Цифровой автоматический регулятор амплитуд сейсмических сигналов

 

т

1 ( i»"::;, .;»»!,; . »»-. »»»»» » "»

" "»и

О П И С A--Й-И="Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиих

Социаяистимеских

Республик (11) 610035 (61) Дополнительное к авт. свид-ву .Ф (22) Заявлено 18.01.76(21)2322564/25 (51) М. Кл.

& 01 V 1/28 с присоединением заявки ¹

Гооударотоенный ноинтет

Сооотв Мнннотров СССР по делам наобретеннй и открытий (23) Приоритет (43} Опубликовано О5.06.785юллетень № 21 (45} Дата опубликования описания 05.05.78 (53) УДК 55О.834, (088,8) В. В. Спирин, B. Я, Ремизов, А. И. Спуцковский и Г. С. Казанин (72) Авторы изобретении

Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических (71) Заявител ь методов разведки (54) БИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР АМПЛИТУД

СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Устройство относится к области сейсмической разведки полезных ископаемых и может быть использовано в цифровых сейсмических станциях и устройствах визуализации данных обработки сейсморазведочной информации на ЭВМ;Известны цифровые автоматические регуляторы амппитуд (БАРА) сейсмических сигнапов (1, 2,- в которых автоматическая регулировка амплитуд осушествпяется как 10 при машинной обработке сейсморазведочной информации, так и в канапе визуализации цифровых сейсмостанций дпя сжатия динамического диапазона входных сигналов.

При машинной обработке в большинстве случаев используется нормирование по средне лу значению модупя входного сигнапа в некотором "окне (11. Подобное нормирование дает лучшие резупьтаты, чем система, модепируюшая анапоговое АРА с регупированием "назад" (21, но при аппаратурной реализации непригодно из-за необходимости использования большого объема памяти, в которой необходимо разместить

2 все выборки (окопо 200) в пределах окна

Наибопее близким по технической сущности к изобретению является БАРА (3),содержащий источник входных сигналов, сдви. говые регистры, арифметический регистр, регистр кода порядка, сумматор, узеп управпения и выходной регистр. Принцип действия регулятора основан на умножении на специапьный множитель, величина которого изменяется в зависимости от амплитуды копебаний на выходе. Еспи на выходе набпю дается высокий уровень, то множитель уменьшается, а если низкий - то увепичи вается. Таким образом, устройство осуществпяет в цифровом виде регулировку амплитуд через петлю обратной связи и поддерживает уровень колебаний на выходе

UAPA в необходимых пределах, как. в анапоговых сейсмостанциях.

В устройстве входные данные и код усе. пения поступают соответственно на сдви Г говый регистр и сумматор, на второй вход которого подключен выход генератора кода сдвига. Сумматор и сдвиговый регистр сов610035 (2.) 3 динены между собой, а выход последнего лодкпючен к схеме множитепя, выход которого (выход ЦАРА) соединен с генератором множимого, соединенного по выходам со вторым входом схемы множителя, генератором кода сдвига и схемой промежуточной памяти на попупериод сейсмического сигнала, которая связана со входами и выходами генераторов кода сдвига и множимого.

Умножение выборок сейсмического сигнала в пределах одного периода на множитель изменяющейся величины вызывает искажения формы сигнала, т. е. ухудшает качество регулирования, выражающееся в сохранении формы записи каждого регупируемого импульса и соотношения амплитуд сигнала и непосредственно предшедствующего и послепукшего фона колебаний. Наличие цепи обратной связи ограничивает быотродействие устройства.

Белью изобретения является повышение качества регупирования и быстродействия.

Этв цепь достигается тем, что в пред ложенное устройство введены трансформаИ тор кода ступеней мг новенного апплитуд ного регулятора усиления и схема крат ности. Источник входной информации подкпючен ко входу сдвигового регистра и че- ® рез трансформатор кода ступеней ко входу арифметического регистра, а через схему кратности - ко входу узла управления, ко второму входу которого подсоединен

1 выход сумматора. Выход узла управления соединен со входами выходного регистра, - в также второго и третьего сдвиговых ре« гистров, регистра кода порядка и через первый сдвиговый и арифметический регистры с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второ- . го сдвигового регистра, два входа которого подключены к выходам третьего сдвига» вого регистра и регистра кода порядка.

Структурная схема предлагаемого уст» ройства представлена на чертеже.

Устройство содержит источник сейсмических сигналов 1, схемы кратности 2, трано форматор .кода ступеней 3, первый сдвиговый регистр 4, узел управления 5, выМ ходной регистр 6, арифметический регистр

7, сумматор 8, второй сдвиговый регистр

9, регистр кода порядка 10 и третий сдви-. говый регй.стр 11.

Предлагаемое у стройство представляет

Н собой техническую реализацию алгоритма рекурсивного типа (без петли обратной связи).

Иля сигналов, представленных в цифровой форме, выходпые сигналыUg .„получают

ых путем деления входных сигналов ц на хм регулирующее напряжение U р, т.е. Ьх (s) Pn

Величина регулирующего напряжения ц может быть вычислена на основе U и приращения ЬЦ, т.е.

Yl З-

Само приращение в ц р определяется аналогично тому, как это осуществляется в случае аналогового АРУ с регулированием "вперед", т, е. без петли обратной связи где.bt — интервал дискретизации;

T - постоянная времени.

aapsga при Ug< )Ut заряда при /ц „

Предлагаемое устройство осуществляет регулировку амплитуд в соответствии .с формулами (1) - (4).

Устройство работает следующим образом.

Входные сигнапы 0 х поступают из ис точника сейсмических сигналов 1 на входы схемы кратности 2, трансформатора 3 кода ступеней мгновенного автоматического регулятОра усиления (МАРУ) регистра 4, Схема кратности 2 включается синхроимпупьсами источника информации 1 и анализирует амплитуды выборок по.коду ступеней МАРУ и двум старшим разрядам мантиссы.

Описанная процедура повторяется. до тех пор, пока схема кратности 2 не отсчитает заданное число превышений выборок над порогом. Тогда в узел управления 5 поступает сигнвп, по которому формируется:команда, разрешающая запись Ug„в следую» щие схемы: причем четырнадцатираэрядная мантисса записывается в реГистр 4, Ф энвкЯ „ через схему 2 и уэеп управления 5 переписывается в знаковый разряд выходного регистра 6, в код ступеней

МАРУ трансформируется трансформатором в пятираэрядный дополнительный код и через пять младших разрядов арифметического регистра 7 переписывается в сумматор

8.

Одновременно на второй вход сумматора 8 через пять младших разрядов регистра 8 с выхода регистра 10 поступает пятирвзрядный прямой код порядка. Результат суммирования адресуется из сум610035 матора 8 в узел управления 5, где выясняется соотношение кодов порядка Ug< И

U а

IlpoHcxoglHT их Выравиивщ ие, затем проводится совместная: нормализация кодов Ug„z иОР, хранящихся в регистрах 4 и 11. Совместная нормализация заключается и сдвиге кодов в сторону старших разрядов до тех нор, пока в том или ином старшем разряде не появится е 10

По окончании процедуры выравнивания порядков и совместной нормализации по команде из узла управления 5 прямой код из регистра 4 переписывается в регистр 7, . и обратный кодЯР из регистра 11. - в ъ-1

1% регистр 9, . OT gG oHH поступают в сумматор 8 для вычисления разности(/5 /-lJ ).

Операция вычитания заменена суммиЬк рованием по модулю два прямого кода уменьшаемого и обратного (вместо до- щ полнительного} кода вычитаемого. Узел

- управления 5 анализирует полученную. разность и в соответствии с формулой (4) производит выбор hi или ht/7

3@я PcLSp

Получейная разность переписывается в ре- 25 гистр 9.

Операция умножения, необходимая для вычисления &Ор выполняется путем сдви га разности(/Ц „/н-0Р„ )в регистре 9 в сторону младших разрядов на величину Р, М соответствующую выбранной величине b<$ или ьС/ ли ф . Сдвиг кодов в регистре 9 син

30р хронизируется импульсами узла управления

5. цифровой автоматический регулятор ампли-. туд сейсмических сигналов, содержащий соединенные параллельно нели, состояшие из источника входной информации, узла управления, выходного регистра, а также первого сдвигового и арифметического регистров; сумматора, включенных последовательно, вто» рого, третьего сдвиговых регистров и регистра кода порядка, включенных также пос- . ледовательно, .о т и и ч а ю шийся тем, что, .с целью. повышения качества регулирования и быстродействия, в него дополнительно введены трансформатор кода ступеней мгновенного автоматич .ского регулятора усиления и схема кратности, при этом источник входной информации подключен ко входу сдвигового регистра и через трансформатор кода ступеней ко входу арифметического регистра, а через схему кратности ко входу узла управления, ко второму входу ко - торого подсоединен выход сумматора; выход узла управления подсоединен со входами . выходного регистра, а также второго.и третьего сдвиговых регистров, регистром кода порядка и через первый сдвиговый и арифметМ ческий регистры с первым входом сумматора, второй вход которого. соединен с выходом второго сдвигового регистра, два входа которого подключены к выходам третьего сдвигового регистра и регистра кода порядка.

Прирашение ь0„получившееся в

Ръ результате сдвига кодов вдоль регистра

9, через сумматор 8.и узел управления 5 переписывается в регистр 7, В то же время прямой кодЦР из регистра 11 пере.писывается в регистр 9, а коды сигналов из регистров 7 и 9 вновь. подаются в сумматор 8, где вычисляется U> . Реп эультат вычислений с помощью узла управления 5 переносится в регистры 9 и 11 в обратном и прямом кодах соответственно..

Затем прямой код lJg из регистра 4 переписывается и регистр 7, и устройство готово к выполнению операции деления для получения отрегулированной выборки Ug

Ъ4 Я g

11ри этом в регистре 7 находится делимое, . а в регистре 9 — делитель.

В предлагаемом устройстве операция деления заменена операциями последова-. тельного вычитания делителя из делимо .го, а затем каждый раз делителя — из остатка (фактически суммированием по мо» дулю два прямого и обратного кодов) и выполняется в сумматоре 8. Результат

60 деления узлом управления 5 переписываетв выходной регистр 6 и представляет собой отрегулированное значение выборки IJ оыкр

Как показано проведенное:.моделирование на ЭВМ для проведения процедуры UAPA достаточно описывать выборку меньшим чио пом значащих разрядов, например восемью, ибо величина L4 ð близка к Up - Использование ограниченного числа разрядов не налагает принципиальных ограничений на оаботу

GAPA и позволяет не только упростить ап паратуру без заметного влияния на резуп тат регулирования, но и повысить быстродействие устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить визуализацию сейсмической информации на любой стадии обработки ее на ЭВМ (экономия машинного времейи), а также улучшить качество регупи». рования информации в каналах воспроизведения цифровых станций, в частности, за счет возможности осушествления поканальной регулировки.

Ф о р м у л.а и э о б р е т е н и я

610035

Составитель О. Машенко

Редактор Л. Утехина Техред Н. Бабурка Корректор Н, Ковалева

Заказ 3002/34 Тираж 7 02 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП Патент", г. Ужт ород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во вньмание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

l4 300859> кп. 6 01 Ч 1/28, 1969.

2. Спуцковский А. И. Сейсморазведоч-: ная аппаратура. М., Недра, 1970., стр, 89-128.

3. Техническое описание сейсмической станции DF 9- Я фирмы Леха 0т йгца е-п1ь США.