Источник сейсмических сигналов

 

Использование: сейсморазведочная и геофизическая техника, контроль и управление источниками сейсмических сигналов. Сущность изобретения: источник сейсмических сигналов включает декодер, генератор, фазовый корректор, первый суммирующий усилитель, два фильтра, два фазово-частотных детектора, реактивную массу и первый датчик ускорения. Для оперативного контроля основных параметров источника в процессе его работы на профиле применены второй датчик ускорения, второй суммирующий усилитель, компаратор, устройство контроля фазы, счетное устройство, устройство контроля толкающего усилия. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr>s G 01 V 1/37

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829981/25 (22) 29.05.90 (46) 23.05.93, Бюл.1ч 19 (71) Научно-производственное объединение

"Сейсмотехника" (72) А,Г.Асан-Джалалов, В.В.Макаров, А.И.плясунов и Н.М.Кобин (56) Авторское свидетельство СССР N.

1278743, G 01 V 1/37, 1984.

Авторское свидетельство СССР N.

1436087, G 01 V 1/37, 1986.

Изобретение относится к сейсморазведочной геофизической технике, в частности к устройствам контроля и управления источниками сейсмических сигналов.

Цель изобретения — повышение сейс- мической эффективности за счет оперативного контроля основных параметров источника в процессе его работы на профиле.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана функциональная схема источника сейсмических сигналов; на фиг,2 — функциональная схема компаратора; на фиг.3 — функциональная схема устройства контроля фазы; на фиг.4 — функциональная схема устройства контроля толкающего усилия.

Источник сейсмических сигналов (фиг.1) содержит последовательно соединенные декодер 1, генератор 2, фазовый корректор 3, .. Ж 1817052 А1 (54) ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Использование: сейсморазведочная и геофизическая техника, контроль и управление источниками сейсмических сигналов.

Сущность изобретения: источник сейсмических сигналов включает декодер, генератор, фазовый корректор, первый суммирующий усилитель, два фильтра, два фазово-частотных детектора, реактивную массу и первый датчик ускорения. Для оперативного контроля основных параметров источника в процессе его работы на профиле применены второй датчик ускорения, второй суммирующий усилитель, компаратор, устройство контроля фазы, счетное устройство, устройство контроля толкающего усилия. 4 ил. первый суммирующий усилитель 4, связанный со входом катушки электромеханического преобразователя гидроусилителя 5 с датчиком золотника 6, соединенную с гидроусилителем 5 инерционную массу 7 с датчиком массы 8 и штоком 9, жестко связанньил с опорной плитой 10, имеющей первый датчик ускорения 11, выходы датчиков золотника 6 и массы 8 через первый 12 и второй 13 фазово-чувствительные детекторы соедине- Щ ны со вторым и третьим входами первого суммирующего усилителя 4, а выходы — с генератором запитки 14, третий выход генератора 2 через второй фильтр 15 соедин нен со вторым входо л фазового корректора

3, третий вход которого подключен к выходу первого фильтра 16, и устройство индикации 24. Кроме э гого, источник сейсмических сигналов содержит второй датчик ускорения 17, установленный на инерционной мас1817052 се 7, второй суммирующий усилитель 18, компаратор 19, устройство контроля фазы

20, счетное устройство 21, задатчик числа периодов 22, выход которого связан со счетным устройством 21 и устройство контроля толкающего усилия 23. выход которого связан с третьим входом устройства индикации

24, второй вход которого подключен к выходу устройства контроля фазы 20, первый вход устройства индикации 24 связан с выходом устройства счетного 21, первый вход которого соединен с первым выходом генератора 2, второй выход которого подключен ко второму входу счетного устройства 21, третий выход генератора 2 подключен к первому входу компаратора 19, второй вход которого соединен с выходом второго суммирующего усилителя 18, первый и второй выходы компаратора 19 подключены к первому и второму входам устройства контроля фазы 20 соответственно, а третий вход подключен к первому выходу устройства счетного 21. выход второго датчика ускорения 17 подключен ко входу устройства контроля толкающего усилия 23 и первому входу второго суммирующего усилителя 18, второй вход которого связан с выходом первого датчика ускорения 1, выход со входом первого фильтра 16.

Компаратор 19 (фиг.2) содержит схемы первого 25 и второго 26 управляемых фильтров низких частот — ФНЧ, которые могут быть реализованы подобно описанию в паспорте на блок управления источниками сейсмических сигналов вибрационных ТУ

39-01-651-85 (в дальнейшем изложении—

БУСВ), первый 27 и второй 28 усилители ограничители, первый 29 и второй 30 компараторы, которые также могут быть реализованы аналогично описанным в паспорте на

БУСВ, первая 31 и вторая 32 схемы "исключающие" — или ".

Устройство контроля фазы 20 (фиг,3) содержит фазовый детектор 33, который может быть оеализован аналогично приведенному схему определения величины и знака фазовой ошибки 34, которая может быть реализована аналогично схемам фазового корректора. описанного в паспорте БУСВ, первую 35 и вторую 36 схемы И-НЕ, реверсивный счетчик

37 (реализованный на микросхемах К 555

ИЕ7), управляемый инвертор 38(реализованный на микросхемах К 555 ЛП 5), сумматор

39 (микросхема К 555 ИМ 6), сдвиговый регистр(микросхема К555ИР15),схемазадания порога фазовой ошибки 41, реализуемая схемой И-НЕ с наборным полем перемычек, цифроаналоговый преобразователь фазовой ошибки 42 (микросхема КР 572 Г1А 1 А}.

35 торэ 3.

При отсутствии фазовой ошибки между

40 опорным сигналом генератора 2. прошедшего через второй фильтр 15 и рабочим сигналом, являющимся суммой сигналов с первого 11 и второго 17 датчиков ускорения, прошедшим через первый фильтр 16 коэф45 фициент преобразования преобразователя код-частота фазового корректора 3 такой, что частота íà его выходе равна частоте на входе формирователя гармонического сигнала, входящего в схему генератора 2.

Выходной гармонический сигнал фазового корректора 3 поступает на первый вход первого суммирующего усилителя 4 и далее, преобразуясь в ток, поступает в катушку электромеханического преобразователя

55 гидроусилителя 5. Электромеханический преобразователь осуществляет преобразование тока катушки в механическое перемещение золотников гидроусилителя 5, управляющего потоком рабочей жидкости в цилиндре инерционной массы 7

Устройство контроля толкающего усилия 23 (фиг.4) содержит масштабирующий усилитель 43 (микросхема КП 544 УД 1А), амплитудный детектор 44, который может быть реализован аналогично известному, первый 47 и второй 48 источники опорного напряжения, первый 49 и второй 50 компаратор, схемная реализация которых может быть аналогичной описанному в паспорте на БУСВ (описание схемы компаратора), схему "исключающее-или" 51, задатчик времени развертки 45, реализованный на программных переключателях ПП 10, схему формирования частоты заполнения (микросхемы К 555 ИЕ 6), пороговый счетчик 52 (микросхемы К 555 ИЕ5), Источник работает следующим образом.

По радиоканалу на вход декодера 1 поступает кодированный сигнал о начале запуска. Декодер 1 вырабатывает на своем выходе импульс, которым запускаются пересчетные схемы генератора 2. Параметры выходного гармонического сигнала генератора 2— начальная частота. конечная частота и длительность развертки заранее запрограммированы в программном устройстве генератора 2 и могут быть оперативно изменены при помощи программных переключателей, Кроме выходного гармонического сигнала — опорной частоты -- генератор 2 формирует на своих выходах импульсные сигналы опорной частоты Х, и потенциальный сигнал времени развертки, необходимых для работы счетного устройства 2 1, Гармонический сигнал с выхода генератора 2 поступает на вход фазового коррек1817052

Инерционная масса 7 совершает коле- В это же время на второй управляемый бательные движения и через шток 9 и опор- фильтр нижних частот 26 поступает сигнал нуюплиту10передаетэтиколебаниявгрунт. опорной частоты с выхода генератора 3, Выходы датчиков массы 8 и золотника 6 Первый 25 и второй 26 управляемые фильтчерез фаэочувствительные детекторы 12 и 5 ры нижних частот, входящих в схему компа13 связаны со вторым и третьим входами ратора 19 идентичны по фазочастотной суммирующего усилителя 4, реализуя обрат- характеристике. ные связи на положение массы и золотника, Первая гармоника суммарного сигнала обеспечивая заданный режим работы, ускорения и опорного сигнала поступает на

3апитка рабочих обмотокдатчиковмас- f0 первый 27 и второй 28 усилителя ограничисы 8 и золотника босуществляется отодного тели, имеющие большое усилие в районе генератора запитки14. перехода входного сигнала через нулевой

Колебания инерционной массы 7 пере- . потенциал. В результате работа первого 29 даются на первыйдатчик ускорения 11, уста- и второго 30 компаратора становится становленный на опорной плите 10, излучающей 15 бильнее, Пройдя схемы первого 29 и второго йти колебания в грунт. Первый датчик ускоре- . 30 компараторов, сигналы проводятся к лония 11 вырабатывает сигнал, который является гическому уровню и на выходах первой 31 и выходным сигналом источника сейсмических . второй 32 схем "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ" сигналов и входнйм для системы фазовой формируются логические сигналы опорной коррекции. ": : 20 частоты и суммарный сигнал с датчиков усСигнал ускорения опорной плиты 10 корения. Далее зти сигналы поступают на представляет собой сложный сигнал, обога- входы фазового детектора 33 устройства щенный и искаженный большим количеством контроля фазы 20. гармонических составляющих. Для выполне-: После фазового детектора 33 и схемы ния первой гармоники из этого сигнала пред- 25 определения величйны и знака фазовой

:назначен первый фильтр 16 состоящий из ошибки 34 на выходе первой 35 и второй 36 следящего фильтра и фильтра низких час- схем "И-НЕ" формируются сигналы опережения и отстаивания, заполненные частоТак как на низких частотах амплитуда той с выхода устройства счетного 21. сигнала с первого датчика ускорения 11 на- 30 Частота. пропорциональная величине именьшая, а количество гармонических иска-.:фазовой ошибки за период в зависимости от жений наибольшее, именно на этих частотах знака ошибки, поступает либо на вход сумрабочего диапазона источника сейсмиче- мирования, либо на вход вычитания ревер- . ских сигналов величина фазовой ошибки по- . сивного счетчика 37. сле фазового корректора 3 наибольшая. 35 Если положительная ошибка за период

Второй датчик ускорения 17, установлен- опорной частоты генератора 2 больше отриный на реактивной массе 7 и связанный с цательной, то схема управляемого инвертопервым входом второго суммирующего уси- ра работает повторителем. лителя 18улучшает форму выходного сигна-.. Если положительная ошибка эа период ла источника сейсмических сигналов и 40 опорнойчастотыгенератора2меньшеотри.. облегчаетработупервогофильтра l6.Èìåí- цательной, то выходной двоичный код рено на низких частотах рабочего диапазона версивного счетчика 37, пропорциональный . сигнал со второго датчика ускорения 17 на- . величине фаэовой ошибки эа период инверибольшей амплитуды и содержит минималь-: тируется. ное количество гармонических искажений. 45 В результате на выходных управляемоПосколькухарактеристики первого 16 и . га инвертора 38 по окончании периода втордго 15 фильтров могут изменяться от опорной частоты формируется абсолютная температуры, то в канале опорного сигнала: величина фазовой ошибки за один период. установленыидентичныезвенья — следящий: Двоичный код абсолютной величины фаэофильтр и фйльтр нижних частот. Это позво- 50 вой ошибки поступает на первые входы сумляет свести к минимуму погрешности обра- матора 39, вторые входы которого подключены ботки рабочего и опорного сигналов. к выходам сдвигового регистра 40. Таким образом происходйт суммированйе в течение

В процессе развертки частоты, излучае-, длительности развертки абсолютной велимой поверхностью опорной плиты 10 в 55 чины фазовых ошибок всех периодов. При грунт, суммарный сигнал с первого 11 и вто- достижении кода на выходах сдвигового рерого 17 датчиков ускорения с выхода второ- гистра 40 порога, набранного в схеме эадаго суммирующего усилителя 18 поступает на ния порога фазовой ошибки 41, на ее выходе первый управляемый фильтр нижних частот появится потенциал, означающий отрица25 устройства контроля фазы 20. тельный результат проверки системы фаэо1817052

10

25

35

Рнач. + Р«н.

2 язв

45

55 лия. вой коррекции работающего источника сейсмических сигналов, Выходной потенциал превышения заданного порога поступает на один из входов устройства индикации 24 для визуального контроля.

При помощи цифроаналогового преобразователя фазовой ошибки 42 двоичный код фазовой ошибки преобразуется в соответствующее напряжение отрицательной полярности для контроля динамики изменения фазовой ошибки за период развертки. На этом цикл проверки работы схемы фазового корректора 3 заканчивается и возобновляется по началу следующей развертки частоты источника сейсмических сигналов.

При ошибке в наборе параметров опорного сигнала генератора 2, начальной частоты. конечной частоты или времени развертки, а также при выходе иэ строя программных переключателей задания параметров источник сейсмических сигналов начинает работать не синхронно с остальными источниками в сейсмическом отряде. В этом случае резко ухудшается сейсмическая информация, теряется разрешенность исследуемых геологических структур.

Устройство счетное 21, связанное с выходами задатчика числа периодов 22, предназначено для контроля числа периодов опорной частоты генератора 2.

Оператор источника сейсмических сигналов, получив информацию о параметрах развертки, вычисляет число периодов по формуле где FH ч — начальное значение частоты развертки;

F«< — конечное значение частоты развертки;

Тразв. — время развертки, и записывает полученное число N в за9 датчик числа периодов 22.

После запуска источника сейсмических. сигналов, опорная частота генератора 2 начинает поступать на вычитающий счетчик устройства счетного 21. Разрешение на работу вычитающего счетчика определяет потенциальный сигнал, равный времени развертки источника сейсмических сигналов, В случае несовпадения вычисленного и текущего значений числа периодов в момент окончания развертки на выходе устройства счетного 21 появится потенциал, который поступит на устройство индикации

24 для визуального контроля факта отклонения.

Для повышения качества сейсмического материала необходимо, чтобы группа источников сейсмических сигналов, входящих в сейсмический отряд, работала в номинальном диапазоне изменения амплитудно-частотной характеристики источника. Этот диапазон толкающих усилий конкретно определяется для каждого типа источников, но при работе в составе сейсмоотряда он должен быть одинаков, После запуска источника отфильтрованный сигнал второго датчика ускорения

17, установленный на реактивной массе 7 поступает на масштабирующий усилитель

43 устройства контроля толкающего усилителя 23. Коэффициент передачи масштабирующего усилителя 43 задается постоянным для источников сейсмических сигналов одного типа.

Проинформированный сигнал с выхода масштабирующего усилителя 43 поступает на вход амплитудного детектора 44, на выходе которого выделяется положительная огибающая сигнала толкающего усилия. Этот сигнал поступает на первые входы первого 49 и второго 50 компараторов, на вторые входы которых поступают пороговые напряжения первого 47 и второго 48 источников опорного напряжения. В результате подобного включения на выходе элемента "исключающее— или" 51 появится единичный потенциал в случае отклонения огибающей сигнала второго датчика ускорения 17 от значений порогов, заданного первым 47 и вторым 48 источниками опорных напряжений, Логические сигналы превышения порога толкающего усилия разрешаютзаполнение порогового счетчика 52, частота заполнения которого пропорциональна времени развертки.

Эта импульсная последовательность вычисляется схемой формирования частоты заполнения величины превышения порога по усилию 46. связанную с выходами эадатчика Т разв. 45.

Чем больше время развертки, тем ниже частота заполнения порогового счетчика 52, а значит допустимо большее количество фактов превышения пороговых величин, что соответствует логике работы источника сейсмических сигналов на профиле. При переполнении порогового счетчика 52 положительный потенциал поступает на устройство индикации для визуального контроля фактов отклонения величины толкающего усиВсе вышеперечисленные проверки выполняются за время развертки и повторяются при каждом новом воздействии.

1В17052

v2.

Формула изобретения

Источник сейсмических сигналов, вклю.чающий последовательно соединенные декодер, генератор, фазовый корректор, первый суммирующий усилитель, связанный с выводом катушки. электромеханического преобразователя гидроусилителя с датчиком золотника, соединенную с гидроусилителем инерционную массу с датчиком массы и штоком, жестко связанным с опорной плитой, имеющей первый датчик ускорения, выходы датчиков золотника и массы через первый и второй фаэочувствительные детекторы соединены с вторым и третьим входами первого суммирующего усилителя, а входы — с генератором запитки, выход генератора через второй фильтр соединен с вторым входом фазового корректора, третий вход которого подключен к выходу первого фильтра, и устройство индикации, 0 т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности за счет оперативного контроля основных параметров источника в процессе его работы на профиле, в источник введены установленный на инерционной массе второй датчик ускорения, второй суммирующий усилитель, компаратор, устройство контроля фазы, счетное устройство, задатчик числа периодов, выход которого связан со счетным устройством, 5 и устройство контроля толкающего усилия, выход которого связан с третьим входом устройства индикации, второй вход которого подключен к выходу устройства контроля фазы. а первый вход — к выходу счетного

10 устройства, первый вход которого соединен с первым выходом генератора, второй вход которого подключен к второму входу счетного устройства, третий выход генератора соединен с пеовым входом компаратора, второй

15 вход которого соединен с выходом второго суммирующего усилителя. первый и второй выходы компаратора подключены соответственноо к первому и второму входам устройства контроля фазы, третий вход которого

20 соединен с первым выходом счетного устройства, выход второго датчика ускорения подключен к входу устройства контроля толкающего усилия и первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход кото25 рого связан с выходом первого датчикаускорения, а выход — с входом первого фильтра.

1817052

1817052

Составитель Н.Кобин

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор Н.Кешеля

Редактор

Производственно-издательский комбичат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1721 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5