Цифровая сейсмическая станция

 

- -Союз Советскын

Социепксткческин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()781730 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 04.04 78 (2() 2599850/26-25 с присоединением заявки М (28) Приоритет (5l ) M. Кл.

G 01 Ч 1/24

Государстввнный комнтет т(о делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 23,11.80. Бюллетень М43 (53) УДК 550.834 (088.8) Дата опубликования описания 23.11.80

1 (.т (?2) Авторы изобретения

10. Е. Пионтек я Н. Н. Яхно

Всесоюзный научно-исследовательский институт морской геологии и геофизики (?() Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ

Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сейсмическим станциям . с большим динамическим диапазоном регистрации сигналов, Известны цифровые сейсмические станции, 5 содержащие сеисмоприемники, канальные усилители, коммутатор каналов, общий для всех каналов усилитель с автоматическим выбором коэффициента усиления, аналого-цифровой преобразователь, схему управления и регистрирующие устройства 11).

Недостатком известных сейсмических станций является- малая разрешающая способность и искажения регистрируемого сигнала за счет реакции фильтров. Без фильтраттии в каналах разре- (> шающая способность ограничена шумами. Применение фильтров ограничивает устойчивость работы усилителей при больших коэффициентах усиления, приводит к искажениям сигнала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровая сейсмическая станция, содержащая сейсмоприемники, канальные усилители и коммутатор каналов, общий для всех каналов усилитель с автоматическим выбором коэффициента усиления, логическую схему определения коэффициента усиления, аналого-цифровой преобразователь, регистрирующие устройства и схему управления (2).

Однако. если канальные усилители выполнены, широкополосными, чувствительность сейсмостанции ограничена шумами. Применение фильтров улучшает отношение сигнал/шум, но ведет к т(скажению регистрируемых сигналов. Последующие операции обратной фильтрации и деконволюции

/ не позволяют устранить искажения сигнала,вносимые фильтром.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности регистрации.

Цель достигается тем, что применен второй коммутатор каналов, между соответствующими выходами и входами каналов коммутаторов включены интеграторы с разрядными ключами, причем вторые входы интеграторов каждого канала соединены с выходом устройства аналоговой памяти, вход которого через ключ соединен с выходом сравнивающего устройства.

На чертеже схематически изображено предла. гаемое устройство.

781730

Сейсмическая станция содержит сейсмоприемники 1, канальные усилители 2, коммутаторы 3 и 4 каналов. Между соответствуюшими выходами и входами коммутаторов 3 и 4 YB налов включены интеграторы 5 с разрядными ключами 6. Вход 7 установки смешения нуля интегратора 5 соединен с выходом 8 устройства 9 аналоговой памяти, вход 10 которого через ключ 11 соединен с выходом сравнивающего устройства 12. Выход коммутатора 4 каналов соединен с входом усилителей 13 с коммутируемыми в цепи обратной связи резисторами, Выходной сигнал усилителей 13 через преобразователь 14 полярности сигнала поступает на один вход сравнивающего устройства 12, на другой вход которого поступает сигнал управляемого делителя 15 напряжения. Коэффициентом усиления усилителей 13 и преобразователем 14 полярности управляют логические схемы 16 и

17 поразрядного уравновешивания. Последовательность тактов определения знака кода масштаба усиления и аналого-цифрового преобразования определяют последовательно включенные распределители 18 — 20 тактов. Выходы распределителя 19 тактов определения кода масштаба усиления через схему ИЛИ 21 соединены с входом управления управляемого делителя 15 напряжения, В момент определения кода масштаба усиления сигнал с выхода распределителя 19 тактов через схему ИЛИ 21 устанавливает в управляемом делителе 15 напряжения кодовую комбинацию, которой соответствует напряжение, равное половине шкалы аналогоцифрового преобразования. Схема 22 управления обеспечивает в конце цикла преобразования перенос знака кода масштаба усиления и ана- лого-цифрового преобразования из логических схем 16 и 17 поразрядного уравновешивания и управляемого делителя 15 напряжения в устройство 23 регистрации.

Сейсмическая станция работает следуюшим образом..

Схема 22 управления управляет коммутаторами 3 и 4 каналов так, что за заданный интервал времени ь вход интегратора 5 соответствуюшего канала соединен с выходом усилителя 2, а выход интегратора 5 отключен от входа усилителя 13. Ключи 6 и 11 разомкнуты. Если выходное напряжение устройства 9 аналоговой памяти компенсирует напряжение смещения нуля интегратора 5, то сигнал на выходе интегратора 5 по окончании интервала ь „ с точностью до постоянного множителя, определяемого коэффициентом усиления усилителя 2, постоянной времени интегратора 5 и интервалом времени . равен среднему значению входного эа время интегрирования. л

По окончании интервала времени с„коммутатор 3 каналов отсоединяет вход интегратора

5 от входа усилителя 2, а коммутатор 4 каналов соединяет выход интегратора 5 с входом усилителя ;3. Интегратор 5 переходит в режим аналоговой памяти, Одновременно сигнал схемы 22 управления воздействует на вход распределителя 18 тактов. Сигнал на выходе управляемого делителя 15 напряжения равен О.

Коэффициент усиления усилителей 13 максима лен. Сигнал на выходе преобразователя 14

10 полярности однозначно определяет знак напр>. жения на выходе интегратора 5. Сигнал схемы

22 управления воздействует на вход распределителя 18 тактов, так что сигнал на его выходе становится равным 1. Передний фронт

15 сигнала воздействует на вход логической схемы 17 поразрядного уравновешивания. В зависимости от уровня выходного сигнала сравнивающего устройства 12 логическая схема 17 поразрядного уравновешивания переходит в ну20 левое или остается в единичном состоянии, определяя код знака напряжения на выходе интегратора 5. Задний фронт сигнала распределителя 18 тактов воздействует на вход последнего так, что сигнал на его первом выходе

25 становится равным 1. Сигнал с выхода распределителя 19 тактов через распределитель 18 тактов воздействует на вход управляемого делителя 15 напряжения, устанавливая в нем логические комбинации 0111..1 или 100...0, кото3О рым соответствует напряжение, равное половине шкалы аналого-цифрового преобразования. Одновременно сигнал с выхода распределителя

19 тактов воздействует на вход логической схемы 16 поразрядного уравновешивания, выходная кодовая комбинация которой управляет усилителями 13 с коммутируемыми в цепи обратной связи резисторами. По алгоритму поразрядного уравновешивания из условия

U>>U> (где Ui — напряжение на выходе усилителей 13 с коммутируемыми в цепи обратной связи резисторами, 0, — напряжение на выходе управляемого делителя 15 напряжения) проводится определение кода усиления и устанавливается соответствующий коэффициент уси45 ления усилителей 13. Задний фронт последнего такта определения кода усиления с выхода распределителя 19 тактов воздействует на вход распределителя 20 тактов аналого-цифрового . преобразования. По алгоритму поразрядного уравновешивания последовательно определяются разряды управляемого делителя 15 напряжения. Одновременно с задним фронтом сиг нала распределителя 20 тактбв, определяюшим последний разряд управляемого делителя 15 напряжения, сигналы схемы 22 управления

55 проводят перенос кода в устройство 23 регистрации, сброс регистров логических схем

16, 17 поразрядного уравновешивания и управляемого делителя 15 напряжения. Одновремен781730

Цифровая сейсмическая станция, содержащая сейсмоприемники, канальные усилители и коммутатор каналов, общий для всех каналов усилитель с автоматическим выбором коэффициента зо усиления, логическую схему определения коэффициента усиления, аналого-цифровой преобразователь, регистрирующие устройства и схему управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности регистрации, она содержит второй коммутатор каналов, между соответствующими выходами и входами каналов коммутаторов включены интеграторы с разрядными ключами, причем вторые входы интеграторов каждого канала соединены с выходом устройства аналого49 вой памяти, вход которого через ключ соединен с выходом сравнивающего устройства.

5 но замыкается ключ 6, Через задержку, достаточную для разряда конденсатора интегратора 5, замыкается ключ 11. Коммутатор 3 каналов замыкает вход интегратора 5 на корпус. После сброса схем 16 и 17 поразрядного уравновешивания коэффициент. усиления усилителей 13 максимален, а напряжение на выходе управляемого делителя 15 напряжения равно О. Выходной сигнал сравнивающего уст. ройства 12 однозначно определяет смещение нуля всего усилительно-преобразовательного тракта. В зависимости от знака напряжения смещения нуля выходной сигнал сравнивающего устройства 12 через ключ 11 заряжает устройство 9 аналоговой памяти напряжением одного или друтого знака, снижая смещение нуля всего тракта. Далее размыкаются ключи

11 и 6, устройство 9 аналоговой памяти "помнит" напряжение смещения нуля всего тракта для соответствующего канала. Одновременно коммутатор 3 каналов соединяет вход интегратора 5 с выходом канального усилителя 2, а коммутатор 4 каналов соединяет вход усилителей 2 и 13 с выходом интегратора следующего канала. Происходит преобразование и автоподстройка следующего канала и т.д.

Если время преобразования и автоподстройки намного меньше интервала интегрирования и им можно пренебречь, входной сигнал каждого канала преобразуется в последовательные отсчеты, каждый из которых с точностью до постоянного множителя, определяемого коэффициентом передачи усилительного тракта канала, пропорционален среднему значению входного сигнала за соответствующий интервал времени. Перед определением среднего значения сигнала за интервал проводится сброс и автоподстройка интегратора. Искажения сигнала в предлагаемом устройстве определяются его приближенным представлением во времени последовательными отсчетами, т.е. квантованием во времени. Степень искажений определяется соотношением длительности каждого цикла интегрирования и периодом сигнала и может быть выбрано по известным критериям.

Предлагаемое устройство обладает более высокой разрешающей способностью по амплитуде по сравнению с известными. В силу своей безинерционности оно не обладает реакцией на выбросы шума и помехи. Интегрирование в интервале времени является накоплением сиг6 нала, являющегося одним из сильных методов борьбы с помехой.

Цифровая сейсмическая станция облацает еще рядом существенных преимуществ,:нижающпх инструментальную погрешность усиления и аналого-цифрового преобразования входного сигнала. Усиление разделено во времени. На первом этапе происходит усиление и интегрирование сигнала, на втором этапе, когда интегратор от1р соединен от входа и напряжение на его выходе постоянно, происходит усиление сигнала общим для всего тракта усилителем. Это позволяет без особых трудностей и развязок по питанию между каскадами обеспечить высокую чувстви1ч тельность усилительного тракта. Если в момент аналого-цифрового преобразования напряжение на входе АЦП постоянно, то устраняется его динамическая погрешность, Автоподстройка нуля усилительно-преобразовательного тракта, снижает требования к применяемым в нем элементам, что ведет к упрощению схемы.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Помиков М, К. Теория аналоговой и цифровой сейсморазведочной аппаратуры. М., "Недра", 1973, с. 223 — 240, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2461081/18-25, кл. G 01 Y 1/24, 1977 (прототип) .

78173О

Составитель Т. Райкова

Техред И. Асталош Корректор В. Синицкая

Редактор И. Черный

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

46щиеьаФФ Ф!Ю МВяФФ =в:; й- ;.-::: . ".. ;=- - - :,;»., ими ==, Заказ 8123/49 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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