Цифровая сейсморегистрирующая система Советский патент 1983 года по МПК G01V1/38 

Изобретение относится к сейсморегистрирующей технике для излучен подземных формаций и может быть ис пользовано при морских геофизических работах на шельфе, акв1ториях и в океане,. Известна цифровая геоакустическая станция для сухопутной сейсморазведки, в которой с целью уменьше ния объема рег,истрирующих сигналов без потери информативности используется эффект поглощения высоких :: частот излученного сигнеша при распространении вглубь земли. ПрИ этом чем больше Длительность принимаемого сигнала-, тем более згшетн уменьшение граничной частоты, что позволяет применять переменньсй интервал дискретизации аналоговой информации Ij. В данном устройстве реализован статистический принцип обработки ин формации для увеличения отнсяиения сигнал-шум, заключающийся в том, чт принятые сигналы, представляющие смесь многократно повторякяцихся полезных сигналов и шума, вначале пре образуются в цифровую форму, запоминаются в течение отрезка времени между двумя излучениями, а затем полученные значения/первой реализаций суммируются по соответствующим дискретам времени со значениями последующих реализаций и все полученные значения усредняются по числ просуммированных реализаций. Однако используемый принцип статистического накопления для морских условий, где геоакустическая станция в связи с условиями буксировки приемного устройства находится в непрерывном движении, практически н реализуется в реальном масштабе вре мени. Следствием этого является невозможность достоверного экспрессанализа принятых сигналов в процессе приема из-за невозможйости улучЬиить отношение сигнал/шум, что не позволяет использовать подобную станиию для прямых поисков полезных ископаемых по анализу динамических свойств каждого принятого си нала в. каждой локальной области морского дна. Известна многоканальная.цифровая сёйсморегистрирунвдая система, содержащая последовательно соединенные буксируемое цифровое устройство бортовой, цифровой приемник и цифровой фильтр, а также регистратор, блок выявления закона изменения час тоты сигнала, источники импульсов подрыва и дискретизации,- где для повьвдения отношения сигнал/шум в темпе приема используется аппаратная цифровая фильтрация каждого при нятого сигнала во всей полосе час.тот, занимаемой этим сигналом 21. Но с течением времени отраженные сейсмосигналы, поглощаясь в глубине осадочной толщи, утрачивают верхние частотные составляющие, и достоверность экспресс-анализа можно . повысить путем повышения отношения сигнал/шум методом автоматической адаптации цифрового фильтра к принимаемому сигналу. Цель изобретения - повышение достоверности экспресс-анализа принимаемой информации. Поставленная цель достигается тем, что в цифровую сейсморегистрирующую систему, содержащую последовательно соединенные буксирующее цифроioe приемное устройство, бортовой цифровой приемник и цифровой фиЛьтр, а также регистратор, блок выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва и .дискретизации, введены устройство прореживания и блок управления фильтром, .при этом сигнальный вход устройCTiaa прореживания подключен к выходу цифрового фильтра, а выход -устройства прореживан-ия соединен с входом регистратора, выход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока управления фильтром и nepBbiM управляющим входрм устройства прореживания, второй управляющий вход которого и первый управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом цифрового фильтра, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления фильтром, а второй управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом источника импульсов подрыва. На фиг. 1 представлена блок-схема цифровой сейсморегистрирующей системы/ на фиг. 2 - структурная схема устройства прореживания; на фиг. 3 - структурная схема блока выявления закона изменениячастоты сигнала; на фиг. 4 - эпюры сигналов и трафики, поясняющие принцип действия устройства прореживания, блока выявления закона изменения частоты сигнала и системы в целом. Цифровая сейсморегистрирующая система (фиг. 1) содержит последовательно соединенные буксируемое . цифровое приемное устройство 1, бортовой цифровой приемник 2 и цифровой фильтр 3, а также регистратор 4, блок 5 выявления закона измене.ния . частоты сигнала, источники импульсов подрыва 6 и дискретизации 7, устройство 8 прореживания и блок 9 управления фильтром, при этом сигнальный вход устройства 8 прореживания, выход которого соединен с входом регистратора 4, подключен к выходу цифрового фильтра 3, выход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока 9 управления -фильтром и-первым управляющим входом устройства 8 прореживания, второй управляющий вход которого и. первый управляющий вход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала подключены к выходу источника 7 импульсов дискретизации, причем сигнальный вход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, второй управлякяций вход которого подключён к источнику 6 импульсов подрыва, соединен с выходом, цифрового фильтра 3, управляющий вход которого подключен к выходу блока 9 управления фильтром.Устройство (фиг. 2) 8 прореживания содержит делитель 10 частоты, злементы И 11, злемент ИЛИ 12 и регистр 13 памяти, при этом вход делителя 10 частоты и первый вход первого злеменГа И 11 подключены к выходу источника 7 импульсов дискретизации, выходы делителя частоты 10 соединены с первыми входами осталы ных злементов И 11, а вторые входаз всех элементов И ii подключены к выходам блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, причем выходы элементов И 11 соединены с входами элемента ИЛИ 12, выход которого соединен, с управляющим входом регистра 13 памяти, вход которого подключен к выходу цифрового фильтра 3, а выход соединен с входом регистратора 4.

Блок 5 выявле.ния закона изменения частоты сигнала фиг. 3) содержит два элемента И 14 и 15, два счетчика 16 и 17 импульсов, якейки 18 памяти, элементы ИЛИ 19 и триггер 20 подрыва, при: зтом первые входы элементов ,И 14 и-15 подключены к выходу источника 7 импульсов дискретизации, вторые входы - к прямому и инверсному выxoдa 4 триггера знака цифрового фильтра 3, выход элемента И 14 соединен с входом счетчика 1 импульсов и с входом Установки в ноль счетчика 17 импульсов, выход элементов И 15. соединен с входом счетчика 17 импульсов и с входом Ус тановки в ноль счетчика 16 импульсов, выходы счетчиков 16 и 17 импульсов соединены со входами Установки

.в единицу ячеек памяти 18, причем выход младшей ячейки 18 памяти соединен со входом Установки в ноль триггера 20 подрыва, вход Установки в единицу триггера 20 подрыва, вход Установки в ноль старшей ячейки 18 памяти и входа элементов

ИЛИ 19, выходы которых соединены со входами Установки в ноль осталных ячеек 18 памяти, подключены к выходу источн-ика 6 импульсов подрыва, при этом выход каждой последующе

ячейки 18 памяти соединен со входами элементов ИЛИ 19 предыдущих ячеек 18 памяти.

Ячейка 18 памяти (фиг. 3 ) содержит два триггера 21 и 22 и элемент И 23, при этом входы Установки в единицу триггеров 21 и 22 подключены к выходам счетчиков 16 и 17 .импульсов соответственно, входы Установки в ноль - к выходу элемента ИЛИ 19, а выходы триггеров 21 и 22 соединены с входами элементов И ИЗ.

На фиг. 4 представлены- сигнал 24 источника 6 импульсов подрыва, закон 25 изменения частоты отраженного сигна.ла, закон 26 изменения верхней частоты среза цифрового фильтра 3 и выходной сигнал 27 элемента ИЛИ 12 устройства прореживания 8.

Цифровая сейсморегис рирующая система -работает следукяцим образом.

Отраженный сигнал принимается буксирующим цифровым приемным устройством 1, преобразуется в цифровую форму и последовательным- двоичным кодом передается на вход бортового цифрового приемника 2, где информация преобразуется в параллельные двоичные коды, которые поступают для обработки на вход цифрового фильтра 3.

Буксируемое цифровое приемное устройство 1, бортовой цифровой приемник 2 и цифровой фильтр 3 работают с постоянным минимальным ннтервалом дискретизации 1/1 (F , где К 3-5; гр максимальная граничная чистота спектрасигнала), что позволяет упростить сопряжение буксируемого цифрового приемного устройства 1,с бортовой частью систеьйл, уменьшить шумы и погрешность цифрового фильтра 3. ;

На вход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала с выхода цифрового фильтра 3 поступает информация о знаке (sign) дискретнь1Х отсчетов одного из каналов системы. При зтом изменение закона измен.ения частоты 25 выходного сигнала цифрового фильтра 3 производится методом счета нулей, т.е. измерением временных интервалов между сменами знака дискретных отсчетов.

Блок 5 выявления закона изменени$; частоты сигнала на каждом из отрезков времени между двумя излучениями (1/F) в моменты времени t(i 0,1,... , n ), соответствующие уменьшению граничной частоты сигнала в 2 раз, формирует выходные сигналы, которые поступают на управляющие входы устройства 8 прореживания и на входы блока 9 управления фильтром..

Дискретное уменьшение частоты дискретизации Fj и верхней частоты среза F цифpoвoro фильтра 3 в .2 раз в моменты времени t позволяет упростить схемотехническую peaлиэацию устройства 8 прореживания, блока 9 управления фильтром и блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, а также уменьшить переходных процессов, возникающих в цифровом фильтре 3 в моменты времени- t .. , Устройство 8 прореживания под де ствием управляющих сигналов блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала на каждом из интервалов вре мени t формирует выходной сигнал 27С частотой следования импульсов , разрешающий перепись информации с выхода цифрового фильтра 3на регистратор 4, чем и достигается уменьшение объема регистрируе мых сигналов без потери информативности. БЛОК .9 управления фильтром, на вы ход которого поступают управл кхцие сигналы с выхода блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, .в моменты времени t- на своем выходе, формирует потенциальный сигнал .который производит дискретное уменьшение закона изменения верхней частоты среза 26 цифрового фильтра в 2 раз, чем и достигается увеличение отношения сигнал/шум, т.е. повышается достоверность принятой информации. Устройство 8 прореживания (фиг.2) работает следующим образом. Под действием выходных сигналов блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала, поступающих на вторые входы элементов И 11, в интервале времени t j - t- открывается один из элементов И 11, на второй вход которого с выхода делителя 10 частоты поступают импульсы с частотой На выходе элемента ИЛИ 12 при этом формируются импульсы этой часто ты, которые и поступают на управляющий вход регистра 13 памяти. Блок 5 выявления закона изменения частоты сигнала (Фиг.З) работает следующим образом. С выхода цифрового фильтра 3 на сигнальный вход блока 5 выявления закона изменения частоты сигнала поступает информация о знаке (sign) дискретных отсчетов одного из каналов системы. Счетчики 16 и 17 импульсов под действием выходных сигналов элементов и 14 .и 15 подсчитывают число импульсов частоты Р между сменами знака дискретных отсчетов канала. Если число положительных и отрицательных отсчетов превышает пороговое значение Н„др{ (КРл) то ha соответствующих выходах очетчиков 16 и 17 импульсов формируются сигналы, устанавливающие одну из ячеек 18 памяти в состояние единица и на выходе последней формируется сигнал t. разрешающий уменьшение частоты дискретизации на выходе устройства 8 прореживания и верхней частоты среза F pцифрового фильтра 3 в 2 раз. При этом остальные ячейки 18 памяти и .триггер 20 подрыва устанавливаются в состояние ноль. Установка в состояние единица триггера подрыва 20 ив состояние ноль ячеек 18 памяти в системе производится выходным сигналом 24 источника б импульсов подрыва. Прк этом под действием выходного сигнала триггера 20 подрыва на интервале времени (tj-t) в цифровом фильтре 3 устанавливается начальная максимальная верхняя частота среза FCP lax , а на выходе элемента ИЛИ 12 (фиг. 2) устройства 8 прореживания формируется выходной сигнал в виде импульсной последовательности 27 с частотой Таким образом, использование прэдлагаемого устройства позволяет существенно повысить (за счет увеличения отношения сигнал/шум на выходе цифрового фильтра 3 ) достоверность экспресс-анализа принимаемой информации, что позволяет использовать систему для прямых поисков полезных ис-копаемых и резко повысить эффективность и результативность геофизических исследований на море.

О Ft

io

№1

IS

гг

4

Jtf

ib

2S

ЦИФРОВАЯ СЕЙСМОРЕГИСТРИРУКЬ ЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно .соединенные буксирующее цифровое приемное устройство, бортовой цифровой приемник и цифровой фильтр, а также регистратор, блок выявления закона изменения частоты сигнала, источники импульсов подрыва и дискретизации, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности экспресс-анализа принимаемой информации введены устройств во прореживания и блок управления фильтром, при этом сигнальный вход устройства прореживания подключен к выходу цифрового фильтра, а выход устройства прореживания соединен с входом регистратора, выход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с входом блока управления фильтром и первым управляющим входом устройства прореживания , второй управляющий вход которого и первый управляющий вход блока выявления закона изменения частоты сигнала подключены к выходу источi ника импульсов дискретизации, причем сигнальный вход блока выявления (Л закона изменения частоты сигнала соединен с выходом цифрового фильтра, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления фильтром, а второй управляювд1й вход блока выявления закона изменения частоты сигнала соединен с выходом источника импульсов . оо 00 00 со

to

ii

Ж.

w

Fcfvyt

t-f