Устройство для сейсмической разведки

 

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для прямых поисков месторождений полезных ископаемых и других объектов, находящихся под землей и под водой. Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения вещественного состава горных пород. Для этого используется устройство, включающее узкополосные фильтры и несколько каскадов блоков распознавания объектов, включающих сумматоры, интегратор и экстремальный регулятор. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) Ai (51)5 G 01 V 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4380515/24-25 (22) 18.02.88 (46) 07.03.90. Бюл. ¹ 9 (71) Наро-Фоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов pasведки (72) А.Г.Бобышев (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N -297013,,кл. G 01 V 1/14 1967.

Сейсморазведка. Справочник геофизика. - M. Недра, 1981, с. 170 и 171.

Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть испбльзовано для прямых поисков месторождений полезных ископаемых и других объектов, находящихся под землей и под водой.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности определения вещественного состава горных пород.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— блок-схема сумматора; на фиг. 3 блок-схема интегратора; на фиг, 4— блок-схема экстремального регулятоРа °

Устройство содержит сейсмоприемник 1., усилитель 2, полосовые фильтры 3.1,...,3.п аналоговый регистратор 4, переключатель 5 каналов, преобразователь 6 аналог — код, устрой- ство 7 синхронизации, блок 8 памяти, 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ

РАЗВЕДКИ (57) Изобретение относится к сейсмической разведке и может быть использовано для прямых поисков месторождений полезных ископаемых и других объектов, находящихся под землей и под водой. Цель изобретения — повышение .точности и достоверности определения вещественного состава горных пород. Для этого используется устройство, включающее узкополосные фильтры и несколько каскадов блоков распознавания объектов, включающих сумматоры, интегратор и экстремальный регулятор. 4 ил.

1 генератор 9 импульсов, кольцеврй счетчик 10, второй генератор ll импульсов, второй блок 12 памяти, первый 13 и второй 14 сумматоры, интегратор 15, экстремальный регулятор 16, третий сумматор 17, блок 18 деления, аналого-цифровой печатающий блок 19 коммутатор 20, регулирующие элементы

21,1, 21.2,...,21.m, канальные сумматоры 22.1, 22.2,. ° .22.п пороговые узлы 23.1, 23.2,...,23.п коммута-, тор 24, регулируемые элементы 25.1, 25.2,...,25.m интеграторы 26.1, 26.2,...,26.п, элементы 27;1, 27.2,...,27.п задержки. Инверторы

28.1, 28.2... °,28.п, канальные сумматоры 29.1, 29.2. ..29.r, интеграторы 30.1, 30.2,...,30.п исполнительные механизмы 31.1 31,2,...

Зl.п.

1548759

Устройство работает следующим образом.

Сейсмические колебания поступают в сейсмоприемник 1, которым преобразуются механические колебания в электрические сигналы, последние усиливаются усилителем 2, с которого сейсмические сигналы поступают в фильтры 3 ° 1 ° ° р3 ° п.и аналоговый ре 10 гистратор 4, а также в виде команд на генератор 9 импульсов и второй генератор 11 импульсов, которые включены в работу блоком синхрони.зации. 15

По полученной команде сейсмичес кого сигнала генератор 9 импульсов

la момент записи сейсмограммы подает

, отметки времени, которые фиксируют, ся каналом аналогов ого р егис трат ора

;4 совместно с записывающимися сейсмограммами на его других каналах, Поступающий с усилителя 2 сейсми ческий сигнал в блоке фильтров

3.1,...,3.п его острорезонансными фильтрами разлагается на гармонические составляющие, которые заносятся группами на матрицу накопителей второго блока 12 памяти с помощью ключей блока 12 памяти, переключение .которых управляется кольцевым счет чиком 10, за промежуток времени Д 1;,,необходимый для разложения сигнала ! в спектр полосовыми фильтрами. .3. 1 ..., 3. и. Переключение каналов б ° э а ° ф ° °

35 кольцевого счетчика 10 за время dt, осуществляется за счет элементов

; задержки, включенных между переклю1 чающими каналами кольцевого счетчи ка 1О при поступлении на него запускающего импульса с второго генератора 11 импульсов.

В полосовых фильтрах 3.1...,3.п происходит частичная фильтрация помех его гребенкой фильтров. Окончательная фильтрация помех и фильтрация неправильных классификационных решений распознавания происходит за счет многократной обработки исследуемого сигнала первыми 13 и вторыми

l4 сумматорами и интегратором 15.

Полученная совокупность амплитудных значений составляющих сейсмического.сигнала с блока 12 памя1 ти многоканально либо последователь55 но опросом (в зависимости от коммутатора) поступает на коммутатор 20 первого сумматора 13, с помощью которого подсоединяются случайно на входы любого из m регулируемых эле= ментов 21.1.. .,21.m любого из и сумматоров 22.1...,,22.п блока 13, Регулируемые элементы 2!,1...,, 21,m уменьшают или увеличивают приходящую амплитуду сигнала. Коэффициент изменения (весовой коэффициент) регулируемого элемента устанавливается в период обучения с помощью экстремального регулятора 16, Пришедшие и измененные регулируемые элементами 21.1,...,21.m сигна-. лы суммируются сумматорами 22.1,..., 22.п блока первого сумматора 13, а полученная величина поступает на пороговые узлы 23.1 23.п при этом каждый канальный сумматор

22.! первого сумматора 13 срабатывает, если

+х„d-) g

1 где х . — амплитуда приходящего сигJ. нала; — величина веса, коэффициент усиления или ослабления сигнала; — величина порогового узла.

Коммутатор 20 блоков 13 и 14 и коммутатор 24 блока 15 представляет панель коммутационных связей, выполненных монтажником случайным образом. Регулируемые элементы 2l.j, 25,j пороговые узлы 23.,1, сумматоры 22.j, интеграторы 26.j суммато- ров 13, 14 и интегратора 15 выполнены по известной схеме, В режиме обучения автоматически устанавливаются величины J,. и Ц„ с

3 помощью экстремального регулятора

16, а число х„ — амплитуд сигналов связи — с помощью коммутатора 20 первого сумматора 13. В этом блоке происходят фильтрация сигналов и классификация объектов распознавания. Поскольку число сумматоров в блоке первого сумматора 13 равно и, то выходных порогов будет Я"„, Q „, Я,„, где и — число объектов распознавания, причем распознавание простейших объектов классификации уже на этом этапе достигает 99,9%, а выделение сигнала от помех достигает 100 %.

Дпя исключения ошибок необходимо прорешать еще несколько раз задачу оптимизации с тем, чтобы исключить

I все неопределенности. Это решается с помощью второго блока сумматоров

14 и интегратора 15.

8759

1О

Uz

14+ 1-1п 1 + 1 1.

35 и

U1+ U2+ UР а. Ь, r, Я., 3

5 154

В данной системе многократных решений. применен не только индерминированный метод конструкции каждого блока этой системы в виде переменной структуры блока: изменяющие в период обучения числа амплитуд х ., весовые величины регулируемых элементов,(, величины порога Q nopo в говых узлов, но и принцип неоднократных решений, принцип селекции, отбора решений в одном блок, лля передачи их для нового анализа дру гим блоком. Это значит, что в самой системе многократных решений заложен индетерминированный алгоритм распознавания в виде многочисленных решающих функций g х. 3. позволяю3 3 щих определить эти геологические объекты, т. е. выделить и разделить эти объекты друг от друга, если даже они имеют очень сложные лабиринты границ раздела сред.

Для продолжения решения задачи полученные напряжения величин пороговых узлов Я, Q,„, Q, „ первого бло1 L 4. ка сумматоров 13 поступают во вторые сумматоры 14, где с помощью коммутатора 20 второго блока сумматоров 14 перераспределяется случайно на m регулируемых элементов 21.1,...,21.m каждого сумматора 22.$ любой из ветвей второго блока сумматоров 14.

С выхода каждого сумматора 22.1 величина напряжения поступает на соответствующий пороговый узел 23., который выщает напряжение, если где а .- амплитуда приходящего сиг1 нала;

h. — величина веса коэффициент

В усиления (ослабления) сигнала; и — величина порогового узла.

В режиме обучения автоматически с помощью экстремального регулятора 16 устанавливаются величины Ь

1Ф Я, а с помощью коммутатора 20 второго блока сумматоров 14 устанавливается число приходящих амплитуд a..

В этом блоке происходит как предварительная классификация объектов, так и фильтрация неправильных решений.

Напряжения величин с пороговых узлов Р— Q второго, сумматора 14

1 Р поступают через коммутатор на Е блока регулируемых элементов (трансфлюкторов и т.д.) 25. каждого интегратора 26. любой иэ ветвей интеграторов !5.

C каждого интегратора 26. снимается напряжение, равное

>е

Х вЂ” — — ——

Ф с Xp-,-, где y. — амплитуда приходящего сиг15 нала; — величина веса коэффициент

1 усиления (ослабления) регулируемого элемента, В блоке интегратора 15 происходят

20 окончательная фильтрация неправильных решений и классификация объектов распознавания (уголь, нефть, газ и т.д.), характеризующихся величиной выходных напряжений с выходных

25 интеграторов 15 (в случае двух классов — два интегратора, трех классов три интегратора и и классов — n интеграторов). Окончательная оценка вероятности нахождения компонентов

30 исследуемого объекта вычисляется в виде соотношений являющихся относительными величинами, которые фиксируются в аналого40 цифровом печатающем устройстве 19, где U„ и И, И „ — величины аналогового сигнала выходных интеграторов

15, С этой целью переключателем 5 каналов последовательно опрашивают.—

45 ся каналы выходных интеграторов 15 и выдаются в преобразователь 6 аналог-код, с выхода которого информация в цифровом коде поступает на сумматор 17, где происходит суммирование данных всех каналов, одновременно эти оцифрованные данные всех каналов поступают в узел 8 памяти.

Затем эти данные из третьего сумматора 17 и блока 8 памяти поступают в блок 18 деления. Результат деления фиксируется аналого-цифровым печатающим блоком (АЦПУ) 19 и выдаются на бумажной ленте в виде прямого прогноза.

1548759

Устройством в полевых условиях возможно обрабатывать сейсмический сигнал, т.е. анализировать каждую сейсмограмму сейсмического профиля с целью определения контуров и глубины залегания залежи полезных ископаемых, а также проследить положение залежи вдоль профиля,.т,е. решать задачу прослеживания гори!

О зонтов. Задачу прослеживания гори" зонтов можно решить и по имеющимся заранее аналоговым сейсмическим сигналам, поскольку аналоговым регистра тором 4 Фиксируется сейсмограмма в функции времени. В данном случае в фильтры 3 и дальше поступает из аналогового регистратора 4 не вся волновая сартина (сейсмограмма), а только ее участок, выбранный с помощью меток ремени, при этом обучающиеся блоки первого и второго сумматоров 13 и

14, а также интегратора 15, должны обучаться также только по участку сейсмограммы. Сам процесс обучения 25 заключается в многократном пропускании всей сейсмограммы (или ее участка) многих волновых картин с известным геологическим объектом. При настройке в процессе обучения устрой- 30 ства в случае двух классов достаточно пропускание многих сейсмограмм (или их участков) с известным одним геологическим объектом (нефть), а

"в случае и классов задача усложняется, так как уже каждый из п классов должен много раз пропускать через устройство и сейсмограмм, .но зато ответ дается с оценкой составляющих компонентов геологической среды.

В отличие от описанного режима, распознавания в режиме обучения кроме описанных блоков подключается экстремальный регулятор 16 к обучающимся блокам: первые 13, вторые 14 сумматоры и интеграторы 15.

Работа экстремального регулятора

16 заключается в том, что при обу". чении устройства с выходных каналов (1-n) интеграторов 15 будут прохо50 дить в каждом канале блока 16 сначала изменяющаяся величина U,.„, затем U; и т.д, Первая величина поступает в соответствующем 1

55 канале экстремального регулятора 16 на элемент 27.1 задержки, а с нее на сумматор 29.j через время Dt, равное времени задержки. В этот момент на другой вход сумматора 29,< будет поступать через инвертор 28.1 следующая величина напряжения U

1 1

Разность этих величин ДП поступает на интегратор 30.,1, а с него на исполнительный механизм 31.j. Исполнительные механизмы 31.,I блока 16 изменяют величины установки регулируемых элементов в блоках 15, 13, 14, т.е. изменяются величины насыщения, трансфлюкторов, уровни сопротивлений, емкости и т.д, регулируемых элементов 21. и 25,j, При достижении режима насыщения при обучении, т.е. установке неизменного статического значения U

= const с выхода блока 15, т,е. при

DU = U:,„ — U 1, близком к нулю, экстремальный регулятор 16 прекращает свою работу, так как оператор в этот момент отключает его от блока

15 с помощью переключателя, встроенного в блок 16. Сам процесс обучения визуально наблюдается на АЦПУ 19 и протекает до тех пор, пока на классификационных каналах АЦПУ 19 не установятся постоянные и близкие между собой результаты.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает возможность выделения случайного полезного сигнала (информации об объекте) на фоне случайных помех, возможность выделения геологических и других объектов, представляющих сложные топологические объекты, т.е. отнесение с высокой точностью к своему классу, например нефти и воды в случае водонефтяного коллектора, обнаружение геологического объекта непосредственно в процессе сейсморазведки, а также возможность определения вещественного состава горных пород исследуемого разреза. формула изобретения

Устройство для сейсмической разведки, содержащее последовательно соединенные сейсмоприемник, усилитель с фильтром, а также аналоговый регистратор, переключатель каналов, преобразователь аналог — код, устройство синхронизации, блок памяти и генератор импульсов, причем аналоговый регистратор соединен с выходами усилителя и генератора импульсов, а выход переключателя каналов

1548759

10 соединен с входом преобразователя аналог-код, выход которого соединен с блоком синхронизации и блоком памяти, выход блока синхронизации сое5 динен с выходами усилителя, генератора импульсов и регистратором, отличающееся тем,что, с целью повьпчения точности и достоверности определения. вещественного состава горных пород, в него дополнительно введены кольцевой счетчик, второй генератор импульсов, второй блок памяти,. первый и второй сумматоры, интегратор и экстремальный регулятор, а также блок деления, третий сумматор и аналого-цифровой печатающий блок, причем фильтры выполнены в виде не менее двух параллель.Ных полосовых фильтров выходы кото- () рых связаны с входом второго блока памяти, выход которого связан с входом нервого сумматора, выход которого связан с входом второго сумматора, выход которого связан с входом интегратора, выход которого связан с входом переключателя каналов, вход второго генератора импульсов связан с входами фильтров и выходами усилителя и блока синхронизации, выход второго генератора импульсов соединен с входом кольцевоzo счетчика, выход которого подключен к информационным входам второго блока памяти, третий сумматор, блок деления и аналого-цифровое печатающее устройство соединены последовательно, вход третьего сумматора соединен с выходом преобразователя аналог-код, а второй вход блока деления — с выходом блока памяти, вход экстремального регулятора соединен с выходами интегратора, а выход экстремального регулятора связан с информационными входами первого и второго сумматоров, а также интегратора.!

548759

1548759

Составитель А. Алешин

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Л, Пожо

Редактор А. Мотыль

Тираж 413

Подписное

Заказ 140

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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