Устройство для преобразования вибросейсмической информации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскетк

Социаятесттеческм х

Раста ублнет (li) б 14404

3 (6!) дополнительное к авт. стенд-ву (22) Заявлено 190776 (21) 2390299/18-25 с присоединением заявки Ph (23) Приоритет (43) Опубликовано050778. Бюллетень И 25 (45) Дата опубликования описания 010678 (51) И. Кл. 01 V 1/28//

//Ст 06 f 15/34

fssg6systsswl аеветет

6ееета Мееаетрее 666р ае деааа ssslysxeesi а атермтаа (5З) У ®681. 325. (088 . 8) М. Б. Рапопорт, В . А. Тумаркин, Г.П.Барышников, Б.Л.Лернер и Г.С.Соколов

P2) %вторы изобретения

Московский институт нефтехимической и газовой промыаленности им. И.М.Губкина

Pl) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ВИБРОСЕЙСМИЧЕС КОЙ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к области сейсморазведки и предназначено для преобразования сейсмической информации, зарегистрированной при работе с вибрационными источниками, в импульс- 5 ную форму путем взаимной корреляции сигнала вибратора и сигналов сейсмической приемной системы.

Известны устройства, выполняющие !О преобразования сейсмической информации путем вычисления корреляционных функций от сейсмических сигналов, представленных в цифровом коде с плавающей запятой j1,2), состоящие иэ уст"6 ройства логарифмирования, сумматора логарифмов, блока потенциирования, устройства сдвига, накапливающегося сумматора и регистров порядка и мантиссы результата. Яо

Недостатком этих устройств состоит в наличии блоков логарифмирования и потенциирования, выполняемых обычно на постоянных запоминающих устройствах значительного объема и невысокого 25 быс тродействи я .

Из известных устройств аналогичногс назначения наиболее близким по техническому существу к предлагаемому является устройство для преобразова- З0. ния вибросейсмичес кой информации в импульсную форму t 3) .

Это устройство содержит блок выделения порядка к знака опорного сигнала, подключенный ко входу запоминающего устройства опорного сигнала, первый выход которого подсоединен к первому входу сумматора порядков, а второй выход к первому входу блока анализа знаков, выход которого соединен со входом дешифратора, выход которого подсоединен к накапливающему суммато. ру °

Основными недостатками этого устройства являются невысокое отношение сигнал.-шум ограниченный, динамический диапазон выходных данных и значи . тельный объем оборудования. Причина этих недостатков — организация sanoминающего устройства (ЗУ) сейсмического сигнала на входе коррелятора, объем

Зу при этом жестко ограничивает длительность входного сигнала, что приводит к ограничению выходного отношения сигнал-шум, которое пропорционально корню квадратному из длительности входного сигнала.

Малый динамический диапазон результата возникает из-за органиэации арифметического блока на основе накапли614404 вания корреляционной функции в формате с фиксированной запятой. Вибрационные сейсмические сигналы имеют большую длительность (до десятков секунд), и поэтому входная система автоматической регулировки усиления не влияет на большой динамический диапазон выходных сигналов. Как известно, передавать числа в большом динамическом диапазоне в формате с фиксированной запятой беэ потерь можно лишь за счет пропорционального увеличения разрядности, т.е. роста объема оборудования, а в противном случае динамический диапазон сигналов сокращается. Следствием этих недостатков является невозможность выделения слабых глубинных сигналов, следовательно, малая глубинность разведки.

Цель изобретения — повышение отношения сигнал-шум, расширение динами- 20 ческого диапазона выходных данных и сокращение оборудования.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены вычитатель порядков, блок сигналов нормализации, регистр порядка результата, регистр мантиссы результата, блок нормализации, запоминающие устройства мантиссы и порядка результата. При этом второй вход блока анализа знаков соединен с первым входом блока выделения порядка и знака сейсмического сигнала, второй выход которого подключен ко второму входу сумматора порядков. Выход сумматора порядков подсое3 Г) динен к первому входу вычитателя поряд- ков,соединенного со вторым входом дешифратора, Второй вход вычитателя порядков соединен с выходом эапоминающФго устройства порядка результата и с первым входом регистра порядка результата,выхОд которого подключен ко входу запоминающего устройства порядка результата. Второй вход регистра порядка результата через блок сигналов но1 Мализации соединен с первым выходом 45 сумматора мантисс и с первым входом блока нормализации, второй вход которого подключен ко второму выходу сумма» тора мантисс. Выход блока нормализации через регистр мантиссы результата 50 подключен ко входу запоминающего устройства мантиссы результата, выход ко° торого подсоединен ко второму входу сумматора мантисс, На чертеже показана структурная

55 схема устройства преобразования вибросеисмической информации в импульсную форму.

Устройство содержит блок 1 выделения порядка и знака опопрного сигнала, выход которого соединен со входом запоминающего устройства (Зу) 2 опорного сигнала, Блок 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала соединен вторым выходом си вторым входом сумматора 4 порядков, а первым выходом со < 5 вторым входом блока 5 анализа знаков.

ЗУ 2 опорного сигнала соединено своим первым выходом с первым входом сумматора 4 порядков, а вторым выходом— с первым входом блока 5 анализа знаков, Выход сумматора 4 подключен к первому входу вычитателя 6 порядков, выход которого подключен ко второму. входу дешифратора 7, к первому входу которого подсоединен выход блока 5 анализа. Выход дешифратора 7 подключен к первому входу сумматора 8 мантисс, первый выход которого через блок 9 сигналов нормализации соединен с первым входом блока нормализации 10, при этом второй выход сумматора 8 мантисс подключен ко второму входу блока нормализации 10. Первый вход регистра 11 порядка результата соединен со вторым входом вычитателя 6 порядков, а его второй вход подключен к выходу блока

9 сигналов нормализации. Выход блока нормализации 10 через регистр 12 мантиссы результата подключен ко входу ЗУ

13 мантиссы результата, выход которого соединен со вторым входом .сумматора

8 мантисс. Выход регистра 11 порядка результата подсоединен ко входу Зу

14 порядка результата, выход которого соединен со вторым входом вычитателя

6 порядков, Устройство производит вычисление корреляционных функций входных сигналов, представленных в формате с плавающей запятой:

%„- K S )((=1 ° 2, ° ° ° ° : (11 и

К=1, 2,..., М;

% - значение корреляционной функции; б; — значение опорного сигнала;

Х1 — значение сейсмического сигнала, Устройство обеспечивает обработку сигналов любой длительности.

В результате (Й+ М) — кратного повторения цикла, в запоминающих устройства 13,14 мантиссы и порядка результата образуются результирующие значения корреляционной функции КК, к = 1, 2. ..,, М.

При выполнении одной парной операции внутреннего цикла R" -% Õ е в устройство работает следующим образом.

Опорный сигнал 5<, содержаший порядок, мантиссу и знак мантиссы, поступает на вход блока 1 выделения порядка и знака опорного сигнала, а сейсмический сигнал )(е, содержащий порядок, мантиссу и знак мантиссы, — на вход блока 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала.

На выходах блоков 1,3 выделения порядка и знака опорного и сейсмического сигналов образуются значения сиг614404

<ь 5>

Сумматор 8 мантисс обеспечивает выработку признаков нормализации на первом выходе, а на втором выходе образует в дополнительном коде мантис су.. суммы R, + Xe 5е . Блок 9 сигналов норналов, состоящие из порядков и знаков мантисс, а мантиссы содержат только единицу старшего разряда и нулевые значения остальных разрядов. Зто позволяет осуществлять плаваки1ее умножение 5 суммированием порядков, а накопление производить с помощью дешифратора,что ускоряет вычисления и сокращает оборудование. При этом выражение для корреляционной функции можно записать в виде;

И

Р, Е (S ig n(S;) S ig n(X, Ц; 2

Р(S;)+>(X;+ „), 4 *1,2 1 ; 16

"l,2,". s М, где Sign(5i) обозначает знак числами;, %(Ь;)- его порядок.

Значения порядка иэ знака мантиссы опорного сигнала 5 поступают в ЗУ 2 « 0 опорного сигнала, там запоминаются и извлекаются для вычислений. Порядок сигнала&е поступает на первый вход сумматора 4 порядков, на второй вход которого поступает порядок сигнала

Х<с первого выхода блока 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала. Со второго выхода блока 3 знак мантиссы поступает на первый вход блока 5 анализа знаков, на второй вход которого поступает знак мантиссы бе со второго выхода ЗУ 2. Сумматор 4 поРЯдков вычислЯет cуммУ поРЯдков Р(Хе)

P (& ) и выдает ее на первый вход вычитателя 6 порядков, а блок 5 анализа знаков образует логическое произведе1:) ние знаков, т.е. знак произведения.

Из ЗУ 14 порядка результата извлекается порядок %,, а из ЗУ 13 мантиссы результата — мантисса%,. Порядок к, поступает на первый вход регистра 11 порядка результата, записывается в регистр, одновременно этот порядок подается на второй вход вычитателя 6 порядков, который образует разность порядков слагаемых: 48 (Р(Х (5 )) >(„).

Значение разности порядков поступает на дешифратор 7, который образует на выходе единицу в разряде, вес кото- 50 рого соответствует разности порядков на входе дешифратора. Сигнал с выхода блока 5 анализа знаков поступает на другой вход дешифратора и обеспечивает передачу сигнала с выхода дешифратора на первый вход сумматора 8 ман— тисс в дополнительном коде. На второй вход сумматора мантисс подается мантисса Ч с выхода Зу 13 мантиссы результата. 60 калиэации анализирует признаки нормализации и выдает управляющие сигналы нормализации на первый вход блока нормализации 10 и на второй вход регистра ll порядка результата, куда ранее было занесено значение порядка

М, . Под действием сигнала нормализации, значение регистра порядка результата изменяется на нужную величину, образуя порядок Я 1 . Мантисса суммы пос тупает на второй вход блока нормализаций 10, с выхода которого нормализованная мантисса суммы Ч1 заносится в

II регистр 12 мантиссы результата. Далее мантисса и порядок результата записываются в запоминающие устройства

13,14 мантиссы и порядка результата соответственно.

На этом заканчивается первая парная операция внутреннего цикла, аналогично происходит вторая парная операция, начинающаяся с извлечения иэ Зу 2 опорного сигнала и знака сигнала S p, и т.д. до окончания внутреннего цикла при п м м "е 5е-м+1т затем на вход блока 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала поступает сигнал Хд+1, и организуется новый внутренний цикл.

По окончании (Ц + М) -ro цикла на выход устройства подается М результирующих значений корреляционной функции в формате с плавающей запятой с запоминающих.устройств порядка и мантиссы результата.

Основным преимуществом изобретения является повышение отношения сигналшум и динамического диапазона выход ных сигналов, так как введение запоминающих устройств результата позволяет вычислять корреляционные функции or сигналов практически неограниченной длины.

Поскольку количество слон памяти равно числу точек корреляционной функции М, которое обычно во много раз меньше длины опорного сигнала Й, наращивание длины опорного сигнала не влечет пропорционального наращивания памяти, а приводит к незначительному росту разрядности запоминающего устройства мантиссы рузльтата благодаря организации накапливания корреляционной функции в формате с плавающей запятой, следовательно, сокращается количество оборудования.

Важным преимуществом является также высокое быстродействие, достигаемое применением сумматора порядков, вычитателя порядков и дешифратора.

Эти преимущества обеспечивают большой технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства.

Возможность выделения слабых глубинных сигналов вследствие большого отношения сигнал-шум и динамического диапазона выходного сигнала, при сокращении

614404

Формула изобретения

ылоФ

Составитель О.Мащенко

Редактор Т,Орловская Техред М.Келемеш КоРРектоР Е. Папп

Заказ 3691/40 Тираж 702 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 оборудования и высоком быстродействии устройства, повышает глубинность и рентабельность сейсморазведки с применением вибрационных источников, тем самым обеспечивает повышение качества и удешевление комплекса сейсморазведочных работ. 6

Устройство для преобразования вибросейсмической информации в импульсную форму, содержащее блок выделения порядка и знака опорного сигнала, подключенный ко входу запоминающего устройства опорного сигнала, первый выход которого подсоединен к первому входу сумматора порядков, второй выход его подключен к первому входу блока анализа знаков, выход которого соединен с первым входом дешифратора, выход которого подсоединен к первому входу сумматора мантисс, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал-шум и расширения динамического диапазона выходных данных, в него введены вычитатель порядков, блок сигналов нормализации, блок нормализаций, регистр порядка результата, регистр мантиссы результата, запоминающее устройство порядка результата, запоминающее устройство мантиссы результата, причем второй вход( блока анализа знаков соединен с первым выходом блока выделения порядка и знака сейсмического сигнала, второй выход которого подключен ко второму входу сумматора порядков, выход которого подсоединен к первому входу вычитателя порядков, соединенного со вторым входом дешифратора, а второй вход вычитателя порядков соединен с входом > запоминающего устройства порядка результата и с первым входом регистра порядка результата, выход которого подключен ко входу запоминающего устройства порядка результата, а

его второй вход через блок сигналов нормализации соединен с первым выходом сумматора мантисс и с первым входом блока нормализации, второй вход которого подключен ко второму выходу сумматора мантисс, а выход блока нормализаций через регистр мантиссы результата подключен ко входу запоминающего устройства мантиссы результата, выход которого подсоединен ко второму входу сумматора мантисс.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Крейсберг В.М. Разработка быстродействующего коррелятора-фильтра

КФЦ. Отчет по теме 123/66. ВНИИГЕОфизика, М., 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 304583, кл. + 06 f 15/34, 1969.

3, Патент США М 3863058, кл. 235152, (М.кл.-(j 06 -% 15/34), 1975.