Сейсмический вибратор Советский патент 1983 года по МПК G01V1/37 

Изобретение относится к сейсморазведочной технике, а име1шо к вибрацион.ной - сейсморазведке, и может быть исполь аоваИо в источниках сейсмических сигналов вибрационного, преимущественно электрогидравлического, действия при сейсмических исследованиях. Известен сейсмический вибратор, содержащий формирователь опорного свип.сигнала, вибратор с гидравлической инерниогшой массой, электрогидравлические сервозолотники управления гидравлическим возбуждением вибратора, датчики положения распределительного золотника и инерционной массы, цепи обратных связей по положениям. распределительного золотника и инерционной массы, цепь фазового управления, включающую в себя средства для выработки сигнала ощибки по фазе между управляющим сигналом обратной связи и опорным свип-сигналом. Управляющий сигнал обратной связи фазового управления, представляющий собой сумму сигналов акселерометра и датчика .положения инерционной массы, подается на один из входов перемножителя, на второй вход которого подается опорный сигна Сигнал с выхода перемножителя управляе работой фазовращателя. Фазовращатель осуществляет сдвиг по фазе опорного сиг- нала, формируя на выходе рабочий сигнал который нспошззуется для управления виб ратором .1 . Недостатком системы является низкая надежность при работе на верхних частотах развертки, что объясняется малой . амплитудой сигналов акселерометра и датчика положения массы. Наиболее близким к предлагаемому является сейсмический вибратор, содер- жащий последовательно соединенные приоиопередатчик, генератор и электрогидравлическую след5ицую систему, выход сигнала перемещения массы которой соединен с первым входом усилителя, двоиной интегратор и схему вьщеления и коррекции фазовой ощибки, первый вход кото рой соединен с выходом опорного сигнала генератора, второй вход - с вторым выхо дом генератора, а выход - с вторым вхо дом генерагораС. В фазовом детекторе выходное напряжение усилителя с-АРУ, представляющее сумму сигнг лов ускорения и перемещения плиты, сравнивается с опорным сигналом по фазе. На выходе фазового детектора вырабатывается сигнал, пропорциональны фазовой ощибке, который используется для управления схемой время-импульсного управления. Схема время-импульсного управления осуществляет сдвиг по фазе сигнала, поступающего на вход электрогидравлической следящей системы, в сторону уменьщения рассогласования по фазе сигналов, которые подаются на входы зового детектора. При этом сигнал с датчика перемеща1ия массы дважды интегрируется, т.е. фактически на низких частотах выходным сигналом вибратора является дважды интегрированный сигнал с датчика перемещения массы. Двойное интегрирование сигнала, как и любое неидеальное частотно-зависимое аналоговое . преобразование, не может не вносить фа-, зовых искажений. Поэтому при работе тш низких частотах развертки дважды интегрированный сигнал перемещения массы не совпадает по фазе с сигналом акселерометра, что неизбежно приводит к снижению точности системы регулирования фазы. Другим недостатком устройства является его низкая надежность. Цель изобретения - повъщ1ение точности управления и надежности устройства управления. Поставленная цель достигается тем, что в сейсмическом вибраторе, содержащем последовательно соединенные приемопередатчик, генератор и электрогидравлическую следящую систему,, выход сигнала перемещения массы которой сое- динен с первым входом усилителя, двойной интегратор и схему вьщеления и коррекции фазовой ощибки, первый вход которой соединен с выходом опорного сигНала генератора, второй вХод - с вторым выходом генератора, а выход - с вторым входом генератора, введен адаптивный компенсатор уровня сигнала, вход -которого соединен с выходом сигнала ускорения электрогидравлической следящей системы, управлшощий вход - с выходом кода текущей частоты генератора, а выход - с вторым входом усилителя, третий вход которого соединен через двойной интегратор с выходом сигнала ускорения электро- гидравлической следящей системы, выход усилителя соединен с третьим входом схемы выделения и коррекции фазовой ощибки. На чертежеприведена функциональная схема сейсмического вибратора. Устройство содержит приемо-передатчшс 1, геадаратор 2 и электрогидравлическую следящую систему 3, которые соединены последовательно. Электрогидравдическая следящая систе ма 3 содержит последовательно соединенные сумматор 4, сервозолотник 5 и инерционнуто массу 6. Инерционная масса 6 Лагружена на опорную плиту 7 с уставовленным на ней акселерометром 8. Инериион онная масса 6 и сервозолотник 5 снабжены датчиками 9 и 10 положения соответственно. Выходы датчиков 9 и 10 положе ния через соответствующие усилители 11 и 12 соединены с вторым и третьим входами сумматора 4. Первый вход усилителя 13 соединен с выходом усилителя 11-, который формирует сигнал перемещения массы 6, Второй вход усилителя 13 через двой,ной интегратор 14 соединен с выходом акселерометра 8. Устройство содержит блок 15 адаптивной компенсации уровня сигнала, вход которого соединен с выхо- дом акселерометра 8, управл5цощий вход с выходом кода текущей частоты генератора 2, а выход - с третьим входом усилителя 13,. Первый вход схемы 16 вьщеления и коррекции фазовой оппябкя соединен с вььходом опорного сигнала генератора 2, второй вход - с вторым выходом генератора 2, а третий вход - с выходом уси-л лителя 13. Выход схемы 16 выделения и коррекции фазовой щибки соединен с вторым входом генератора 3. Схема 16. выделения .и коррекции фазовой ошибки включает в себя фазовый детектор 17 и время-импульсное устройство 18, которые соединены последовательно, Устройство работает следующим образом. Приемопередатчик 1 осуществляет прием и декодирование сигнала синхронизации, передаваемого с регистрирующей станции, в зультате чего на запускающий вход генератора 2 поступает импульс запуска. Генератор 2 предназначен для формирования импульсной последовательностей с законом изменения частоты, определяемым программой работы, в пределах установленного- диапазона. Эта импульсная последоввтельность используется для выработки управляющего и опорного сигналов в генераторе 2 и для работы ckeMbi 16 вьщеления и коррекции фазовой ощибки. Этот сигнал с помощью сумматора 4 . и сервозолотника 5 приводит в действие инерционную массу 6. Возникающее при этом силовое воздействие через опорную плиту .7 прикладывается к грунту, возбуждая в нем сейсмическую волну. Датчики 9 и Ю положения массы и сервозолотника и усилители 11 и 12 предназначеоды для образования местных отрицательных обратных связей, обеспечивающих рабочий режим электропадрав лической следящей системы. Акселерометр, расположенный на опорной плите 7, предназначен для получения сигнала ускорения опорной плиты. Усилитель 13 используется,в устройстве управления для формирования выход- -ного сигнала вибратора. Поскольку сигнал ускорения опорной плиты 7 имеет высокий уровень нелинейных искажений, он дважды интегрируется с помощью двойного интегратора 14 и подается на вход усилителя 13. Сигнал с выхода датчика 8 ускорения на низких частотах имеет очень малую величину. Для поддержания постоянной амплитуды сигнала на выходе усилителя 13 на низкой частоте на один из его выходов поступает сигнал перемещения инерционной массы 6. Этот сигнал, пр вьщхающнй на погрядок сигнал ускорения на низких частотаз имекнцвй очень малый коэффициент нели- нейных искажений и уменыиающийся по . амплитуде с ростом частоты, .вырабатывав ется на выходе усилителя 11. Для поддержания постоянства амплитуды выходного сигнала усилителя 13 во всем диапазоне частот, особенно на высоких частотах развертки, предназначен блок 15 адаптивной компенсации уровня сигнала. На высоких частотах, вследствие спадакэдих амплитудно- частотных характеристик вибратора по ускорению и двойного интегратора по амплитуде выходного сшлнала, амплитуда этих сигналов на выходе усилителя 13 резко уменыиается. Однако на этих частотах сигнал ускорения имеет малый коэффициент гармоник, а имеющиеся гармонические сост;авляк щие имеют частоту, лежащую за пределами рабочих частот вибратора. Закон изменения коэффициента усиления блока такой, что амплитуда сигнала на выходе усилителя 13 постоянна и определяется кодом текущей частоты генератора 2. Выходной сигнал вибратора, т.е. сигнал с выхода усилителя 13, и опорный игнал генератора 2 сравнивается по фае в фазовом детекторе 17. Результат равнения, например, в виде импульсов.

длительность которых пропорциональна фазовой ошибке, поступает на вход времяимпульсного устройства 18, На другой вход время-импульсного Устройства 18 поступает импульсная последовательность с выхода генератора 2.

Эта импульсная последовательность, пройдя через время-импульсное устройство 18, поступает в генератор 2, где преобразуется в гармонический управляющий сигнал электрогидравлической следящей системы 3. Сигнал с выхоца фазового детектора 17 в зависимости от величшш и знака фазовой ошибки добавляют в импульсную последовательность с выхода генератора 2 или вычитает из нее такое же количество импульсов, тем самым ускоряя или замедляя процесс колебания инерционной массы 6. В результате такого управления происходит сдвиг по фазе уп-равляющего сигнала таким образом, чтобы скомпенсировать фазовый сдвиг между опорйым сигналом и выходным сигналом вибратора.

В предлагаемом устройстве в качестве выходного сигнала вибратора используется комбинированный сигнал, представляющий сумму сигналов перемещения масcbi, дважды интегрированного сигнала

ускорения ,и сигнала ускорения, амплитуда которого изменяется в зависимости от текущей частоты развертки с помощью блока адаптивной компенсации уровня сигнала. Введение в устройство дальнего влока для поддержания постоянной амплитуды сигнала на выходе усилителя повьшает точность управления. Кроме того, сигнал перемещения массы не подвергается двойному интегрированию, а следовательно, в этот сигнал

не вносятся фазовые искажения, что повыщает точность управления.

Отсутствие одного замкнутого контура управления по поддержанию постоянства. амплитуды на входе фазового детектора повышает надежность устройства.

Предлагаемое устройство имеет высокую точность управления и надежность за счет формирования выходного сигнала вибратора, представляющего сумму сигнала перемещения массы, сигнала ускорения, амплитуда которого изменяется в зависимости от кода текущей частоты генератора, и дважды интегрированного сигнала ускорения.

СЕЙСМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР, содержащий последовательно соединенные приемопередатчик, генератор и электр гидравлическую следящую систему, выход сигнала перемещения массы которой сое-динен с первым входом усилителя, двойной интегратор и схему выделения и коррекции фазовой ошибки, первый вход которой соединен с выходом опорного сигнала генератора, второй вход - с вторым выходом генератора, а выход - с вторым входом генератора, отличающ.ий - с я тем, что, с цепью повышения точности управления и повышения надежности устройства управления, в него введей адаптивный компенсатор уровня сигнала, вход которого соединен с выходом сигна- ла ускорения электрогидравлической еле- . дяшей системы, управляющий вход - с выходом кода текущей частоты генератора, а выход - с вторым входом усилителя, третий вход которого соединен через i двойной интеграто р с выходом сигнала ускорения электрогидравлической следящей системы, выход усилителя соединен с третьим входом схемы выделения и коррекции фазовой ошибки.