Устройство для исключения импульсной помехи из сейсмического сигнала

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОЬРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Соцналнстмческми

Республнн ii>940319 (6) ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 18.08.80 (2l ) 2978902/18-24 с присоединением заявки ЭЙ (23 ) Приоритет

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень №24

Дата опубликования описании 03.07.82 (51)M. Кл.

Н 04 В 1(10

63щмрот1кииый ианитет

ИьР ио делом иэо4ретеиий и открытий (53) УД К 68 1. 333 (088.8) йе; Б. Рвпопоре, К. е е. Порожееяков, ее. А. Треевря н, В. И. Окулов и К. В. Островский,Ф (72) Авторы изобретения е

1е .. ..." в

Специальное конструкторское бюро сейсмического прибороетроени и Московский ордена Трудового Красного Знамени цаокитут :.- " нефтехимической и.газовой промышленности им. ИИ.Дубко@

t (7!) Заявители (54) УСТРОЙСТВО @ПЯ ИСКЛК)ЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ

ПОМЕХИ ИЗ СЕЙСМИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к вычислитель»ной технике и предназначено для исключения из сейсмических сигналов импульсных помех.

При сейсмической разведке с использованием поверхностных источников возбуждения необходимо производить накапливание принимаемых сигналов для увеличения отношения полезного сигнала к помехе. Применение дополнительных эффек- 1о тивных помехоподавляюших аппаратных средств может улучшить отношение снгнал/помеха, что позволяет существенно уменьшить число накоплений с сохранением качества получаемого сейсмическо- 1т го материала и тем самым повысить производительность разведочных работ.

Известно цифровое устройство для исключения шума в сейсмических записях, содержашее пиковый детектор и запоминающее устройство для определения минимального коэффициента усиления сигнала в каждом временном интервале, запоминающее устройство для хранения эталонного коэффициента усиления для каждогб временного интервала и бракующий детектор 1 J .

К недостаткам устройства следует отнести необходимость предварительной настройки устройства, для чего производится ряд предварительных записей, беэ помех. Так как устройство блокирует при-. ем сигнала во время импульсной помехи в течение определенного интервала времени, то это может привести к дополнительной потере полезной информации, если длительность помехи меньше длительности этого интервала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для подселения импульсных помех, содержащее блок уставок порога первоначальниого входного сигнала, цифровой интегратор, селектор порога, компаратор, логику принятия решений и мультипликатор. В устройстве происходит сравнение характеристики текущей выборки сейсмическо го сигнала с вычисленной средней харак

3 9403 теристикой с заменой текущей характеристики на среднюю, если текущая характеристика сейсмического сигнала превышает среднюю на величину, превосходящую задаваемый порог Г 2) .

Недостатком такого устройства подавления импульсных помех является необходимость первоначальной установки ожидаемого уровня сигнала в начале записи.

Кроме этого, величина средней характе- щ ристики сигнала медленно меняется в процессе записи, так как усреднение идет по большому интервалу (от начала запи« си до текущей выборки). В результате значительные изменения амплитуды полезного сигнала в процессе записи не учитываются при анализе, что может привести либо к искажению сигнала, либо к пропуску помехи.

Цель изобретения - повышение точности исключения импульсных помех из сейсмического сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок уставок порога, компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключа, введены стековый запоминающий блок, сумматор модулей и блок сдвига, причем вход устройства соединен с первой ячейкой стекового запоминающего блока и с суммирующим входом сумматора Ыодулей, выход которого подключен к информационному входу блока сдвига, управляющий вход которого соединен с выходом блока уставок порога, выход блока сдвига подключен к первому входу компаратора, вто35 рой вход которого соединен j-й (=И/2) ячейкой стекового запоминающего блока:, и с информационным входом ключа, g-я ячейка стекового запоминающего блока

40 подключена к вычитающему входу сумма ðà модулей.

Принцип действия изобретения заключается в подавлении импульсных помех

45 при каждом воздействии, включая первое.

Выявление и подавление помех основано на свойстве квазистационарности сейсмических колебаний, непрерывно возбуждае-. мых вибрационным или импульсным ис точником, в скользящем временном окне.

Если импульсная помеха на данном учас ке трассы отсутствует, то сейсмический сигнал близок к стационарному нормальному центрированному процессу, для которого всплески сигнала, превышающие

3 -4 среднеквадратичных отклонения, маловероятны. Присутствие импульсной по- мехи приводит к превышению этого зна19 4 чения, что обнаруживается помехоподавляюшими схемами и помеха вырезается.

Известно, что среднеквадратическоеотклонение б нормального центрированного процесса )(связано с его средним по модулю значением Х равенством

35=3,76 Х > (1) где (2) где М вЂ” число отсчетов в скользящем окне;

Уп- начальный отсчет окна, Поскольку вычисление Х аппаратно реализуется значительно проще, чем вы числение б, то в предлагаемом устройстве оценивается именно эта характерис4 тика.

Алгоритм подавления помех в предлагаемом устройстве описывается соотношением если / Х / - X К то ВЫХ Х.(3) если /Х / ) Х - К, то ХЬых=О где Х вЂ” текущий отсчет сейсмического сигнала; с <Я, в частном случае g =Я/2;

- среднее по модулю значение; у, - коэффициент порога;

) - значение отсчета, подаваемое в алых цифровой интегратор для накопления.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит стековый запоминающий блок 1, сумматор 2 модулей, блок 3 сдвига, блок 4 уставок порога, компаратор 5, ключ 6. Выход ключа 6 является выходом устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

Просмотр выборок сигнала в скользящем окне осуществляется с помощью стекового запоминающего блока емкостью М слов. Перед записью в его первую ячейку очередного операнда осуществляется сдвиг вправо на один шаг всех хранимых операндов, а содержимое последней ячейки (номер N ) выталкивается, если стек заполнен. Считывание данных может производиться из первой, последней (номерЧ1 и из средней (номер ) ячеек, где 1 Я в частном случае ) = N/2.

Сумматор 2 модулей осуществляет вычисление и хранение суммы модулей операндов стекового запоминающего блока по алгоритму

S"= =НV I+I Ъ !, (4) 10

/х / t

6 сумм& до IIpOTGBKHBGHHH

- содержимое последней ячейки

М стекового ЗУ до проталкивания;

- содержимое первой ячейки после проталкивания.

Блок 3 сдвига производит сдвиги информации вправо и влево, тем самым осуществляя умножения и деления, нропорциональные степени 2.

Блок 4 уставок порога служит для заданий оператором вручную или автоматически константы К.

Компаратор 5 сравнивает амплитуды порога, подаваемого на первый вход, и редактируемого отсчета, подаваемого на второй вход. Выходной сигнал компаратора указывает на выполнение или невыпол« нение неравенств (3}.

Ключ 6 в зависимости от сж нала компаратора 5, подаваемого на первый вход, либо пропускает без искажений редактируемый отсчет трассы, подаваемый на его второй вход, либо выдает на выходе ноль.

0319 6

Новое значение суммы модулей после сдвига на один отсчет окна равно

9=2 (x

9=Ю- 4 1

Это число поступает на информационный вход блока 3 сдвигов, который производит сдвиг числа вправо, соответствуюший делению на N, и сдвиг влево, соответствующий умножению на К, где

Й вЂ” длина стекового запоминающего блока 1, а К - коэффициент порога, задаваемый блоком 4 уставок порога.

Тем самым на выходе блока 3 сдвигов образуется число К Х, которое поступает на первый вход компаратора 5. На второй вход компаратора 5 из средней ячейки стекового запоминающего блока 1 подается модуль редактируемого отсчета, /Х - /, и компаратором 5 производится сравнение значений X>/ и K Х . Сигнал результата сравнения с выхода компаратора 5 поступает на первый вход ключа 6, на второй вход которого подается величина отсчета Х1 . Если сигнал результата сравнения свидетельствует о том, что

Перед началом работы посредством блока 4 уставок порога задается требуемое значение константы порога.

При работе сейсморегистрируюшей системы с йоступлением сигчалов первого возбуждения начинают работать помехоподавляюшие схемы. Пусть к моменту 35 поступления на вход накопителя очередного отсчета Х 1сейсмического сигнала стековое запоминающего блока заполнено отсчетами Х 11 -Х и в сумматоре 2 модулей хранится сумма модулей отсче- 40 тов, записанных в стековом запоминающем блоке

9И-1

Ю1 . (5)

1=В-N

Отсчет Х и, записанный в последней 45 ячейке стекового запоминающего блока, подается на вычитающий вход суммато ра 2 модулей, который производит его вычитание.

Ф-1 Ъ- 4 50

Затем после сдвига на одну ячейку. всей информации запоминающего блока стекового значение }(д записывается в первую ячейку памяти, а его модуль подается на суммирующий- вход сумматора

2 модулей, где осуществляется его прибавление

5 =SN „+/Х !. то такой отсчет воспринимается как импульсная помеха и с выхода ключа 6 снимается нулевое значение (Х „„= О).

Если

/Х 1 Кх, /Х j KX, то значение отсчета Х> считается содержательным и передается на выход устройства для дальнейшей обработки.

С поступлением на вход устройства следующего отсчета сейсмического сигнала Х«1 рассмотренный цикл работы накопителя повторяется.

Применение изобретения позволяет исключать импульсные помехи в процессе записи без предварительной настройки устройства подавления шума при значительном изменении амплитуды сейсмического сигнала в процессе записи. формула изобретения

Устройство для исключения импульсной помехи иэ сейсмического сигнала, содержащее блок уставок порога, компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключа, о т л и ч а юи е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены стековый запоминающий блок, сумматор модулей и блок сдвига, причем вход устройства соединен с первой ячейкой стекового запоминающего блока и с суммирующим входом 1

7 9403 19 сумматора модуаей, выход которого под- кового запоминающего блока подключена ключен к информационному входу блока к вычитающему входу сумматора модупей. сдвига, управляющий вход которого соеди-, Источники информации, нен с выходом бпока уставок порога, вы- принятые во внимание при акспертизе ход блока сдвига поДключен к первому g 1. Патент США Ж 3924260, входу компаратора, второй вход которого кл. 340/15.5, опублик. 1975. соединен с f и (p Й/2) ячейкой сте- 2. Патент США % 3894222, кового запоминающего бпока и с информа- кл. 235/151, 3, опублик. 1975 (про. ционным.входом ключа, М -я ячейка сте- тотип).

Составитель Л. Терехов

Редактор С. Тараненко . Техред Т, Фанта i Корректор А. Йзитко

Заказ 4688/78 Tea m 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП патент,.г. Ужгород, ул. Проектная, 4