Цифровая многоканальная сейсмостанция Советский патент 1983 года по МПК G01V1/24 

(5) ЦИФРОВАЯ МНОГОКАНАЛЬНАЯ СЕЙСМОСТАНЦИЯ

. .. Изобретение относится к сейсмораз ведке, а именно к сейсморазведочной аппаратуре, предназначенной для регистрации сейсмических сигналов от удаленных взрывов, например, при сей сморазведке методом преломленных вол Известны цифровые многоканальные сейсмостанции, содержащие датчики сейсмических сигналов, усилители, фильтры, коммутатор каналов, аналого цифровой преобразователь и регистратор. Общим недостатком подобных сейсмостанции является большой объем ре гистрируемых данных, что обусловлено, в первую очередь, недостаточностью априорной информации о параметрах помех и сигналов . При этом частоту дискретизации и количество уровней квантования приходится выбирать с некоторым запасом из соображений недопустимости их занижения , и в некоторых случаях они оказываются больше необходимых. Кром ТОГО, регистрация измеряемого сигнала, представляющего собой смесь сейсмических сигналов с регулярными и нерегулярными помехами, осуществляете ся в течение заданного временного интервала, при этом измеряемый сигнал регистрируется и тогда, когда сейсми ческие сигналы в нем отсутствуют. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровая многоканальная сейсмостанция, содержащая последовательно соединенные блок датчиков сейсмических сигналов, блок усилителей и фильтров, коммутатор каналов, ан.алого-цифровой преобразователь, а также буферное запоминающее устройство, к .первому входу которого подключено хронирующее устройство, а выход подключен к регистратору. Сигналы с датчиков через усилители, фильтры и коммутатор поступают на аналого-цифроВий преобразователь, где происходит равномерная непрерывная Дискретиза ция аналоговых сигналов с наименьшим шагом дискретизации и их квантование по амплитуде. При этом с выхода аналого-цифрового преобразователя на управляемый форматтер и вычислительанализатор поступает полный поток данных. Характеристики измеряемых сигналов анализируются с помощью вычисли геля, определяющего по результатам анализа параметры кодирования, которые также поступают на управляемый форматтер, где происходит уплотнение полного потока за счет адаптивной дискретизации. Уплотненный пото данных поступает на буферное запоминающее устройство, по заполнении которого массив данных пере носится на носитель информации регистратора 2 , Недостатком такой системы сбора данных сейсморазведки является то, .обстоятельство, что применяемая в не адаптивная дискретизация измеряемых сигналов особенно при достаточно высоких требованиях к точности их пред ставления не обеспечивает значительного уплотнения потока данных, так как регистрация оцифрованных значени сигналов, измеряемых в определяемые помощью адаптивной дискретизации моменты времени, осуществляется в течение определенного -временного интервала как при наличии на входе системы сейсмического сигнала, так и в его отсутствие. Это делает неизбежным засорение потока данных неинформативными регистрациями нерегулярных помех, сведения о которых в подавляющем большинстве случаев не и пользуется при последующей обработке данных сейсморазведки.. Цель изобретения повышение помехоустойчивости сейсмостанции за счет дискриминации измеряемых си|- налов по признаку их регулярности; , Поставленная цель достигается тем что в цифровую многоканальную сейсмо станцию, содержащую последовательно соединенные блок датчиков, сейсмических сигналов, блок усилителей и фильтров, коммутатор каналов и аналого-цифровой преобразователь, а так же буферное запоминающее устройство, к первому входу которого подключено хронирующее устройство, а вход подключен к регистратору, введены знаковый обнаружитель регулярных сигналов, формирователь сигнала записи. устройство задержки, при этом выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами.-устройства задержки и знакового обнуржителя регулярных сигналов, выход которого подключен к входу формирователя сигнала записи, подключенного своим выходом к второму входу буферного запоминающего устройства, к третьему входу которого подключен выход устройства -задержки . На фиг. 1 представлена блок-схема многоканальной цифровой сейсмостанции; на фиг. 2 - функциональная схема одного из возможных вариантов реализации знакового обнуржителя регулярных сигналов. Схема (фиг.1)включает блок 1 датчиков сейсмических сигналов, блок 2 усилителей и фильтров, коммутатор 3 каналов,аналого-цифровой преобразователь с основным выходом 5, устройство. 6 задержки, знаковый обнаружитель 7 регулярных сигналов, знаковый выход 8 аналого-цифрового преобразователя, формирователь 9 сигнала записи, управпяющий вход 10 буферного запоминающего устройства 11, хронирующее устройство 12, регистратор 13. Схема знакового обнаружителя 7 (фиг.2), состоящего из двоичных счетчиков Н и 15, инвертора1б, цифровых компараторов 17 и 18 с входами 19, логической схемы ИЛИ 20, регистра 2Г сдвига, преобразователя 22 кода, двоичного счетчика 23 и цифрового компаратора 2k с входо{и 25. Регистрация сейсмических сигналов в предлагаемой цифровой многоканальной сейсмостанции осуществляется следующим образом. Помехи и сейсмические.сигналы от удаленных взрывов воспринимаются датчиками 1 сейсмических сигналов, расположенными достаточно далеко друг от друга, но таким образом, что разностью хода волны от удаленного пункта взрыва до каждого датчика можно пренебречь. Сигналы с выходов датчиков 1 после усиления и фильтрации в блоке 2 поступают на коммутатор 3 каналов и далее - на аналого-цифровс преобразователь А. С основного выхода 5 аналого-цифрового преобразователя А полный поток данных поступает на устройство 6 задержки, предназначенное для запоминания данных на время обработки в знаковом обнаружителе регулярных сигналов 7« Кроме того, здесь же осуществляется дополнительная задержка полного lio тока данных на время, необходимое дл уверенной регистрации начальных фаз сейсмических сигналов, выделенных с помощью знакового обнаружителя 7 регулярных сигналов. Знаковый обнаружи тель 7 регулярных сигналов рсуществляет автоматическую пространственно-вр.еменную обработку сигналов в се смических каналах, представленных с помощью знакового кодирования и поступающих на знаковый обнаружитель 7 . со знакового выхода 8 аналого-цифрового преобразователя 4. Задачей обработки, осуществляемой в знаковом обнаружителе /--регулярных сигналов, является обнаружение регулярных сигналов на фоне некоррелированных поме в сейсмических каналах станции на за данном временном интервале, сдвигаемом в процессе обработки по оси вре мени на определенный шаг дискретизации. Если при текущем положении вре менного интервала обнаружен регулярны сигнал, то на выходе знакового обнаружителя 7 регулярных сигналов фор мируется логический сигнал, полйжениз которого на оси времени соответствует положению временного интервала, на котором этот регулярный сигнал обнаружен. Таким образом, на выходе знакового обнаружителя 7 в процессе его работы образуется случайная последовательность импульсных сигналов, положение которых на оси времени определяется наличием на анализируемых временных интер1 валах регулярного сигнала и вероятностью ошибочных решений при его обнаружении. Мз этой импульсной последовательности с помощью формирователя 9 сигнала записи формируются логические сигналы, предназначенные для управления режимом записи информации в буферное запоминающее устройство 11, передние фронты которых :совпадают с положением импульсов на выходе знакового обнаружителя 7 регулярных сигналов, а минимальная длительность соответствует предполагаемой максимальной длительности сейсмического сигнала. При этом если интервал времени между следующими друг за другом импульсами на выходе знакового обнаружителя 7 меньше пред полагаемой максимальной длительности сейсмического сигнала, то длитель ость сигнала записи на выходе формирователя 9 соответственно увеличивается. При поступлении сигнала записи на управляющий вход 10 буферного запоминающего устройства 11 происходит запись в него информации, поступающей через устройство 6 задержки с основного выхода 5 цифрового преобразователя 4, а также от хронирующего устройства 12. По заполнении буферного запоминающего устройства 11 происходит перезапись уплотненного потока данных сейсмо. разведки на носитель информации регистратора 13. Дискриминация сейсмических сигнв лов по признаку их регулярности осуществляется в знаковом обнаружителе 7 следующим образом. Закодированные значения знаков сигналов в сейсмических каналах со знакового выхода аналого-цифрового преобра-чователя поступают на двоичные счетчики 1 и 15, причем на счетчик 15 - через инвертор 16. Входы счетчика 1 и инвертора 16 являются входом знакового обнаружителя 7 регулярных сигналов. С помощью счетчика 1 определяется количество положительных выборок сигналов S, а с помощью счетчика 15 количество отрицательных выборок S. Значения S и S сравниваются в цифровых компараторах 17 и 18 с закодированным значением первого порога , поступающим на их входы 19. При выполнении условия S Cj или S С на выходе одного из цифровых компараторов 17 или 18 формируется логический сигнал, соответствующий вы деленной оси синфазности регулярного сигнала, который через схему ИЛИ 20 поступает на регистр 21 сдвига, .с помощью которого происходит запоминание сигналов компараторов 17 и 18 при всех положениях оси синфазности с заданным шагом дискретизации внутри заданного временного интервала.. Количество разрядов регистт ра 21 сдвига соответствует размерности временного интервала. Из параллельного кода на выходах разрядов регистра 21 сдвига, соответствующего выделенным осям синфазности, с помощью преобразователя 22 кода формируется последовательный код, поступающий на двоичный счетчик 23 в котором подсчитывается.количество ,выделенных на заданном временном ин тереале осей синфазности N, и которое затем сравнивается в.цифровом компараторе 2h с пороговым значение Cg, поступающим на его вход 25. При выполнении условия N / С2на выходе компаратора 2k формируется логический сигнал, соответствующий обнаружению регулярного сигнала при текущем положении временного интервала,, В предлагаемой цифровой многоканальной сейсмостанции осуществляется дискриминация сигналов в сейсмических каналах по признаку их регулярности, за счет чего удается значительно сократить объем регистрируемых данных при сейсморазведке с использованием больших баз наблюдения. При этом из регистрируемого сигнала исключаются неинформативные составляющие содержащие сведения только о нерегулярных помехах. На этой основе реализуется эффектив ное уплотнение первичного потока сейсморазведочных данных. Дискриминация сигналов в каналах сейсмостан 1ии по признаку их регулярности осуществляется с помощью знакового обнаружителя регулярных сигналов, непараметрические свойства которого, а также сравнительна низкие требования к вероятности ложной тревоги (ложно зарегистрированные сигналы могут быть устранены при последующей обработке данных сейсморазведки ) делают возможный достижение в роятности обнаружения регулярных сиг налов близкой к единице для широкого класса помех с симметричными распределениями при отношениях регулярный сигнал/нерегулярная помеха меньше ед ницы, даже при сравнительно малом ко личестве сейсмических каналов. Незна чительные дополнительные аппаратурны затраты, необходимые для реализации предлагаемой сейсмостанции, делают возможным ее применение в автономном донном или буйковом радиотелеметриче ком вариантах при морских сейсморазведочных работах. Эффективное уплотнение потока первичных сейсморазведоч ных данных обеспечивает существенное увеличение времени работы станции в автономном режиме записи данных сейсморазведки, что в свою очередь повы,шает технологичность морских сейсморазведочных работ. При реализации буйкового радиотелеметрического варианта сейсмостанции путем уменьшения средней скорости поступления регистрируемых данных в радиотелеметрический канал связи повышается достовер,ность передачи информации по каналу связи (при сохранении неизменной его пропускной способности ). Формула изобретения Цифровая многоканальная сейсмостанция, содержащая последовательно соединенные блок датчиков сейсмический сигналов, блок усилителей и фильтров, коммутатор каналов, аналого-цифровой преобразователь, а также буферное запоминающее устройство, к первому входу которого подключено хронирующее устрой.ство, а выход подключен к регистратору, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости сейсмостанции за счет дискриминации измеряемых сигналов по признаку их регулярности, в сейсмостанцию введены знаковый обнаружитель регулярных сигналов,формирователь сигнала записи, устройство задержки при этом выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами устройства задержки и знакового обнару)чителя регулярных сигналов, выход которого .подключен к входу формирователя сигнала записи, подключенного серим выходом к второму входу буферного запоминающего устройства, к третьему входу которого подключен выход устройства задержки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № «28329. Jtn. G 01 V 1/2, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР ff 684А73, кй. G 01 V 1/28, 1977 (прототип).,

(Pus.f

tfui.t