РЕГИСТРАТОР СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК G01V1/24 

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для обнаружения и регистрации сейсмических сигналов.

Известен сейсмограф [1], содержащий сейсмометр, связанный с аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) и формирователем калибровочного сигнала, блок буферной памяти, соединенный с магистралью обмена информацией, к которой подключены также аналогово-цифровой преобразователь, регистр сверхоперативной памяти, соединенный также с логическим блоком, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), блок времени, оконечный накопитель и устройство управления.

Наиболее близким по технической сущности является регистратор сейсмических сигналов [2], содержащий сейсмометр, выход которого соединен с аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), подключенным к магистрали обмена информацией, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), блок времени, накопитель, устройство управления, формирователь калибровочного сигнала, блок буферной памяти и регистр сверхоперативной памяти, подключенные к магистрали обмена информацией. Логический блок соединен с регистром сверхоперативной памяти. Выход формирователя колибровочного сигнала соединен с входом сейсмометра, второй выход формирователя калибровочного сигнала через дополнительный сейсмометр подключен к второму входу аналогово-цифрового преобразователя. Выход логического блока соединен с дополнительным входом устройства управления.

Недостатками известных устройств являются низкая точность измерения.

Технический эффект предлагаемого регистратора сеймических сигналов состоит в увеличении точности измерения.

Технический эффект достигается тем, что регистратор сейсмических каналов содержит два сейсмоприемника, аналогово-цифровой преобразователь, блок управления, ПЗУ, оконечный накопитель, блок времени, блок буферной памяти и формирователь калибровочного сигнала. В регистратор сейсмических сигналов введены N сейсмоприемников, 3N блоков усиления, цифровой фильтр, блок управления усилением и формирователь частот, причем первый, второй и третий выходы каждого N-го сейсмоприемника соответственно соединены со входами 3N-2, 3N-1, 3N блоков усиления, выходы которых подключены к каждому 3N входу АЦП, к (3N+1)-входам каждого N-го сейсмоприемника подключен выход формирователя калибровочного сигнала, вход которого соединен с первым выходом блока управления усилением, второй выход блока управления усилением шиной подключен ко вторым входам каждого блока усиления, а (3N+1)-вход АЦП подключен к первому выходу формирователя частот, причем выход АЦП шиной соединен цифровым фильтром, выход цифрового фильтра подключен шиной к первому входу блока управления, первый вход-выход которого шиной соединен со входом блока управления усилением и оконечным накопителем, второй вход-выход блока управления шиной подключен к ПЗУ и блоку буферной памяти, третий вход-выход блока управления шиной соединен с блоком времени, вход которого соединен со вторым выходом формирователя частот, причем второй вход блока управления является первым входом регистратора сейсмических сигналов, а выход его выходом, а второй вход блока времени вторым входом регистратора сейсмического сигнала.

На фиг.1 представлена блок-схема регистратора сейсмических сигналов.

На фиг.2 представлена блок-схема блока усиления.

На фиг.3 представлена блок-схема блока управления.

На фиг.4 представлена блок-схема блока времени.

Регистратор сейсмических сигналов состоит из N сейсмоприемников 1, N блоков усиления 2, аналогово-цифрового преобразователя 3, цифрового фильтра 4, блока управления 5, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 6, блока буферной памяти 7, формирователя частот 8, выполненного, например, из генератора и делителя частоты, блока времени 9, оконечного накопителя 10, выполненного, например, в виде жесткого диска, блока управления усилением 11, выполненного, например, в виде регистра, схема которого приведена на рис.3.37, стр.144 [3], формирователя калибровочного сигнала 12.

Первый, второй и третий выходы каждого N-го сейсмоприемника 1 соответственно соединены с первыми входами 3N-2, 3N-1, 3N блоков усиления 2, выходы которых подключены к каждому 3N-входу АЦП 3. К (3N+1)-входам каждого N-го сейсмоприемника 1 подключен выход формирователя калибровочного сигнала 12, вход которого соединен с первым выходом блока управления усилением 11. Второй выход блока управления усилением 11 шиной подключен ко вторым входам каждого блока усиления 2. (3N+1)-вход АЦП 3 подключен к первому выходу формирователя частот 8, причем выход АЦП 3 соединен шиной с цифровым фильтром 4, выход цифрового фильтра 4 подключен к первому входу блока управления 5, первый вход-выход которого шиной соединен с входом блока управления усилением 11 и оконечным накопителем 10. Второй вход-выход блока управления 5 шиной подключен к ПЗУ 6 и блоку буферной памяти 7, третий вход-выход блока управления 5 шиной соединен с блоком времени 9, первый вход которого соединен со вторым выходом формирователя частот 8, причем второй вход блока управления 5 является входом регистратора сейсмических сигналов, а выход его выходом, а второй вход блока времени вторым входом регистратора сейсмических сигналов.

Блок усиления 3, пример выполнения которого приведен на фиг.2, состоит из устройства обратной связи 13, усилителя 14 и фильтра низких частот 15.

Блок управления, пример выполнения которого приведен на фиг.3, состоит из первого буферного устройства 16, ОЗУ( оперативного запоминающего устройства) данных 17, арифметическо-логического модуля 18, ОЗУ программ 19, второго буферного устройства 20, третьего буферного устройства 21, четвертого буферного устройства 22, пятого буферного устройства 23.

Блок времени, пример выполнения которого приведен на фиг.4, состоит из делителя 24, счетчика времени и даты 25 и регистра данных 26.

Регистратор сейсмических сигналов работает в следующих режимах:
- регистрация по обнаружению сейсмического события;
- непрерывный режим регистрации;
- регистрация в заранее заданные промежутки времени.

В режиме регистрации по обнаружению сейсмического события при включении питания заранее записанная программа из ПЗУ 6 переписывается в ОЗУ программ 19 и арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5.

По команде оператора арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5 производит запись в регистр данных 26 блока времени 9 значение времени, с которого должен производиться отсчет. При получении импульса с входа 2 регистратора сейсмических сигналов счетчик времени и даты 25 начинает отсчет абсолютного времени, градуируя его частотой формирователя частоты 8 через делитель 24.

При получении команды от оператора арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5, переходит в режим обнаружения сейсмического события. При этом арифметическо-логический модуль 18 записывает код в блок управления усилением 11, соответствующий заданному коэффициенту усиления.

Сигнал с сейсмоприемников 1 поступает на входы блоков усиления 2, где усиливается, отфильтровывается и подается далее на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 3 для преобразования в цифровой вид. После проведения цифровой фильтрации сигнал записывается в ОЗУ данных 16 блока управления 5. Арифметическо-логический модуль 18 производит оценку сигнала, записанного в виде цифрового кода из ОЗУ данных 17 и сравнивает его уровень с заранее заданным порогом. При превышении порога выдается команда на запись этого сигнала в блок буферной памяти 7. При накоплении определенного количества информации в блоке буферной памяти 7, арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5 переписывает ее в оконечный накопитель 10.

При непрерывном режиме регистрации, в который переходит регистратор сейсмических сигналов по команде оператора, арифметическо-логический модуль не производит оценку сигнала, записанного в виде цифрового кода из ОЗУ данных 17, запись информации в оконечный накопитель 10 происходит всегда.

В режиме калибровки по команде оператора арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5 переписывает данные из ОЗУ данных 16 в оконечный накопитель 10. После этого арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5 формирует контрольный сигнал, выдавая команду на блок управления усилением 11, который включает формирователь калибровочного сигнала 12. Калибровочный сигнал подается на сейсмоприемники 1, усиливается в блоках усиления 2, оцифровывается, фильтруется и записывается в ОЗУ данных 16 блока управления 5. При этом арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5 продолжает передавать данные из ОЗУ данных 16 блока управления 5 в оконечный накопитель 10. По окончании калибровки (по истечении определенного времени) арифметическо-логический модуль 18 блока управления 5 перестает производить запись данных из ОЗУ данных 16 блока управления 5 в оконечный накопитель.

Таким образом, увеличение точности измерения достигается путем улучшения чувствительности регистратора сейсмических сигналов и цифровой обработки сигналов, производимой в нем.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР 1041971, кл. G 01 V 1/24, 1983 г.

2. Патент РФ 2061246, кл. G 01 V 1/24, 1996 г.

3. Е.П. Угрюмов "Цифровая схемотехника", -СПб.: -Санкт-Петербург, 2000.

Использование: для обнаружения и регистрации сейсмических сигналов. Сущность: регистратор сейсмических сигналов содержит два сейсмоприемника, аналогово-цифровой преобразователь, блок управления, ПЗУ, оконечный накопитель, блок времени, блок буферной памяти и формирователь калибровочного сигнала. В него введены N сейсмоприемников, 3N блоков усиления, цифровой фильтр, блок управления усилением и формирователь частот, причем первый, второй и третий выходы каждого N сейсмоприемника соответственно соединены с первыми входами 3N-2, 3N-1, 3N блоков усиления, выходы которых подключены к каждому 3N входу АЦП, к 3N+1 входам каждого N-го сейсмоприемника подключен выход формирователя калибровочного сигнала. Технический результат: повышение точности. 4 ил.

Регистратор сейсмических сигналов, содержащий сейсмоприемник, аналогово-цифровой преобразователь, блок управления, постоянное запоминающее устройство, оконечный накопитель, блок времени, блок буферной памяти и формирователь калибровочного сигнала, отличающийся тем, что введены N сейсмоприемников, 3N блоков усиления, цифровой фильтр, блок управления усилением и формирователь частот, причем первый, второй и третий выходы каждого N-го сейсмоприемника соответственно соединены с первыми входами 3N-2, 3N-1, 3N блоков усиления, выходы которых подключены к каждому 3N-входу аналогово-цифрового преобразователя, к (3N+1)-входам каждого N-го сейсмоприемника подключен выход формирователя калибровочного сигнала, вход которого соединен с первым выходом блока управления усилением, второй выход блока управления усилением шиной подключен ко вторым входам каждого блока усиления, а (3N+1)-вход аналогово-цифрового преобразователя подключен к первому выходу формирователя частот, причем выход аналогово-цифрового преобразователя соединен шиной с входом цифрового фильтра, а выход цифрового фильтра подключен шиной к первому входу блока управления, первый вход-выход которого шиной соединен со входом блока управления усилением и оконечным накопителем, второй вход-выход блока управления шиной подключен к постоянному запоминающему устройству и блоку буферной памяти, третий вход-выход блока управления шиной соединен с блоком времени, первый вход которого соединен со вторым выходом формирователя частот, причем второй вход блока управления является первым входом регистратора сейсмических сигналов, а выход - его выходом, второй вход блока времени является вторым входом регистратора сейсмических сигналов.