Цифровая геоакустическая станция Советский патент 1983 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к устройствам пля сейсмоакустипеской развеаки подземных неоцнороаностей и может быть ис пользовано в аппаратуре прозвучивания д выявления зон повышенного звукопогло-щения, определения элементов их залегания, размеров звукопоглотителей, решения других геологических и инженер ных задач. Известна цифровая сейсмическая станция, реализующая способ накопления сейсмических сигналов, состоящая из генератора, источника и приемника упругих колебаний, усилителя и преобразователя сигналов в импульсы перехода через H.Tib, накопителя сигналов, использующего их амплитудные и фазовые приз наки, содержащего сумматор и счетчик импульсов С 1 . Известна также цифровая геоакусти-ческая станция, содержащая излучатель, приемник, преобразователь аналог - код, блок запуска, сумматор, запоминакиций блок, регистратор и ограничитель уровня сигнал - щум, включенный между выходо блока запуска и входом регистратора. Второй выход ограничителя уровня сигнал - щум соединен с блоком запуска, а вход - с запоминающим устройством 1 Наиболее близкой к преяпагаемой тех ническим рещением является цифровая геоакустическая станция, содержащая источник и приемник упругих колебаний, устройство обработки, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с приемником упругих колебаний, а выход с устройством обработки, устройство регистрации, блок задания закона изменения частоты и блок управления, выходы которого подключены к аналогоцифровому преобразователю, блоку задания частоты возбуждения и устройству обработки, которое соединено с выходом устройства регистрации СЗ Недостатками известных устройств являются невысокие эксплуатационные возможности, что объясняется использованием части объема памяти накопителя для накопления шумов в интервале . времени от момента возбуждения упруги колебаний до поступления их к приемник а также невозможностью оценки выделения полезного сигнала из шумов до накопления максимального количества реализаций и отсутствием автоматизации про цесса измерения и регистрации сигнала, позволяющей оценить оптимальное коли- 1чество накоплений. Целью изобретения является повыше- НПО эксплуатационных возможностей csa г счет увеличения объема полезной информации без увеличения объема памяти. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой геоакустической станции, содержащей источник и приемник упругих колебаний, устройство обработки, аналоге цифровой преобразователь, вход которого связан с приемником упругих колебаний, а выход - с устройством обработки, устройство регистрации, блок задания закона изменения частоты и блок управления, выходы которого подключены к аналого-цифровому преобразователю, блоку задания закона изменения частоты и устройству обработки, которое соединено с входом устройства регистрации, между выходом приемника и входом блока управления установлен блок выявления времени вступления сигнала, а выход блока задания закона изменения частоты подключен к источнику. Кроме того, блок выявления времени ъступления сигнала содержит схему сравнения и последовательно соединенные пороговый элемент, по крайней мере две ячейки памяти и узел разрешения считывания информации, выход которого подключен к ячейкам памяти, вторые въгхоцы которых соединены со схемой сравнения, а вторые входы второй и каждой последующей ячейки памяти и узла разрешения считывания информации подключены к выходу порогового элемента. Увеличение объема регистрируемой полезной информации без увеличения объема памяти возможно только в том. случае, если не обрабатываются шумы, поступающие на вход устройства с момента излучения до момента прихода упругих колебаний к приемнику. Для этого необходимо определить указанный Интервал времени и откръ вать приемный канал с соответствующей задержкой. Один из путей решения задачи нахождения этого интервала времени использование низкочастотных (по сравнению с рабочими) упругих колебаний, которъю из-за меньшего поглощения исследуемой средой могут быть уверенно въщелены приемным каналом без накопления. Получив величину искомого интервала времени с помощью введенного в устройство нового блока, можно сформировать задержку и, изменив частоту возбужаения упругих колебаний на рабочую, можно производить прием полезного сигнала. В этом случае исключается регистрация шумов в указанном интервале времени. Время регистрации полезной информации увеличивается при неизменном объеме памяти. На чертеже представлена блок-схема цифровой геоакустической станции. Станция соцержит источник 1 и прием ник 2 упругих колебаний, аналого-цифровой преобразователь 3, устройство 4 управления, блок 5 выявления времени вступления сигналов с индикатором, блок в задания закона изменения частоты, устройство 7 обработки, содержащее сумматор 8, запоминающее устройство 9 и ограничитель 1О уровня сигяал - шум, устройство 11 регистрации, включающее преобразователь 12 код напряжение, регистратор 13 и осциллограф 14. Оцин из входов аналого-цифрового преобразователя 3 соединен с сигнальным выходом приемника 2, другой с выходом блока 4 управления, а выход с сумматором 8, который связан прямой .и обратной связью с запоминающим устройством 9. Один вхпд ограничителя 10 уровня сигнал - шум подключен к запоминаюшему устройству 9, а другой - к блоку 4 управления, а выходы ограничителя соединены с регистратором 13 и блоком 4 управления. Блок 5 выявления .времени вступления сигналов включен между сигнальным выходом 2 и входом блока 4 управления. Выход запоминающе го устройства 9 подключен к преобразователю 12 код - напряжение, выходы ко торого подсоединены к регистратору 13 и осциллографу 14, Выходы блоки 4. управления подключены к запоминающему устройству 9 и блоку 6 задания закона изменения частоты, выход которого соепинен с источником 1. Для защиты станции от ураганных .помех блок 5 выявления времени вступления сигнала может включать в себя пороговый элемент 15, по крайней мере две ячейки Гб и 17 памяти, узел 18 разрешения считывания информации и схему 19 совпадения, причем выход порогового элемента 15 подключен к первым входам ячеек 16 и 17 памяти, выходы которых соединены со схемой 19 совпадения, а вторые входы - с выходом узла. 18 разрешения считывания информа ции, второй выхоа ячейки 16 памяти подсоединён к ячейке 17 памяти, выход которой подключен к узлу 18 раз ращения считывания информации, второй вход которого соединен с выходом поро.гового элемента 15. Вход порогового элемента 15 и выход схемы 19 совпадения подключены соответственно к входу и выхоцу блока 5 выявления времени вступления сигнала. В качестве источника 1 упругих . колебаний может быть использован магнитострикционный, а в качестве приемника 2 - пьезокерамический преобразователи. Аналого-цифровой преобразователь 3, сумматор 8, запоминающие устройство 9, ячейки 16 и 17 памяти и устройство 11 регистрации и схема 19 совпадения могут быть выполнены на основе известных стандартных элементов и узлов. В качестве блока 6 задания закона и изменения частоты может быть использован коммутируемый генератор. Блок 4 управления может быть выполнен из набора формирователей импульсов сигналов. Пороговым элементом 15 может служить триггер Шмитта, а узлом разрешения считывания информации - электронный ключ. Ограничитель 1О уровня сигнал - шум может содержать усилитель и компаратор. Усилитель должен иметь коэффициент усиления, равный требуемому соотнсвие- нию сигнал - щум. Компаратор сравнивает известный уровень щумов, умноженный на коэффициент усиления усилителя, с уровнем сигнала, поступающего из запоминающего устройства. Индикатором блока 5 выявления времени может служить светодиод. . Станция работает следующим обра;зом., В ограничителе 1О уровня сигнал шум устанавливается требуемое отнтаие- ние сигнал/шум. Блок 4 управления формирует по команде оператора сигналы управления, которые поступают на блок : 6 задания закона изменения частоты. Последний формирует низкочастотный сигнал возбуждения источника 1. Цуг низкочастотных колебаний проходит иоследуемое пространство и поступает на приемник 2, который преобразует упругие колебания в электрические. Электрический ситаал усиливается и поступает в блок 5 выявления времени вступления сигнала. Если сигнал ниже установленного уровня, то индикатор блока 5 выявления времени вступления сигнала информирует оператора о невозможности выполнения сейсмоакустических всслецований при 10 данном положении источника и приемника упругих колебаний. Если же сигнал вьщ1е установленного уровня, то пороговый элемент 15 выцает импульс; соответствукмдий времени вступ ления полезного сигнала, который поступает в ячейку 16 памяти, гае запоминается. При этом ячейка ife памяти выдает импульс, поступающий на вход ячейки 17 памяти, разрещаюший прием информаиии.Очередной аналогичный импульс запоми нается в ячейке 17 памяти. После этого иэ последней в узел 18 разрешения считывания информации поступает сигнал, по котор му с приходом третьего импульса пороге вого элемента 15 разрешается выдача информации с ячеек 16 и 17 памяти на схему 19 совпадения. Если импульсы в ячейках 16 и 17 памяти располагались в одних и тех же интервалах временной дискретизации, то схема 19 совпадения вы ет сигнал в блок 4 управления. В против ном случае, оператор производит сброс и повторяет запуск устройства. Блок 4 управления формирует команду блоку 6 зацЕшия закона изменения частоты для выработки сигнала рабочей частоты, которым запускается источник 1 и вырабатывает задержку импульса синхронизации работы аналого-цифрового преобразователя 3 и устройства 7 обработки. Источник 1 возбуждает в среде упругие колебания рабочей частоты которые проходят среду и поступают на вход прием.ника 2, Упругие колебания преобразуются в электрические, которые усиливаются и поступают на вход аналого- ци4 рового преобразователя 3. В соответствии с задержкой, поступившей из блока 4 управления аналого-цифровой преобразователь 3 преобразует в цифровую форму только полезную часть сигнала, начиная с момента прихода его на вхоа приемника 2. Информация далее передается в устройство 7 обработки, которое также начинает работать в соответствии 0J6 с задержкой. Закоцированная информация скпацьшается в сумматоре 8 с информацией, выбранной из запоминающего устройства 9 по команде блока 4 управления. Когда в сумматор поступает информация о первом цуге колебаний, в запоминающем : устройстве 9 хранятся нули, поэтому в результате суммирования сохраняется информация о первом цуге колебаний. Результат суммирования вновь поступает в запоминающее устройство 9. Операции выборки и суммирования производят при каждом поступающем на приемник 2 цуге колебаний. Накапливаемая в запоминающем устройстве 9 информация .непрерывно по- ступает в ограничитель 1О уровня сигнал - шум.При достижении требуемого значения отношения сигнал- 1иум ограничитель 10 уровня сигнал- щум через блок 4 управления выключает источник 1 и запускает устройство 11 регистрации. Информация из запоминающего устройства 9 поступает в преобразователь 12 код - напряжение, где преобразуется в аналоговую форму. Этот сигнал далее поступает в регистратор 13 для записи и осциллограф 14 для визуализации накопленной информации. Предложенное устройство обладает расширенными эксплуатационными возможностями за счет увеличения объема регистрируемой полезной информации без увеличения объема памяти, автоматизацией процесса определения оптимального режима накопления, так как имеется возможность задания необходимого количества накоплений через отношение сигналшум, а также переключения частоты возбуждения источника, заключение о возможности выделения полезного сигнала рабочей частоты мсокно сделать ио его накопления с низкочастотного сигнала. Два последних преимущества позволяет также повысить произвоцительность труда при проведении Ьейсмо акустических работ.

1. ЦИФРОВАЯ ГСОАКУСТИЧЕСКА Я СТАНЦИЯ, содержащая источник и приемник упругих колебаний, устройство для обреботки, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с приемником, а вькод - с устройством обработки, устройстве регистрации, блок задания закона изменения частоты и блок управления, выходы которого подключены к аналого-цифровому преобразователю, блоку задания закона изменения частоты и устройству обработки, которое соединено с входом устройства регистрации, .отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных возможностей за счет увеличения объема полезной информации без увеличения объема памяти, в ней между выходом прием- . ника и входом блока управления установлен блок выявления времени вступления сигнала, а выход блока задания закона изменения частоты подключен к . источнику. 2. Станция по п. 1, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что блок въшвления времени вступления сигаала содеркит (Л схему сравнения и последовательно сое-диненные пороговый элемент, по крайней мере две ячейки памяти и узел разрешения считывания информации, выход которого подключен к ячейкам памяти, вторые выходы которых соединены со схемой сравнения, вторые входы второй и каждой последующей ячейки памяти и уэел ла разрешения считывания информации О5 .подключены к выходу порогового элемента.