Сейсмический вибратор

 

Изобретение относится к средствам сейсмической разведки. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности за счет увеличения точности отработки сигналов быстроизменяющейся частоты. Вибратов содержит канал дистанционного запуска, генератор управляющего сигнала, опорную плиту, гидроцилиндр, электрогидравлический преобразователь, канал управления, цифровой регулятор фазы, переключатель, обеспечивающий блокировку цифрового регулятора фазы на время переходных процессов, каналы обратных связей по положению гидроцилиндра и золотника соответственно, канал управления. На задающий вход канала управления поступает управляющий сигнал, формируемый цифроаналоговым преобразователем за счет заполнения счетчика импульсами с выхода цифрового регулятора фазы. Электрогидравлический преобразователь преобразует электрический сигнал в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра вызывает его перемещение с заданной частотой. Регистр упреждения, двоичный умножитель, делитель частоты и элемент ИЛИ формируют импульсы корректирующей частоты. Эти импульсы, суммируясь или вычитаясь из основной последовательности, поступающей на вход цифрового регулятора фазы, уменьшают скоростную ошибку отработки сигналов быстроизменяющейся частоты. 1 ил.

союз советсних социАлистических

РЕСПУБЛИН

А2 (г<)5 С 01 Ч 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изобретениям и ОТЙРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1495732 (21) 4318609/24-25 (22) 16.10,8? (46) 15,06.90. Бюл. ¹ 22 (71) Специальное конструкторское бюро испытательных машин Производственного объединения "Точмашприбор" и

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов раз-. ведки (72) В.И.Шевкунов, И.С.Лев и С.Г.Боцман (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1495732, кл. С 0i V 1/04, 1984. (54)СЕЙСМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР (57) Изобретение относится к средствам сейсмической разведки. Цель изобретения — повышение сейсмической эффективности за счет увеличения точности отработки сигналов быстроизменяющейся частоты. Вибратор содержит канал дистанционного запуска, генератор управляющего сигнала, опорную плиту, гидроцилиндр, электрогидравли.ческий преобразователь, канал управI

Изобретение относится к средствам сейсмической разведки, может быть использовано в качестве источника сейсмических сигналов и касается усовершенствования известного вибратора по авт. св. № .1495732 °

Целью изобретения является повьппение сейсмической эффективности путем

„,,SU 1 57152

2 ле - ня, цифровой регулятор фазы, переключатель, обеспечивающий блокировку цифрового регулятора фазы на время переходных процессов, каналы обратных связей по положению гидроцилиндра и золотника соответственно, канал управления. На задающий вход канала управления поступает управляющий сигнал, формируемый цифроаналоговым преобразователем за счет заполнения счетчика импульсами с выхода цифрового регулятора фазы. Электрогидравлический преобразователь преобразует электрический сигнал в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра вызывает .его перемещение с заданной частотой. Регистр упреждения, двоичный умножитель, делитель частоты и элемент ИЛИ формируют импульсы корректирующей частоты. Эти импульсы, суммируясь или вычитаясь из основной последовательности, поступающей на вход цифрового регулятора фазы, уменьшают скоростную ошибку отработки сигналов быстройдействующей частоты, 1 ил °

1 увеличения точности отработки сигналов быстроизменяющейся частоты.

На чертеже приведена структурная схема сейсмического вибратора.

Сейсмический вибратор содержит канал 1 дистанционного запуска, Генератор 2, включающий опорный счетчик 3 импульсов, источник 4 высокостабильных тактовых импульсов, блок 5

1571526 синхронизации и блок 6 ввода параметров вибросигнала, соединенные с преобразователем 7 код — частота. Первый выход преобразователя 7 подключен к первому входу цифрового регулятора 8 фазы, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к выходам опорного счетчика 3 и к каналу 9 обратной связи по фазе. Канал 9 вклю- 1О чает в себя последовательно соединенные датчик 10 колебаний опорной плиты, установленный на опорной плите 11, блок 12 обработки сигнала и усилитель-ограничитель 13. Выход цифрового регулятора 8 соединен с первым сигнальным входом переключателя 14 второй сигнальный вход которого подключен к второму выходу преобразователя 7, Ю

Управляющий вход переключателя 14 соединен с выходом элемента 15 задержки, входом подключенного к выходу канала 9, а выход переключателя 14 соединен со счетным входом рабочего 25 счетчика 16 импульсов. Входы начальной установки счетчика 16 поразрядно подключены к выходам запоминающего блока 17, входы которого поразрядно соединены с выходами счетчика 16.

Входы начальной установки счетчика 16 поразрядно подключены к выходам запоминающего блока 17, входы которого поразрядно соединены с выходами счетчика 16. Управляющий вход запоминающего блока 17 подключен

35 к выходу фиксатора 18 фронта опорного сигнала, первый вход которого соединен с выходом опорного счетчика 3, а второй и третий входы подключены к соответствующим выходам блока 5 синхронизации генератора.2.

Выходы рабочего счетчика 16 поразрядно соединены с входами цифрового функционального преобразователя 19, в свою очер дь поразрядно подключенного к входам цчфроаналогового преобразователя 20, выход которого служит одним из входов канала 21 управления. Каналы 22 и 23 обратных связей соответственно по положению гидроцилиндра и золотника электрогидравлического преобразователя 24 также соединены с входами канала 21.

Электрогидравлический преобразователь 24 механически и гидравлически соединен с гидроцилиндром ?5„ шток 26 которого жестко соединен с опорной плитой 11.

Выходы регистра 27 упреждения поразрядно соединены с управляющими входами двоичного умножителя 28, а выход его подключен к одному из входов элемента ИЛИ 29. Делитель 30 частоты поразрядно соединен своими управляющими входными с выходами кода текущего значения частоты преобразователя 7 код — частота и входами блока 12. Выход делителя 30 частоты соединен с вторым входом элемента

KIVi 29, выход последнего подключен к дополнительному входу цифрового регулятора 8, а сигнальные входы двоичного умножителя 28 и делителя 30 частоты соединены между собой параллельно и подключены к дополнительному выходу преобразователя код— частота.

Регистр 27 упреждения может быть выполнен в виде набора механических переключателей, каждый из которых имеет как минимум один замыкающий или размыкающий контакт.

Двоичный умножитель выполняется на микросхеме среднего уровня интеграции так, чтобы частота выходных импупьсов этой микросхемы была прямо пропорциональна коду числа на ее управляющих входах, т.е.

Рбх ;- А 2 „(1)

Вь х 64 „о где A „= 0 или 1 в соответствии с входным кодом.

Возможна реализация на основе най к апливающе го с умматора, Делитель частоты — стандартный многоразрядный вычитающий счетчик, выход заема которого соединен с входом разрешения записи и является одновременно выходом делителя частоты.

Сейсмический вибратор работает следующим образом.

Злектрогидравлический преобразователь 24 преобразует выходной сигнал 21 в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра 25 вызывает его перемещение с заданной частотой. Реактивная сила через поршень со штоком и опорной плитой 11 воздействует на грунт, вызывая колебания, соответствующие выходному сигналу цифроаналогового преобразователя 20.

5 15715

Выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 20 в качестве задающего сигнала поступает на один из входов канала 21. Сигналы обратных связей с выходов каналов 22 и 23 обратных связей поступают на остальные входы канала 21.

Установленный на опорной плите 11 датчик 10 вырабатывает электрический сигнал, который после фильтрации и усиления з блоке 12 обработки сигнлла преобразуется в прямоугольные импульсы, при =-том фронты этих импульсов соответствуют переходам через нуль 1-й гармоники сигнала виброскорости опорной плиты 11.

Формирование сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя производится следующим образом. 20

Источник 4 высокостабильных по частоте импульсов вырабатывает тактовые импульсы, которые преобразователем 7 код — частота, управляемым блоком 5 синхронизации, преооразуется в две импульсные последовательности., Первая импульсная последовательность поступает на вход цифрового регулятора 8 фазы, а вторая — на вход опорного счетчика 3 импульсов, 30

Переключатель 14 в начальный момент соединяет вход рабочего счетчика 16 импульсов с выходом преобразователя 7 код — частота, блокируя систему цифрового регулятора 8 фазы на время пере35 ходных процессов в вибраторе.

Импульсы, заполняющие рабочий счетчик 16, линейно дискретно изменяют его содержимое, начиная с,некоторого числа, зафиксированного в зало- .-4p минающем блоке 17 во время установочного запуска. Пифровой .функциональный преобразователь 19 формирует цифровые отсчеты синусоидальной функции, которые и преобразуются в аналоговый 45 сигнал синусоидальной формы цифроаналоговым преобразователем 20.

По истечении времечки задержки. установленного элементом 15, переключатель 14 соединяет выход цифрового регулятора 8 с входом рабочего счетчика 16, замыкая контур фазовой синхронизации.

На выходе элемента 29 вырабатывается импульсная последовательность, которая поступает на дополнительный вход цифрового регулятора 8. При этом частота импульсов на входе рабочего счетчика 16 изменяется с целью ком-, !

t . = К

S eoc (2) где с — задержка блока обработки

3 Бос сигнала;

1 — текущее значение частоты сигнала;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от характеристики фильтра блока 12, и при использовании стабильных радиокомпонентов его величина постоянна.

Поразрядное подключение делителя 30 частоты к кодовым выходам значения текущей частоты преобразователя ? обеспечивает автоматическое изменение корректирующей частоты Г„, при изменении текущего значения частоты сигнала

2 dF 1

F К

Т f (3) 26 6 пенсации отставания частоты на выходе усилителя-ограничителя 13 (скорост- =ной ошибкой), обусловленной инерционностью вибратора. Инерционность внбратора складывается из инерционности гидравлического исполнительного механизма с „, включающего гидроцилиндр 25, шток 26 и опорную плиту 11 ° задержки,, вносимой блок обработки сигнала датчика 10 колебаний опорной плиты.

Блок 12 обработки сигнала выделяет 1-ю гармонику выходного сигнала вибратора с целью обеспечения высокой точности работы контура фаэовой синхронизации. Выделение 1-й гармоники производится при помощи селективных цепей блока 12 обработки сигнала, управляемых кодом текущего значения частоты сигнала, для чего управляемые входы блока 12 поразрядно соединены с соответствующими кодовыми выходами преобразователя 7 код — частота, как показано на чертеже. Благодаря такому построению схемы достигается эффективное выделение первой гармоники, однако время задержки блока 12 оказывается зависящим от текущего значения частоты сигнала. В случае использования перестраиваемого фильтра нижних частот в качестве блока 12 инерционность последнего обратно пропорциональна значению текущей частоты, т.е.

1571526 (4) 40

45 (5) 50 где hF — приращение частоты управляющего сигнала;

Т вЂ” дпительность сигнала; и — разрядность опорного счетчика 16 и опорного счетчи5 ка 3, В регистр 27 упреждения устанавлиВают среднее время задержки гидравлического исполнительного механизма, которое ле.кит в пределах нескольких десятков миллисекунд. Это время опеделяется экспериментально по пееходной характеристике вибратора ри размыкании контура фазовой синхро-15 низации.

Г

На дополнительном импульсном выходе преобразователя 7 формируется

Импульсная последовательность, часто га которой прямо пропорциональна отно- 20 шению приращения частоты d F„длиельности сигнала Т, т.е. скорости изменения частоты, а для нелинейно меняющихся по частоте сигналов

4г/d t

Вследствие поразрядного подключения управляющих входов двоичного умножителя 28 к вь|ходам регистра 27 упреждения, а сигнального входа— к до полнит ель н ому импульс ному выходу

1 реобразователя 7 на выходе двоичного

) множителя 28 формируется импульсная последовательность, частора которой

1трямо пропорциональна произведению скорости изменения частоты на среднюю величину задержки исполнительНого механизма

2 dF

r =

Импульсные последовательности с частотами Fggppr u F Kppp поступают на входы элемента 30, на выходе которого образует я новая импульсная йоследовательность с частотой корр F gopp + F KQpp

2 йР 1

-(е +к — ) T зим с 1

Корректирующие импульсы с частотой Р„,, поступая на дополнительный вход цифрового регулятора 8, изменяют частоту входных импульсов рабочего счетчика 16 так, чтобы компенсировать отклонение частоты выходных импульсов Канала обратной связи по фазе, обусловленное скоростной ошибкой.

В случае, когда частота сигнала вибратора возрастает, происходит увеличение частоты входных импульсов рабочего счетчика 16 по отношению к частоте входных импульсов опорного счетчика 3 на величину F rpp . В случае, когда частота сигнала вибратора убываеТ, частота входных импульсов рабочего счетчика 16 уменьшается по отношению к частоте входных импульсов опорного счетчика 3 на эту же веJIH IHHÓ F кд рр е

Г!ри работе с постоянной частотой импульсы корректирующей частоты отсутс.твуют. Таким образом, достигнуто постоянство частот опорного сигнала и сигнала обратной связи по фазе на сравнивающих входах цифрового регулятора фаз, благодаря чему точность работы вибратора повышается, Итак, в описанном устройстве благодаря введению двоичного умножителя, делителя частоты, элемента ИЛИ, регистра упреждения и связей между ними и остальными элементами устройства обеспечивается повышение сейсмической эффективности за счет уменьшения скоростной ошибки отработки сигналов быстроменяющейся частоты.

Формула и з о б р е т е н и я

Сейсмический вибратор по авт, св.

1 1495732, отличающийся тем, что„ с целью повышения сейсмической эффективности за счет повышения точности отработки сигналов быстроменяющейся частоты, в него дополнительно введены регистр упреждения, двоичный умножитель, делитель частоты и элемент ИЛИ, причем управляющие входы делителя частоты соединены поразрядно с выходами кода текущего значения частоты преобразователя код — частота и с входами блока обработки сигнала, выход делителя частоты подключен к одному из входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом двоичного умножителя, управляющими входами поразрядно соединенного с выходами регистра упреждения, выход элемента ИЛИ подключен к дополнительному входу цифрового регулятора фазы, а сигнальные входы двоичного умножителя и. делителя частоты подключены к дополнительному выходу преобразователя код — частота.

1571526

Составитель С. Колесов

Техред Л.Серд скова Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Маковская

Заказ 1510 Тираж 419 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