмических сигналов, и может быть применено при поиске нефти, газа и других полезных ископаемых.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик источника за счет контроля качества его излучения.

На фиг. 1 приведена структурная схема вибрационного источника; на фиг. 2 — схемы дополнительно введенных устройств.

Вибрационный источник сейсмических сигналов (фиг. 1) содержит размещен-. ные на транспортной базе (не показана) систему i гидропитания, электрогидравлический возбудитель 2 вибрации, включающий электрогидравлический преобразователь 3, состоящий из электромеханического преобразо2 (54) ВиБРАЦионньп1 источник скйсииЧКСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к геофизической технике. Цель — улучшение эксплуатационных характеристик источника, работающего в группе, за счет контроля качества его излучения. Введением интегратора осуществляется компенсация дестабилизирующих факторов, если они невелики. Введением компаратора и регулятора уровня обеспечивается блокировка работы системы управления и перевод ее в дежурный режим. 2 ил, вателя 4, управляющего гидравлического каскада 5, распределительного гидравлического каскада 6 эолотникового типа и датчика 7 золотника распределительного каскада 6, силовой гидроцилиндр 8, рабочие полости которого соединены с выходными каналами распределительного каскада 6, а корпус — с реактивной массой 9, фЬ шток 10 с излучающей плитой 11, уста- фф новленной на поверхности грунта 12, Щ1 цилиндр 13 компенсации веса реактив- р ной массы 9, установленный между ре- (ар активной массой 9 и излучающей плитой 11. Полость цилиндра 13 подключена к станции гидропитания. На излучаю- е щей плите 11 закреплен датчик 14 ускорения. Между реактивной массой 9 и штоком 10 установлен датчик 15 массы, Система управления источника содержит последовательно соединенные блок

16 дистанционного запуска, блок 17 генератора сигнала, имеющий выход опор154336

3 ного сигнала Uz„, выход рабочего сигнала U, и управляющий вход фазового Р регулирования дскб рабочего сигнала Ор, блок 18 следящей системы, содержащий усилитель 19 мощности, усилитель-сум- 5 матор 20, усилители 21 и 22 соответственно датчиков золотника н массы, вьИоды которых подключены к первому и второму входам усилителя-сумматора 20, третий вход которого подключен 10 к выходу рабочего сигнала Vð блока 17, вхфд усилителя 21 соединен с выходом датчика 7 золотника, вход усилителя 22 — с выходом датчика 15 массы, выХод усилителя 19 мощности подключеН к входу электрогидравлического преобразователя 3. Интегратор 23 и коМпаратор 24 включены последовательно, при этом вход интегратора 23 соедйнен с выходом усилителя 22, выход ин гегратора 23 — с входом усилителясу1иматора 20, а выход компаратора 24— с управляющим входом регулятора 25 уровня, включенного между выходом усилителя-сумматора 20 и входом усилите25 ля 19 мощности, Вибрационный источник содержит также систему 26 фазовой синхронизации, входы которой подключены к выходу опорного сигнала U<д блока

17 генератора сигнала и выходу дат- 30 чика 14 ускорения, а выход - к управляющему входу фазового регулирования

Д1 рабочего сигнала V < блока 17.

Интегратор 23 неинвертирующего типф выполнен (фиг. 2) на операционном 35 уСилителе 27 с конденсатором 28. Напряжение U подается на прямой вход операционного усилителя 27 через резистор 29. Здесь же предусмотрена в эзможность коррекции положения ре- 40 активной массы 9 путем подачи на инвертирующий вход операционного усилителя 27 напряжения баланса U < через резистивный делитель 30 - 31.

Выходное напряжение интегратора 45

U© поступает через резистор 32 на вход компаратора 24, выполненного на ойерационном усилителе 33. Порог срабатывания компаратора задается стабилйтронами 34 и 35. В том случае, если 50 напряжение U превысит по модулю напряжение стабилизации стабилитронов

34 и 35, на выходе компаратора 24 появится положительное напряжение. В остальных случаях выходное напряжение компаратора будет находиться вблизи

Муля.

Положительным напряжением компаратора включается регулятор 25 уровня, выполненный в виде резистивкого делителя на резисторах Зб и 37 и транзисторе 38. Во включенном состоянии транзистор 38 открыт и выходной сигнал Ж усилителя-сумматора 20 поступает на выход ослабленным в К раз:

Ю > эь+Г эт

К=---=------1 э где Р— величина резистора 36; з

К, — величина резистора 37, Г1ри закрытом состоянии транзистора 38 сигнал hU проходит без ослабления.

Усилитель-сумматор 20 (фиг. 2) выполнен на операционном усилителе 39 с резистором 40 в цепи отрицательной обратной связи и с весовыми резисторами 41 — 44, через которые на вход усилителя-сумматора поступают сигналы U ð,,U ; U и 11 соответственно.

Вибрационный источник работает следующим образом.

Источник подъезжает к заданной рабочей точке на профиле, опускает излучающую плиту на грунт и прижимает ее своим весом, прикладываемым через виброиэолирующие элементы (не показаны).

11осле включения системы 1 гидропитания и системы управления блок 18 устанавливает реактивную массу 9 возбудителя 2 вибрации в рабочее (центральное) положение, которое контролируется датчиком 15 массы. При случайном отклонении реактивной массы 9 от рабочего положения выходной сигнал датчика 15 изменяется. В ответ на это на выходе блока 18 следящей системы появляется ток I заставляющий сработать злектрогидравлический преобразователь 3 для того, чтобы вернуть реактивную массу 9 в прежнее положение.

Гидроцилиндр 13, полость которого подключена непосредственно к системе 1 гидропитания, создает постоянное усилие, компенсируя силу веса реактивной массы 9, облегчая тем самым работу следящей системы и исключая допол-. нительную одностороннюю нагрузку на силовой гидроцилиндр 8.

Запуск источника осуществляется по радиоканалу путем передачи синхрокода запуска. Прием синхрокода запуска производит блок 16, имеющий в своем составе радиостанцию и дешифратор синхрокода (не показаны). Выходным импульсом дешифратора запускается блок 17, которые начинает вырабаты5

1543360 ра 20 на вход усилителя 19 мощности без изменения.

В случае появления в следящей сис" теме дестабилизирующих факторов, например, в виде разбаланса постоянного (например, из-эа смещения якоря электромеханического преобразователя 4, датчика 7 золотника или из-эа электрического раэбаланса усилителей следящей системы) или временного (из-за возникновения односторонних ограничений в элементах следящей системы) характеристики следящей системы изменятся. В частности, в сигналах .увеличится содержание гармоник.

Кроме того, реактивная масса ..9 отреагирует на дестабилизирующие факторы смещением от центрального поло" жения, что может привести к нарушению работы и изменению амплитудно-частотной и фаэовой характеристики возбудителя 2 вибрации. Отклонение реакт тивной массы приведет к появлению постоянной составляющей сигнала V на входе интегратора 23. Наличие постоянной составляющей на входе интегратора 23 приведет к появлению на его выходе возрастающего со временем напряжения Цщ (напряжения ошибки), которое поступает на вход усилителясумматора 20 и заставляет следящую систему возвратить реактивную массу в центральное положение.

30 вать изменяющийся по заданному закону переменный управляющий электричес-. кий сигнал U < (свипсигнал), поступающий в блок 18 на один из входов уси,лителя-сумматора 20. Переменный ток I, 5 возникающий на выходе блока 18, приводит в действие электрогидравлический преобразователь 3, в выходных каналах распределительного каскада 6 которого появляется переменный ток рабочей жидкости, поступающий под давлением от системы 1 гидропитания в полости гидроцилиндра 8 и создающий в них переменный перепад давления, в 15 результате которого гидроцилиндр 8 создает переменное усилие, соответствующее по частоте управляющему рабочему сигналу U<. Переменное усилие при:кладывается с одной стороны к реактив-20 ной массе 9, вызывая ее колебательное движение около центрального положения, а с другой стороны через шток 10 и излучающую плиту 11 — к поверхности геологической среды 12, возбуждая в ней сейсмическую волну.

Обеспечение фазового соответствия возбуждаемой сейсмической волны заданному сигналу управления осуществляется системой 26 фазовой синхронизации, которая сопоставляет фазы сигнала датчика 14 ускорения Uä и опорного сигнала U „, вырабатываемого блоком 17, и в случае их рассогласования вырабатывает сигнал фазовой ошибки d(P, который поступает на управляющий вход фазового регулирования рабочего сигнала U и изменяет его фазу так, чтобы обеспечить равенство фаз сигналов 4р датчика ускорения U и опорного сигнала U Ä.

Сигнал положения реактивной массы

U„ ïðîõoäèò через интегратор 23 и поступает на вход усилителя-сумматора 20 45 и вход компаратора 24, Постоянная времени интегрирования интегратора 23 устанавливается такой величины, чтобы интегратор 23 ослаблял переменную составляющую сигнала У настолько, что.— бы она практически не влияла на работу вибрационного источника во всем рабочем диапазоне частот.

Компаратор 24 также не.реагирует на переменную составляющую,.поэтому на его выходе отсутствует сигнал, управляющий регулятором 25 уровня, и последний пропускает через себя выходной сигнал GU усилителя-сумматоВозвращение реактивной массы 9 в центральное положение позволяет исключить отрицательное влияние дестабилизирующих факторов на стабильность характеристик возбудителя вибрации. Этим достигается частичное улучшение стабильности характеристик излучения виброисточником в целом.

Соединение выхода интегратора 23 с входом компаратора 24 позволяет блокировать работу источника в том случае, если величина дестабилизирующих факторов и нескомпенсированных искажений характеристик излучения достигнет недопустимых пределов и дальнейшая работа источника будет связана с риском ухудшения сейсмического материала. Величина допустимых пределов U Ä,, т.е. порог срабатывания компаратора 24, устанавливается для каждого типа источников индивидуально в зависимости от требований к точности и стабильности характеристик излучения.

1543360

Блокировка работы источника путем уменьшения выходного тока I регулятором 25 уровня не нарушает работу источника, а переводит его в дежур5 ный режим работы, не позволяющий развивать существенную мощность излучения, но н то же время предоставляющий возможность проведения регулировки или ремонта. Величина ослабления мощ- 1О ноСти излучения в дежурном режиме подбирается регулятором 25 уровня..

Формула изобретения

Вибрационный источник сейсмических сигналов, включающий электрогидраВлический возбудитель вибрации, со-! держащий электрогидравлический преобразователь с датчиком золотника реактивную массу, излучающую плиту и сило-2п

BGifI гидроцилиндр, корпус которого соединен с реактивной массой, а шток с излучающей плитой, датчик ускорения, установленный на излучающей плите, датчик реактивной массы, установ- 25 лЕнный между реактивной массой и излучающей плитой, а также систему уп-! равления, содержащую последовательно соединенные блок дистанционного запуска, блок генератора сигнала, имею- 30 щнй выходы опорного и рабочего сигналов и управляющий вход Фазового регулирования рабочего сигнала, блок следящей системы, содержащий усилитель

Мощности, усилитель-сумматор, а также 3 усилители датчиков золотника и реактивной массы, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам усилителя-сумматора, третий вход которого подключен к выходу рабочего сигнала блока генератора сигнала, вход усилителя датчика золотника соединен с выходом датчика золотника, вход усилителя датчика реактивной массы — с выходом датчика реактивной массы, выход усилителя мощности подключен к входу электрогидравлического преобразователя, систему Фазовой синхронизации первыи Вход ко торой подключен к выходу датчика ускорения, второй вход — к выходу огорного сигнала блока генератора сигнала, а выход — к управляющему входу

Фазового регулирования рабочего сигнала блока генератора сигнала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик источника при его работе в группе за счет контроля качества его излучения, в него введены интегратор и компаратор, соединенные последовательно, а также управляемый регулятор уровня, нход которого подключен к выходу усилителя-сумматора„ выход — к входу усилителя мощности, а управляющий вход — к вьходу компаратора, при этом вход интегратора соединен с выходом усилителя. датчика реактивной массы, а вы" ход — с четвертым входом усилителясумматора.

15433бО

Составитель Д.Заргарян

Техред Л.Сердюкова Корректор N.i:ó÷åðÿâàÿ

Редактор А,Лежнина

Заказ 399 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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