Устройство для регистрации сейсмических сигналов на магнитную ленту Советский патент 1983 года по МПК G01V1/24 

(второй выход схемы анализа подключен (к первому входу третьего элемента 1ИЛИ и к первому входу счетчика коли;Чвства разностей, второй вход ко;торого подключен к второму выходу первого запоминающего устройства, третий выход которого подключен к входу с-гетчика отсчетов, выход счетчика каналов подключен к входу первого запоминающего устройства и к первому входу одиннадцатого элемента И, вход счетчика каналов подключен .к входу коммутатора каналов и к соотвео.ствукщему выходу блока управления ЬыхЪд второго элемента ИЛИ подключен к вторым входам девятого, десятого и одиннадцатого элементов И и к входу дополнительного эл€5мента задержки выход которого подключен к второму входу пятого элемента И,Третьему

входу счетчика количества разностей и к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к вторым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы девятого, десятого и одиннадцатогЬ элементов И подключены к входам третьего запоминающего устройства, . выход которого подключен к входу форматера, первый выход которого подключей к входу цифрового магнитного регистратора, выход которого подключен к ; первому- входу второго преобразовате-т ля кбд-аналог, второй вход которого подключен к второму выходу форматера, выходы блока управления подключены к управляющим входам форматера и цифрового магнитного регистратора,выход которого подключен к входу блока управления.

Изобретение относится к технике сейсморазведки и может быть использовано для цифровой регистрациисей-амичес ;их сигналов на магнитную лент в полевых условиях.,

Известно устройство для цифройой регистрации сейсмической информации, содержащее блок сейсмических усилителей, программный ключ, мгновенный автоматический регулятор усиления, фиксатор уровня, схему сранения, геггератор эталонных уровней, генератор управляющих импульсов, зап:оминаюс1ее устройство, световую индикацию, цифровой магнитный регистратор, электронную вычислительную машину, ключ, преобразователь код-аналог и осциллограф. 1,

Недостатком известного устройства является то, что в нем отсчетн сейомических сигналов регистрируются в виде двенадцатиразрядных двоичных кодов, которые содержат в себе значительную избыточность с

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регистрации сейсми- . ческих сигналов на магнитную ленту, содержащее сейсмические усилители, первое запоминающее устройство, счет чик отсчетов, первый преобразователь код-аналог, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, выходы которой подключены к первьлм входам первого, второго и третьего элементов И, четвертый элемент И,, генератор импульсов, блок приращений пятый элемент И, второе запоминающее устройство, первый вход которого

подключен к первому выходу первого запоминающего устройства, шестой, седьмой и восьмой элЕменты И, выходы которых подключены к входам первого запоминающего устройства, первый вход восьмого элемента И подключен к счетчика отсчетов и к входу первого преобразователя код-аналог, элемент задержки, девятый, десятый и одиннадцатый элементы И , третье запоминающее устройство управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу блока управления, цифровой магнитный регистратор, второй преобразователь коданалог, выходы которого подключены к входам осциллографа Г2.

Недостаткам устройства является то, что регистрируемая на магнитну ленту сейсмическая информация содержит знйчительную избыточность.

По всей сущности сейсмические сигналы представляют собой механические колебания земной поверхности, которые воспринимаются сейсмоприемниками и преобразуются в электрические сигналы. Известно, что природа инерционных объектов такова, что для них за короткие йромежутки времени резких скачкообразных механических колебаний не происходит. Как правило значения соответствующих этим колебаниям сигналов во времени либо, равномерно увеличиваются, либо равномерно уменьшаются. В связи с этим, как показывают результаты анализа сейсмических сигналов, разность соседних отсчетов, несмотря на ее увеличение или уменьшение во времени. В течении определенного отрезка времени остается постоянной. Поэтому в периодыувеличения сейсмического сигнала получается множество подряд идущих одинаковых положительных приращений, а при уменьшении сейсмического сигнала получается множество одинаковых отрицательных подряд идущи приращений. В периоды времени, когда сейсмический сигнал не изменяется, получается множество Гподряд идущих нулей. Естественно, что регистрация всех подряд идущих одинаковых приращений практически означает регистрацйю избыточной информации. Целью изобретения является повышение информативности регистрируемой информации. Поставленная цель достигается.тем что в устройство для регистрации сей смических сигналов на магнитную лент содержащее сейсмические усилители, первое запоминающее устройство, счет чик отсчетов, первый преобразователь код-аналог, выход которогр подключен к первому входу схемы.сравнения, выходы которой подключены к первым вхо дам первого, второго и третьего элементов И, четвертый элемент И, генер тор импульсов, блок приращений, пяты элемент И, второе запоминающее устройство, первый вход которого подклю чен к первому выходу первого запоминающего устройства, шестой, седьмой и восьмой элементы И, выходы которых подключены к входам первого запоминающего устройства, первый вход вось мого элемента И подключен к .выходу счетчика отсчетов и к вхоДу первого преобразователя код-аналог, элемент задержки, девят ый,-десятый и одиннад цатый элементы И, третье запоминающее устройство, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу блока управления, цифровой магнитный регистратор, второй преобразователь код-аналог, выходы которого подключены к входам осциллографа, дополнительно введены коммутатор каналов, счетчик каналов, триг гер, первый элемент ИЛИ, cxeiMa аналНза, счетчик количества разностей, второй и третий элементы ИЛИ, допол нительный элемент задержки и форматер, причем выходы сейсмических уси лителей подключены к входам коммутатора каналов, выход которого под ключен к второму входу схемы сравнения, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены к выходу четвертого элемента И первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход четвертого элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого подключен к соответствующему выходу блока управления, нулевой вход триггера подключен к управляющему входу схемы анализа и к выходу второго элемента И, выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первому знаковому входу блока приращения и к входу вычитания счетчика отсчетов, вход сложения которого подк.пючен к выходу третьего элемента И, второму знаковому входу блока приращения и к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу блока приращения, выход которого подключен к первому входу схемы анализа и первому входу пятого элемента И, выход которого подключен к второму входу второго запоминающего устройства, выход которого подключен к первому входу шестого элемента И, первому входу десятого элемента И и к второму входу схеГОЛ анализа, первый выход которой подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первом выходу счетчика .количества разностей , второй выход которого подключен к первому входу седьмого элемента И и первому входу девятого элемента И,, второй выход схе.мы анализа подключен к первому входу третьего элемента 1ЛИ и к первому входу счетчика количества разностей, второй вход которого подключен к второму выходу первого запоминающего устройства,- третий выход которого подключен к входу счетчика отсчетов, выход счетчика каналов подключен к входу первого запоминающего устройства и к первому входу одиннадцатого элемента И, .вход счетчика каналов подключен к входу коммутатора каналов и к cooтвeтcтвyющe 5y выходу блока управления,- выход второго элемента ИЛИ подключен к вторым входам девятого, десятого и одиннадцатого элементов И и к входу дополнительного элемента задержки, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, третьему входу счетчика количества разностей и к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход ко- торого подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к вторым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И, выходы девятого, десятого и одиннадцатого элементов |и подключены; к входам третьего запоминающего устройства, выход которого подключен к входу форматера, первый выход которого подключен к входу цифрового магнитного регистратора, выход которого подключен к nepaoMS входу второго преобразователя код-аналог, второй вход которого подключен к второму выходу форматера, выходы блока управления подключены к управляюцим еходам форматера и цифрового магнитного регистратора, выход которого подклю чен к входу блока управления. На чертеже представлена блок-схема устройства для регистрации сейсмк ческих сигналов на магнитную ленту. Устройство для регистрации сейсмических сигналов на магнитную содержит входные сейсмические каналы 1.1-1.N, сейсмические усилители 2.1-2.N, комг утатор 3 каналов, счетчик 4 каналов, первое запоминающее устройство 5, счетчик б отсчетов, первый преобразователь код-аналог 7, схему 8 сравнения, первый, второй, третий и четвертый элементы И 9-12, генератор 13 импульсов, триггер 14, первый элемент ИЛИ 15, блок 16 прира щения, пятый элемент И 17, второе запоминающее устройство 18, схему 19 анализа, счетчик 20 количестве разностей, второй и третий элементы ИЛИ 21 и 22, шестой, седьмой и восьмой элементы И 23-25, дополнительный элемент 26 задержки, элемент 27 задержки, девятый, десятый и одиннадцатый элементы И 28-30, третье запоминающее устройство 31, форматер 32, цифровой магнитный регистратор 33, второй преобразователь код-аналог 34, осциллограф 35 и блок 36 управления. Устройство для регистрации сейсми ческих сигналов на магнитную ленту работает следующим образом. Сигналы, генерируемые сейсмоприем никам и, от входных сейсмических каналов 1.1-1.N в виде непрерьтвных (ан логовых) напряжений подаются на входы сейсмических усилителей 2,l-2.iN с выходов которых поступают на KOMrviy татор 3 каналов. По сигналу из блока 36 управления, подаваемому на вход коммутатора 3 каналов, последний подает на вход схемы 8 сравнения сейсмический сигнал первого сейсмрприем ника. Тот же сигнал с блока 36 управ ления записывает в счетчик 4 каналов единицу, т.е. код номера первого сейсмоприемника„ Так как в начале работу устройства во всех адресах запоминаюш,его устройства 5 находятся нули, то по сигналу от счетчика 4 каналов из первого адреса запоминающего устройства 5 на счетчик 6 .отсчетов, сче чик 20 количества разностей и . запоминающее устройство 18 принимаются нули. По сигналу от блока 36 управления триггер 14устанавливается в единичное состояние, элемент И 12 открывается. На схеме 8 с равнения произвп дится сравнение нуля с сейсмическим сигналом первого сейсмоприемника. Так как значение сейсмического сигнала . больше нуля, то на третьем выходе схемы 8 сравнения получается сигнал, который открывает элемент И 11, и сигналы с генератора 13 импульсов начинают проходить через открытые элементы И 12 и 11 на вход сложения счетчика 6 отсчетов, который начинает считать. С поступлением, каждого из этих импульсов содержимое счетчика 6 отсчетов увеличивается на единицу. Благодаря этому на выходе преобразователя код-аналог 7 получается линейно-ступенчатое нарастающее напряжение, высота каждой ступеньки которогсУ равна весу младшего разряда счетчика 6 отсчетов. Одновременно сигналы с выхода элемента ;И11, поступая на , знаковый вход блока 16 приращения, фиксирьют положительный знак и, поступая на его счетный вход через элемент ИЛИ 15, накапливаются в этом блоке. Э.тот процесс продолжается до момента равенства значения сейсмического сигнала первого сейсмоприемника со значением напряженияна выходе преобразователя код-аналог 7. В мо- . мент равенства указанных напряжений на втором выходе схемы 8 сравнения вырабатывается сигнал, который открывает элемент И 10 и прекращает поступление импульсов на вход сложения счетчика 6 отсчетов и на входы блока 16 приращения. При этом содержимое счетчика 6 отсчетов и блока 16 приращения представляет собой цифровой эквивалент отсчета сейсмического Сигнала первого сейсмоприемника Следующий сигнал генератора 13 импульсов через открытый элемент поступает на управляющий вход схемы 19 анализа и одновременно устанавливает триггер 14 в нулевое положение, закрывая элемент И 12 и прекраш,ая прохождение сигналов генератора 13 импульсов через этот элемент. По сигналу с выхода элемента И 10 схемой 1.9 анализа производится сравнение цифрового эквивалента отсчета сейсмического сигнала первого сейсмоприемника с нулем. Сигнал неравенства с выхода схемы 19 анализа, проходя через элемент ИЛИ 21, открывает элементы И 28-30 и записывает на запоминающее устройство 31 со счетчика 20 количества разностей и запоминающего устройства 18 нули, а со счетчика каналов 4 - единицу, т.е. код номера первого сейсмоприемника. Этот же сигнал записи, задерживаясь на элемент 26 задержки, записывает единицу, в счетчик 20 количества разностей, открывает элемент И 17 и переписывает цифровой эквивалент отсчета сейсмического сигнала первого сейсмоприемника с выхода блока 16 приращения на запоминающее устройство 18. Сигнал с выхода элемента 26 задержки, проходя через элемент- ИЛИ 22, задерживается на элементе 27 задержки, открывает элементы И 23-25 и записывает цифровой эквивалент отсчета сейсмического сигнала первого сейсмоприем ника, поступающий с запоминающего устройства 18 и счетчика б отсчетов и единицу, поступающую со счетчика 20 количества разностей, в запоминаю щее устройство 5 по первому адресу. Затем по сигналу от блока 36 управления, подаваемому на вход, коммутатора 3 канала, последний подает на вход схемы 8сравнения сейсмический сигнал второго сейсмоприемни Далее устройство работает.аналогичн описанному до окончания первого цик ла преобразования сейсмических сиг налов всех сейсмоприемников. В начале второго цикла из netBor адреса запоминающего устройства 5 цифровой эквивалент отсчета первого сейсмического сигнала первого цикла заносится в счетчик б отсчетов ив запоминающее устройство 18, а в счет чик 20 количества разностей принимается единица. При этом на выходе преобразователя код-аналог 7 образуется уровень напряжения, соответству ющий отсчету первого сейсмического сигнала первого цикла. На схеме 8 сравнения производится сравнение отсчета первого сейсмического сигнала первого цикла с отсчетом первого сиг нала второго цикла. Если отсчет первого сейсмического сигнала второго цикла больше отсчета первого сигнала первого цикла, то на третьем выходе схемы 8 сравнения получается сигна который открывает элемент И 11/ и сиг налы генератора 13 импульсов проходя через открытые элементной 12 и 11 на вход сложения счетчика б отсчетов. На выходе преобразователя код-аналог 7 от уровня напряжения, соответствующего отсчету первого сигнала первого цикла, образуется линейно- ступенчатое нарастающее напряжение. Одновременно сигналы с выхода элемен та И 11, поступая на знаковый вход блока 16 приращения, фиксируют положительный знак, и, поступая на его счетный вход через элемент ИЛИ 15, накапливаются в этом блоке. Если значение отсчета первого сейсмического сигнала второго цикла меньше значения отсчета первого сигнала первого цикла, то на первом выходе схемы 8 сравнения получаете сигнал который открывает элемент И 9, и сигналы генератора 13 импульсовпроходя через открытые элементы И 12 и 9 на вход вычитания счетчика 6 отсчетов, С поступлением каждого из этих импульсов содержимое счетчика б отсчетов уменьшается на единицу. Благодаря этому на выходе преобразователя код-аналог 7 от уровня напряжения, соответствующего отсчету первого сих нала первого цикла, образуется линейно-ступенчатое уменьшающееся напряжение. Одновременно сигналы с выхода элемента И 9, поступая на знаковый вход блока 16 приращения, фиксируют отрицательный знак и, поступая на его счетный вход через элемент ИЛИ 15, накапливаются в этом блоке, В момент равенства отсчета первого сигнала второго цикла со значением напряжения на выходе преобразователя , код-аналог 7 на втором выходе схемы 8 сравнения получается сигнал, который открывает элемент и 10 и прекращает поступление импульсов с генератора 13 на вход сложения или вычитания счетчика б отсчетов и на входы блока 16 приращения. При этом содержимое счетчика б отсчётов представляет собой цифровой эквивалент отсчета первого сейсмического сигнала второго цикла, а в блоке 16 приращения находятся знак и значения разности отсчетов первого сигнала второго и первого циклов. По сигналу с выхода элемента И 10 схемой 19 анализа производится сравнение разности отсчетов первого сигнала с цифровым эквивалентом отсчета первого сигнала первого цикла. Сигнал неравенства с выхода cxeMii 19 анализа, проходя через элемент ИЛИ 21, открывает эле менты И 28-30 и записывает на запоминающее устройство 31 со счетчика 20количества разностей единицу, с запоминающего устройства 18 - цифровой эквивалент отсчета первого сигнала, первого цикла, а со счетчика 4 каналов -.единицу, т.е. код номера первого сейсмического сигнала. Этот же сигнал записи, задерживаясь на элементе 26 задержки, записывает единицу в счетчик 20 количества разностей, открывает элемент И 17 и переписывает знак и значение разности отсчетов первого сигнала с выхода блока 16 приращения на запоминающее устройство 18. Сигнал с выхода элемента 26 задержки, проходя через элемент ИЛИ 22, задерживается на элементе 27 задержки, открывает элементы И 23-25 и записывает знак и значение разности отсчетов первого сигнала, поступающие с запоминающего устройства 18, единицу, поступающую со счетчика 20 .количества ра-зностей, и цифровой эквива.пент отсчета первого сигнала второго цикла, поступающий со счетчика 6 отсчетов в запоминающее устройство 5 по первому адресу. Затем по сигналу от блока 36 управления, подаваемому на вход коммутатора 3 канала, последний подает на вход схемы 8 сравнения второй сейсмический сигнал. Далее устройство работает аналогично описанному до окончания второго цикла преобразования всех сейсмтпргтих сигналов.

В начале к-го цикла из первого адреса запоминающего устройства 5 цифровой эквивалеЕ т отсчета первого сигнала (к--1)-го цикла заносится в счетчик 6 отсчетов, знак и значени раэиости отсчетов первого сигнала, получе иые в ()-м цикле, записываюсс.я в запоминающее устройство 18, количество одинаковых подряд идущих разностей, полученное в ( цикле, прин1- мается в счетчик 20 количес ва разностейр На выходе преобразователя код-аналог 7 получается уровень напряжения, соответствующий отсчету первого сигнад:а (к-1)-го цикла. На схеме 8 сравнения производится сравн Ние отсчета первого сигнала (к-1)-го цикла с отсчетом первого сигнала к-г Цикла, Если, отсчет первого сигнала к-го цчкла болыле отсчета первого Сигнала 1к-1)-го цикла, то на треТьем выходе схемы сравнения 8 получается сигнал, который открывает эле-. Mei-iT И 11,л-г( импульсы с генератора 13 проходят через открытые элементы и 12 и 11 на вход сложения счетчика 6 отсчетов, При этом на выходе преобразователя код-аналог 7 от уровня напряжения, соответству ощего отсчету первого сигнала (к-1)-го цикла, получается линейно ступенчатое нарастающее напряжение. Если отсчет первого сигнала к-го цикла меньше отсчета первого сигнала fK-D-ro цикла, то на первом выходе схемы 8 сравнения получается сигнал, который открывает элемент И 9, и импульсы генератора 13 проходят через открытые эле1ментнН12и91 на вход вычитания счетI

чика 6 отсчетов. При этом на выходе преобразователя код-аналог 7 от уровня напряжения, соответствующего отсч ту первого сигнала (к-1)-го , образуется линейно-ступенчатое умены мающееся нгатряжение, В момент равенства отсчета первого сигнала к-го цикла со значением напряжения на выходе преобразователя код-аналог 7 содержимое счетчика 6 отсчетов представляетсобой цифровой эквивалент отсчета первого сигнала к-го цикла, а в блоке 16 приращения находятся знак и значение разности отсчетов первого сигнала к-го и (к-1)го циклов, По сигналу с выхода элеме|та И 10 схемой 19 анализа производитСИ сравнение разности отсчетов первого сигнала, полученной в к-м цикле, с разностью, полученной в {к-1)--м цикле. Если разность, полученная в к-м цикле, не равна разности, полученной в (5(-1)-м цикле, to сигнал неравенства с выхода схемы 19 анализа, проходя через элемент ИЛИ 21, открывает элементы И записывает на запоминающее устройство 31 количество подряд идущих одинакбЕ.ых

разностей, поступающее со счетчика 20 количества разностей, знак и значе.ние разности (к-1)-го цикла, по- . ступающие с запоминающего устройства 18, и единицу,(Т.е. код номера первого сигнала, поступающий со счетчика

4каналов. Аналогичная запись содерл имых счетчика 4 каналов, запоминающего устройства 18 и счетчика 20 количества разностей в запоминающее устройство 31 производится также при полном заполнении счетчика 20 количества разностей. Этот же сигнал записи, задерживаясь на элементе 26 задержки- записывает единицу в счетчи 20 количества разностей, открывает элемент И 17 и переписывает знак и знчение разности к-го цикла с блока 16 приращения в запоминающее устройство 18. Сигналы с выхода элемента 26 задержки, проходя через элемент 22, за держивается на элеме дде 27 задержки, открывает элементы Н -23-25 и записывает знак и значение разности к-г6 цикла, поступающие с запоминающего устройства 18, единицу, поступающую со счетчика 20 количества разностей, и цифровой эквивалент отсчета первого сигнала к-го цикла, поступающий со счетчика 6 отсчетов, в запоминающее устройство 5 по первому адр..су. Если разность/полученная в к-м цикле, равна разности, полученной в (к-1)-м цикле, то сигнал равенства с выхода схемы 19 анализа увеличи вает на единицу содержимое счетчика 20 количества разностей и прохо я , через элемент ИЛИ 22, задерживается на элементе 27 задержки,, открывает элементы И 23-25 и записывает в первый адрес запоминающего устройства

5знак и значение разности к-го цикл новое количество подряд идущих одинаковых разностей .и цифровой эквивален отсчета первого сигнала к-го цикла. После записи в первый адрес запоминающего устройства 5 новой информации

по сигналу от блока 36 управления, пoдaвadмoмy на вход коммутатора 3 каналов , последний подает- на вход схемы В сравнения второй сейсмический сигнал. Далее устройство работает а глогично описанному.

Запоминающее устройство 31 имеет объем памяти, достаточный для накопления информации во время промежутков записи. При подаче на вход блока 36 управления сигнала от цифрового магнитного регистратора 33 о готовности последнего к регистрации блок 36 управления подает сигналы на запоминающее устройство 31, форматер 32 и цифровой магнитный регистратор 33, Форматер 32 по сигналам от блока 36 управления подает сформированные коды от запоминающего

устройства 31 на цифровой магнитный регистратор 33.

Видно, что в процессе его устройства в периоды времени, когда значе-. ния разностей между .соседними отсчетами сейсмических сигналов одинаковы, они не регистрируются, т.е. в те периоды времени, когда сейсмические сигналы не изменяются или меняются с одинаковой скоростью, регистрация не производится. На практике 70-80% времени изменение сейсмических сигналов носит указанный характер, и поэтому 70-80% отсчетов фактически ябляются избыточными,т.е. для восстановления исходного сигнала по преобразованным цифровым значениям они не нужны. Именно благодаря этому в предлагаемом устройстве оказывается достаточным производить регистрацию только в те моменты, когда происходит изменение значения разноести соседних отсчетов сейсмических

сигналов. При этом требуется регистрация только лишь количества подряд идущих одинаковых разностей, знака и значения разности и номера сейсмо приемника. Благодаря этому в 4-5 раз уменьшается общий объем регистрируемой информации за счет устранения избыточного количества отсчетов. Вследствие этого появляется возможность в качестве регистраторов вместо, громоздких накопителей на магнитной ленте большой емкости использовать малогабаритные кассетные накопители, позволяющие построить малогабаритные переносные сейсми ьеские

регистраторы, которые с одной стороны, требуют по сравнению с известным устройством меньших затрат на изготовление, с другой стороны, не трубуют специального транспорта и. обслуживающего персонала, что приводит к значительному снижению затрат на их эксплуатацию.