Многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Завалено 22. 09. 80 (21) 2984585/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07. 11. 82. Бюллетень ppq 41

Дата опубликования описания 07. 11. 82 (5(}M. т(,л.

G 01 V 1/22

Вкулвретвсвкый ком«твт

СССР

Ив двлви к305рвтвккв н открытхй (53) УДК ggo.834

Н.И. Желудков, И.Ф. Глумов и E.Á. Франк (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ" МОРСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к технической физике, в частности к геофизической аппаратуре, и может быть использовано при геолого-геофизических исследованиях строения осадочной толщи, прежде всего методами сейсмоакустики.

Известна многоканальная цифровая сейсмоприемная система, содержащая в полевой части две сплошные, но имеющие по числу каналов отводы, линии передачи кодов и синхронизации, а в каждом канале — локальную кодирующую станцию, состоящую из сейсмических приемников и аналого-цифрового преобразователя типа дельта-модулятора.

Каждый преобразователь своим выходом связан с отводом линии передачи кодов, а свЬим входом - с отводом линии синхронизации. Центральная станция запи3 о си содержит приемные сдвигающие регистры, устройство записи и синхрогенератор, подключенный к линии.синхро,иэации (1 ).

Цифровая сейсмоприемная система характеризуетсл существенной простотой аппаратурного оборудования полевой части. Однако она имеет недостаточную надежность передачи и приема кодов.

Так как известная система относится к классу разомкнутых систем телеметрии, а ее признаки позволяют осуществлять только одноразрядное кодирование приращения сейсмосигнала (дельтамодуляцию}, то любой сбой или неточность преобразования, передачи и записи приводит к потере данных. Существенным недостатком системы является невозможность контроля амплитудной и фазовой идентичности устройств кодлрования сигналов беэ сейсмических приемников, что снижает достоверность зарегистрированных сейсмических данных.

Наиболее близким техническим реше. нием к предлагаемому является многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований, содержащее источник упругих колебаний, приЭ 9724,З емно-регистрирующий блок, включающий поспедовательно соединенные генератор опорных импульсов„блок адреса и приемные регистры, аналоговый регистратор с цифро-аналоговым преобразовате5 лем (ЦАП), цифровой регистратор, входы которых подключены к выходам приемных регистров, причем выход блока адреса соединен с вторым входом ЦАП, и синхрогенератор, соединенный входа- о ми с генератором опорных импульсов и блоком управления, вход которого соединен с выходом генератора опорных импульсов, и в каждом канале соединен. ные между собой, синхрогенератором и приемными регистрами линиями синхронизации и передачи кодов соответственно, канальные кодирующие блоки, включающие сейсмический приемник, последо у вательно соединенные сейсмический уси -о литель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и схемы ИЛИ, а также линию задержки, подключенную к входу АЦП, вход которой соединен с линией синхронизации (2 j.

Недостатком устройства является его низкая надежность, обусловленная последовательным соединением сложных узлов (т. е. функционирование всей системы зависит от безотказности работы каждого блока передачи данных), а также отсутствие возможности контроля амплитудной и фазовой идентичности станций кодирования данных при отключенных сейсмических приемниках.

Целью изобретения является повыше-

35 ние точности и надежности многоканального цифрового устройства для геофизических исследований.

Поставленная цель достигается тем, 4О что в многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований, содержащее источник упругих колебаний, приемно-регистрирующий блок, включающий последовательно соединенные генератор опорных импульсов, 45 блок адреса и приемные регистры, аналоговый регистратор с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), цифровой регистратор, входы которых подключены к выходам приемных регистров, при- 50 чем выход блока адреса соединен с вторым входом ЦАП, и синхрогенератор, соединенный входами с генератором опорных импульсов и блоком управления, вход которого соединен с выходом генератора опорных импульсов, и в каждом канале соединенные между собой, синхрогенератором и приемными регист1 4 рами линиями синхронизации и передачи кодов соответственно, канальные кодирующие блоки, включающие сейсмический приемник, последовательно соединенные сейсмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и схемы ИЛИ, а также линию задержки, подключенную к входу АЦП, вход которой соединен с линией синхронизации, введены тестовая линия с отводами к каждому канальному кодирующему блоку, линия контроля, разделенная по числу каналов на отрезки, между которыми в каждом канальном кодирующем блоке включены схемы согласования уровней, а канальный кодирующий блок содержит последовательно включенные формирователь гестовых импульсов и коммутатор со схемой управления, выход которого соединен с входом сейсмического усилителя, а вход - с сейсмическим приемником, вход схемы управления коммутатора подключен к выходу схемы согласования уровней, а вход формирователя тестовых импульсов подключен к тестовой линии, приемно-регистрирующий блок содержит последовательно соединенные триггер режима и генератор тестового сигнала, вход которого соединен с выходом генератора опорных импульсов, а выход подключен к тестовой линии, вход указанного триггера подключен к выходу блока управления, а второй выход — к линии контроля, причем выход каждого разряда кода выходного регистра АЦП через блок вентилей соединен с приемным регистром приемно- регистрирующего блока многоканальной линией передачи кодов, а управляющие входы названных вентилей соединены с линией синхронизации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема формирователя тестовых импульсов; на фиг. 3 — схема подключения приемного регистра к многопроводной линии передачи кодов.

Устройство в буксируемой части содержит линию 1 синхронизации, тестовую линию 2, обе сплошные, но имеющие отводы к каждому каналу, линию 3 контроля, разделенную по числу каналов на отрезки, между которыми включены схемы 4 согласования уровней, и в каждом канале - локальную кодирующую станцию 5. Последняя содержит сейсмические приемники б и формирователь 7 тестовых импульсов, которые коммутатором

8: подключены к последовательно соеди9724 ненным сейсмическому усилителю 9 и аналого- цифровому преобразователю АЦП

10. Тактирующий вход 11 АЦП 10 через линию 12 задор>кки подключен к отводу линии 1 синхрс>низации. Кодовые выходы

13 АЦП 10 через блок 14 вентилей под-ключены к входам собир-.тельных схем !

5„ последни; включены между отрезкам.. »инии 16 передачи кодов. При этом иния 16 выполнена многопроводной и 10 д тя передачи,;,:.>кдсi с разряд.. кода отведен отдельный секцион",ðîâàííûé проводник. Вторые входы вентилей 14 подключены к отводу гин 1и 1 синхрониза.1v . 15

Бортовая часть устройства содержит приемный р-:. гистр 17, цифровой регистратор 18, демультиплексирующий цифроаналоговый преобразователь ЦАП 19, :,.>лэ-овый регистр тор 20, генератор 2О

21 опорных ;; пульсов, блок 22 адреса, си хрогенератор 23, генератор 24 тест звых имл, льсов. блок 25 управления

/ ;>ежимов (и, м рение > ли гестсвыи конт роль) и триг ер 36 режима. Выходы ли- 25 нии 16 подключены к входам лрие,>ных р,.и строе 7. Приемные регистры 17 подключены к цифровому регистратору и через ЦАП 19 к аналоговому регистратору 20. Вход 27 разрешения записи зо

-риемного регистра 17 подключен к вы ходу блока 22 адреса, который может быть выполнен, например, в виде счетчика импульсов с емкостью, равной числу каналов буксируемой части, и дешифратора. Выход генератора 21 опорных импульсов подключен к входам блока 22 адреса, генератора 23 синхроимпульсов, генератора ?4 тестовых импульсов и блока 25 управления. Выход генератора4

23 синхроимпульсов подключен к линии

1, а выход генератора 24 тестовых импульсов - к тестовой линии 2. Выход блока 25 подключен к второму входу генератора 23 синхроимпульсов и входу триггера 26 режима, один выход которого подключен к линии 3, а второй выход — к входу генератора 24 тестовых импульсов. формировэтель тестовых импульсов 7

50 (фиг. 2) каждой локальной кодирующей станции 5 содержит триггер 28, линию

29 задержки, трансформатор 30 и конденсатор 31. Выход схемы 32 управле ия переключателем 8 подключен к уп- . равляющему входу 33 двухпозиционного

55 переключателя 8, а вход - к выходу схемы 4 согласования уровней. Один вход триггера 28 подключен непосредст31 6 венно к отводу линии 2, а второй входчерез вторую. линию 29 задержки. К выходу триггера 28 подключена обмотка трансформатора 30, вторичная обмотка которого включена последовательно с конденсатором 31 и присоединена к входным контактам 34 двухпозиционного переключателя -8, к вторым входным контактам 35 которого присоединены сейсмические приемники 6.

Каждый провод многолроводной линии

16 передачи кодов г>одключен (фиг. 3) через соответствующий входной вентиль

36 к соответствующему триггеру 37 приемного регистра 17. Вторые входы вентилей 36 обьединены и подключены к соответствующему выходу блока 22 адреса. S линиях связи 1, 2 и 16 перед каждым каналом у=тановлены пассивные регенераторы импульсов, восстанавливающие их форму.

Устройство работает следующим образом.

Устройство 25 управления режимом задает режим работы (измерение, тестовый контроль) локальных кодирующих станций 5 буксируемой части, устанавливая триггер 26 в первом режиме в единичное и во втором режиме в нулевое состояния. Управляющий сигнал с выхода триггера 26 подается в линию в каждом канале уровень напряжения регенерируется схемой 4. C выхода схемы 4 управляющий сигнал поступает на вход схемы 32, которая управляет состоянием двухпозиционного переключателя 8 по входу 33. В режиме измерения переключатель 8 находится в положении 35 и к входу сейсмоусилителя 9 подключены сейсмические приемники 6, В режиме тестового контроля переключатель находится в состоянии 34 и к входу сейсмоусилителя 8 подключен фор. мирователь 7 тестовых импульсов.

В обоих режимах тактовый импульс с выхода синхрогенератора 25 поступает по линии 1 на входы блока вентилей

14 и разрешает прохождение с выходов

13 АЦП 10 кода предыдущего преобразования в линию 16 передачи кодов.. При1 этом все разряды кода данных с выходов 13 АЦП 10 каждого канала выдаются в линию 16 параллельно, каждый разряд через соответствующий вентиль блока

14 передается по своему проводу, а подключение каналов на передачу кода осуществляется последовательно один за другим. Максимальный период дискре 72431 формула изобретения тиэации сигнала в данной системе по каждому каналу составляет

Т =САщп 2-.5а Ц, где ;,,„ -. Время задержки одного отрезка линии.

Ю

Линия 12 задержки задерживает тактовый импульс на время, равное длитеЛЬНОС1И ОДНОГО КОДОВОГО ИМПУЛЬСа, И по тактирующему входу 11 запускает

АЦП 10. Начинается новый цикл кодиро- о

Вания. В первом рен<име зондирующий импульс, воэбун<даемый по команде от блока 2.- управления режимов источником упругих волн, после Отражения горизонтов земной толщи принимается при-< емниками 6 каждой локальной кодирующ.й ст:=нции >, Принятый зхо-сигнал

-и -.;я>ается,,ОтфильTðopûâàeòñë в эаДс>ННОй Г1ОЛОСЕ ЧВСТОТ УЭЛОМ 9 И КОДИ руе Гся АЦП 10, Полученный код данных хранится в АЦП 10 до прихода следующего так >UBo< импульса.

Бо B Toðoì ре>киме (тестовый контроль) блок ?;"> переводит триггер 26 в нулевое «остояние i по линии 3 передается нулевой потенциал, Переключатель 8 схемой 32 Во всех локальных коцируощих станциях > устанавливается

f3 состояние «4 и подключает к входу

С йСн>ИЧЕСКОГО УСИЛИТЕ.ПЯ 9 фОРМИРОВа<ел;, тес-говых импульсов >7. Одновремен но триг-ер 26 своим вторым выходом снил<а<3т б»окировку с генератора 24 тестовых импульсов и с его выхода в линию ? поступают тестовые импульсы.

В каждом канале тестовые импульсы с отвода от линии 2 поступают на установочный вход триггера 28 и устанавливают его в единичное состояние. На

Выходе триггера 2<> формируется скачок напряжения, который через развязывающий трансформатор 30 и переключатель

8 поступает на вход ссйсмического yc»" лителя . Конденсатор 1 моделирует эквивалентную емкость сейсмоприемни45 ков к".íàëà. Электрическое напряжение с ВыхОда усилителя g, как и в пе"

РВОМ РЕжиМЕ, ДаЛЕЕ ПОСтУПаЕт На ВХОД

AIII 10. Который г>реобразует его в цифро>зой код с частотой следования такТОВых имг>ульсОВ, Зс3держанныи Второй

59 линией 2 > задержки тестовой импульс поступает на второй установочный вход

1 риггера 28 и BQ38pB На ВХОД фОРМИРОБс>тЕЛЯ С Час

Я тотой, задаваемой генератором 2<>.

Б первом и втором режимах работы ца»н=iå с линии связи поступают В регистр 17. Записанная в регистр 17 информация в режиме измерения передается на цифровой регистратор 18 и через

ЦАП 19 на аналоговый регистратор 20.

l3 режиме тестового контроля информация из приемного регистра 17 из цифровой преобразуется в аналоговую форму и выдается на аналоговый регистратор 20, Полученные на регистраторе 20 записи реакции каждого приемного тракта (без сейсмических приемников) на скачок напряжения характеризуют амплитудную и фазовую идентичность каналов косы.

Положительный эффект данного устройства заключается в повышении точности за счет уменьшения фазового сдвига между первым и последним каналами в 40- 0 раз и повышении надежности работы устройства за счет исключения достаточно сложных блоков приема и передачи кодов.

Многоканальное цифровое устройство ,цля морских сейсмических исследований, содержащее источник упругих колебаний, приемно-регистрирующий блок, включающий последовательно соединенные генератор опорных импульсов, блок адреса и приемные регистры, аналоговый регистратор с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), цифровой регистратор, входы которых подключены к выходам приемных регистров, причем выход блока адреса соединен с вторым входом

ЦАП, и синхрогенератор, соединенный входами с генератором опорных импульсов и блоком управления, вход которого соединен с выходом генератора опорных импульсов, и в каждом канале соединенные между собой, с синхрогенератором и приемными регистрами линиями синхронизации и передачи кодов, канальные кодируюшие блоки, включающие сейсмический приемник, последовательНо соединенные сейсмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и схемы ИЛИ, а также линию задер>кки, подключенную к входу АЦП, вход которой соединен с линией синхронизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены.тестовая линия с отводами к каждому канальному кодирующему блоку, линия контроля, разделенная по числу

972431 каналов на отрезки, между которыми в каждом канальном кодирующем блоке включены схемы согласования уровней, а канальный кодирующий блок содержит последовательно включенные формирова- S тель тестовых импульсов и коммутатор со схемой управления, выход которого соединен с входом сейсмического усилителя, а вход — с сейсмическим приемником, вход схемы управления комму- 1в татора подключен к выходу схемы согласования уровней, а вход формирователя тестовых импульсов подключен к тестовой линии, приемно-регистрирующий блок содержит последовательно со- >> единенные триггер режима и генератор тестового сигнала, вход которого со-. единен с выходом генератора опорных импульсов, а выход подключен к тестовой линии, вход указанного триггера подключен к выходу блока управления, а второй выход - к линии контроля, причем выход каждого àзряда кода выходного регистра АЦП через блок вентилей соединен с приемным регистром приемно-регистрирующего блока много" канальной линией передачи кодов, а управляющие входы названных вентилей соединены с линией синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIA 1 3851302, кл. 34015.5, опублик. 1974.

2. Патент США У 3748638, кл. 34015.5, опублик. 1973 (прототип}.

l ) 1 — lE )аф

" 1

|ф(" (?

)

Ч! (1, 1

I!

ff

) ,)

1 с

1 .

1

li

/ (! k!

1 ! " 1 )

" pV .7; !

1, (3

) 1 .. -

1

V, ,.

:: (11 -1

j $ !!

4 -(1.4

I !

1 Г1,, „!