Способ оптической обработки сейсмическойинформации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

М. Кл. G 0lv 1/28

Заявлено 20. тУ111 1970 (№ 474941/26-25) с присоединением заявки № 1474943/26-25

Приоритет

Опубликовано 11 IV.1972. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 22Х.1972

Комитет оо делан изобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УД1 ; 550.834(088.8) М. К. Полшков, О. A. Потапов и С. М. Кофсман;" F>",.-,--,",-,:.,",, ;ß

Авторы изобретения

Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки

СПОСОБ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к области сейсморазведки. Оно;позволяет расширить информацию о закономерностях изменения частотного состава сейсмических колебаний в зависимости от времени их регистрации, а тактике изучить процесс формования спектра мощности сейсмической трассы и получить текущие автокоррелограммы.

В настоящее время данные о частотном составе сейсмических колебаний на аналоговой аппаратуре получают с помощью анализаторов, при этом получают спектры по дискретным, заранее выбранным участкам сейсмотрассы. При использовании анализаторов с оптическим вводом информации выбранные сейсмотрассы должны быть соответствующим образом подготовлены. На такую подготовку затрачивается много времени.

Известен способ обработки сейсмической информации, при котором используется оптическая система «Оптический фильтр». Использование «Оптического фильтра» для частотного анализа базируется на связи дифракционных явлений с,преобразованием Фурье. Способ состоит в том, что микрокопию трассы помещают в поток когерентного света и перемещают с определенной скоростью мимо щели, вырезающей участок трассы определенной длины; одновременно с этим в фокальной плоскости перемещают фотопленку, на которую регистрируют непрерывно:изменяющуюся дифракционную картину, .соответствующую спектру Фурье.

Любое сечение полученного спектра, парал5 лельное оси частот, характеризует свпектр от резка сейсмотрассы, относящегося к соответствующему временному интервалу интегрирования. Для реа.тизацип описанного способа на стандартной аппаратуре типа «Оптический

10 фильтр» требуется создание устройств для перемещения микрокопии и фотопленки, что связано со значительными техническими трудностями, особенно для,перехте щения микрокопии, которая помещается в сосуд с жидкостью, 15 В то же время изучение закономерностей изменения частотного состава сейсмических колебаний в зависимости от времени их регистрации необходимо для сейсмических исследований, в частности для обоснованного приме20 нения различных способов, построения сейсмических разрезов,,например частотной селекции.

Целью изобретения является разработка способа, позволяющего получать мгновенный

25 и текущий спектры непрерывно вдоль трассы на аппаратуре типа «оптический фильтр» без использования дополнительных узлов.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в качестве исходной и нформации ис30 пользуют одну сейсмическую трассу перемеч335641

t=

tga ной плотности, ширину которой устанавливают в пределах 60 — 100 ля и которую располагают либо под заданным углом относительно .потока когерент ного света (при получении мгновенного спектра), либо вертикально, предварительно разрезаг, се по диагонали (при,получении текущего, спектра) .

1-1а фпг. 1 показана блок-схема оптической уcTQFIQ«I(EI для Обраоотки сексы!!ческОЙ информации .предложенным способом; на фиг. 2,а и б, .— подготовка сейсмотрассы для получения мгновенного спектра и соответствующий ей мгновенный спектр; на фиг. 3,а и б,— подготовка сейсмотрассы для получения текущего слектра и соответствующий ей текущпй спектр.

Блок-схема оптт!ческой установки для обработки сейсмпче! кой информации предложенным способом (ф!!г. 1):содержит гелиево-неоо .новый газовый лазер 1 с длиной волны 6328 Л; короткофокусный объектив 2 с диафрагмой, преобразующий плоскопараллельный пучок в расходящийся; сферическую линзу 8 с фокусным .расстоянием около 80 см, преобразующую- расходящийся пучок когерентного света в плоскопараллельный пучок (Ф„,!, — фокусное расстояние сфер-I÷ñcêoé JIHFlçû); «носитель р «3 p e 3 3 >> — р е 3 е р в у а О т, 3 а п 0 I H p H H bl H >к ид к О стью, коэффи!гиент лреломлспия которой ра«ен коэффициенту преломления фотопленки микрокопии; микрокопию б сейсмической трассы, .помещенную между двумя оптическими стеклами носителя разреза; цилиндрическую линзу б с фокальной плоскостью 7, являющуюся интегратором и осуществляющую одно мерное,преобразование Фурье (f>I — фокусное расстояние цилиндрической линзы).

Получают мгновенный спектр «доль сейсх!ической трассы следующим образом.

Колебания одной сейсмической трассы воспроизводят на преобразователе сейсмической записи способом переменной плотности, по

«озмо>к«ости, с сохранением полутонов. Ширину трассы для увеличения горизонтальной развертки спектра желательно иметь порядка

60 — 100 л!л (при,невозможности получить такую ширину за один оборот преобразователя повторяют запись несколько раз до получения нужной ширины трассы — см. фиг. 2,а).

Трассу, записанную способом переменной плотности, микрофильмируют с уменьшением в 20 раз и помещают в носитель разреза (фиг. 1),под некоторым углом а относительно вертикальной оси (оси времени). Величина Т (интервал интегрирования) связана с шириной записи d и углом сс соотношением:

Т=К

sin я где К вЂ” коэффициент, зависящий от временного масштаба записи.

Помещенную в носитель разреза микрокопию трассы (фиг. 2,а) освещают пучком когерентного света, источником которото является лазер 1 (фиг. 1). Благодаря явлению дифракции проходящего через микрокопию света вреZ0

Зо

60 мепные частоты сейсмических колебаний преобразуется в пространственные частоты оптических колебаний, которые суммируются цилиндрической линзой 6 (фиг. 1), а в ее фокальной плоскости 7 формируется мгновенный спектр.

Полученный опектр фотографируют (фиг. 2,б). Поскольку лри фотографировании затемнение пленки связано нс с амплитудой света, а с интенсивностью, т. с. квадратом ах! плитуды, полученный спектр выражает спектральную, плотность энергии:

Я (о> -) — I I (Яо — 1" ß

-.— т

При предложенном способе обработки информации осуществляется «скользящее» интегрирование,вдоль временной оси 1, при этом интервал интегрирования имеет постоянну!о

ДJIHFIQ Т.

На фиг. 2,а и б, .показана сейсмическая трасса и соответству!Ощ:IH ей мгновенный спектр. Числовые значения спектра выражаются яркостью засвета фотопленки. Вертикальная шкала играет роль частотной шкалы, горизонтальная — шкалы текущего времени т. ,Прп наклоне трассы, происходит трансфор;,!ация частот, которая легко учитывается, если известен угол и. Исл!! же нанести градуировочные линии перпспдикулярно краю наклонной трассы, необходимость учета трансформации отпадает.

Текущий спектр сейсмических колебаний получают следующим образом.

Колебания одной сейсмической трассы записывают способом переменной,плотности на любом преобразователе магнитной записи при максимально возможной ширине дорожки и повторяют столько раз, чтобы обеспечить общую ширину d за нцси трассы порядка 10—

20 сл (фиг. З,а).

Записанную таким с пособом трассу разрезают по диагонали и одну из IIIQJIo«HH микрофильмируют с уменьшением в 20 раз.

Микрофильм сейсмической трассы помещают в носитель разреза 4 (фиг. 1) и освещают пучком когерентного света, источником которого является газовый лазер 1 (фиг. 1). Благодаря дифракции проходящего через микрокопию когерентного света временные частоты сейсмических колебаний преобразуются в пространственные частоты оптических колебаний, и так как микрозапись сейсмической трассы сделана с пособом переменной,плотности, то осуществляется одномерное преобразование.

С помощью цилиндрической линзы б, выполняющей роль интегратора, суммируют оптические сигналы и в фокальной плоскости 7 формируют текущий спектр (фиг. З,б). При этом текущее время связано с шириной записи трассы d и углом среза трассы а соотношением:

335641

Следователы.о, верхний предел интегрирования непрерывно изменяется в соответствии со срезом определенной части трассы.

Скорость развертки текущего спектра по оси d завис: т от интервала времени, для которого получают текущий спектр, ширины и угла среза записи трассы.

Полученный текущий спектр фотографируют и так как при этом затемнение фотопленки связано с интенсивностью падающего на нее света, то спектр выражает спектральную, плотность энергии

t (5,(в) i = I (/()„.- " Ц-. Ià о и является спектром мощности, который можно выразить через корреляционную функцию исследуемой трассы соотношением:

Ф,(а) = I К,()е — ".d-..

Таким образом, iso полученному спектру можно получить текущую функцию корреляции (коррелограмму).

Текущий спектр, полученный предложенным способом, приведен на фиг. 3,б. Любое сечение этого одномерного спектра, взятое на оси d, соответствует дискретному спектру с определенным верхним пределом интегрированпя. Любой дискретный спектр может быть развернут с,помощью фотометрической установки и представлен в виде графика изменения интенсивности светового потока от часто5 ты сейсмических колебаний.

Способ, прост для реализации и лозволяет проводить экспресс-анализ основных закономерностей изменения частотного состава сейсмических колебаний, зарегистрированных на

10 разных отрезках времени, а также устанавливать основные особенности процесса формирования спектра мощности сейсмических трасс.

Предмет изобретения

Способ оптической обработки сейсмической информации, основанный на преобразовании временных частот сейсмических колебаний в пространственные частоты оптических колеба20 ний, отличающийся тем, что, с целью получения спектров, изменяющихся во времени,,в качестве исходной информации используют одну сейсмическую трассу, записанную способом переменной .плотности, ширину которой уста25 навливают в пределах 60 — 100 мм и микрокопию которой располагают либо:под заданным углом относительно потока когерентного света, либо вертикально, .предварительно разрезав ее по диагонали.

335641

Фиг. 2

Составитель Ю, Дадерко

Техред 3. Тараненко

Редактор Т. Орловская

Корректор E. Михеева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1542/11 Изд. № 690 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5