Устройство для первичной обработки сейсмической информации Советский патент 1983 года по МПК G06F17/00 

105 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок управления содержит адресный счетчик, выход которого является первым выходом блока, а вход является входом блока и соединен с входом первого элемента задержки, выход которого является 8 вторым выходом блока и входом второго элемента задержки, который соединен с входом третьего элемента задержки и с третьим выходом блока, выход третьего элемента задержки подключен к четвертому выходу блока.

Изобретение относится к сейсмической раэве дке и может быть использобано при обработке сейсмических сиг налов и в гидроакустике. Особенностью записей регистрируемых сейсмических сигналов является снижение видимой частоты и полосы спектра по мере возрастания времени регистрации, что связано с избирательным нелинейным поглощением сейсмических волн в изучаемой земной формации. Известен ряд способов и устройств, использующих переменную во времени фильтрацию, как средство по увеличению отношения сигнал/помеха ма этапе первичной обработки. Известно устройство, tl J ,.в котором запись сейск ;ческих сигналов. представленных в цифровой форме, разбивают на ряд временных перекрывающих ся интервалов для которых рассчитыва ют операторы фильтров, наилучшим образом выделяющих сигнальную составляющую в пределах центров каждого интервала. Неперекрывающиеся участки сейсмической записи на выходе фильтров составляют части отфильтрованной записи. Перекрывающиеся участки сосед них интервалов на выходе фильтров сум с весами линейио меняющихся от единицыдо нуля в соответствии с вы ражением 2r(t)ipt;Se . где S{i)- Значение выходной записи сейсмических сигналов на участке перекрытия; V(t).Se сейсмические записи на уча ке перекрытия с выходов фильтров левого и правого интервалов; t ., i - начальный (Левый и пбследовательные отсчеты времен перекрывающего участка. Недостаток устройства заключается В возможном подавлении сигнальной cq ставляющей записи на выходе фильтра ,на y4atTKe перекрытия, если составляющие спектров сейсмических сигналов на соседних интервалах не перекрываются или перекгшваются слабо. Известно устройство для первичной с рабОУки сейсмической информации, срдержащее последовательно соединен ные источник сейсмических сигналов, узкополосные фильтры, амплитудные :ограничители, полосовые фильтры, сумматор и регистратор. I Источник сейсмического сигнала со единен с уэкополосными фильтрами, для выделения частотных составляюи х сигнала, выходы этих фильтров с амплитудными ограничителями для ограничения амплитуд выделенных частотных составляюцйх по одному 1фовню, амплитудныв ограничители подкяочены на входы полосовых фильтров. Выходы полосовых фильтров сумматор подключены к регистратору. Количество узкополосных фильтров, амплитудных огран чителей и полосовых фильтров соответствуёт количеству частотных составля101 х, на которые раскладывается сигнал. Обрабатываемый сигнал от источника сигнала подают на запараллеленные входы узкополосных фильтров. Количество этих фильтров определяется частотным диапазоном сейсмических сигналов и выбранной дис1фетностью частотного разложения. Выделенные частотные составлякщие, имеющие различные 1амплитуды, поступают на амплитудные ограничители, где осуществляется ограничение амплитуд частотных составлящих по одному уровню. Выравненные по амплитуде частотные составляющие подают на полосовые фильтры, где отфильтровывают высокочастотные ;спектральные составляющие, обусловленные процедурой амплитудного ограничения. После полосовых фильтров сигналы подаст на сумматор, а просуммированные частотные составляющие поступают на регистратор, т.е. с помощью полосовых фильтров отфильтровывают высокочастотные составляющие, возникающие вследствие амплитудных ограничений С23 Недостаток устройства - наличие большого количества (не менее четырех узкополосных фильтров и, соответственно, не менее четырех амплитудных ограничителей и такого же количества полосовых фильтров. Такое обилие однотипных детален делает схему громоздкой. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее блок памяти кодовой последовательности сейсмических сигналов, блок памяти кодовой таблицы распределения основных частот колебаний сейсмических сигналов от времени их регистрации, вычислительный блок с дополнительной памятью программ обработки, блок вывода цифроаналоговый преобразовать , полосовой фильтр. Процесс выравнивани частотного спектра сейсмических сигналов в устройстве включает нелинейное масштабно-временное преобразование цифровой записи сейсмических сигналов, выполняемое вычислительным устройством, по программам, заложенным в его памяти. При нелинейном масштабно-временном преобразовании исходную запись сейсмических сигнало .(с известным распределением их основ -ных периодов колебаний ), деформируют посредством операции сжатия-растяжени 1, так что на выходе получают сейс мические сигналы, у которых периоды колебаний близки друг к другу. Далее последовательностью запросов, следующих через равные интервалы времени, выборки сигналов из блока памяти поступают на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП), и затем на полосовой фильтр, с выхода которого запись сейсмических сигналов в нелинейном временном масштабе поступает на |вход построителя изображений 3 J . 1 58 Недостаток устройства - наличие вычислительного блока (ЭВМ/, который удорожает устройство, а принцип масштабно-временного преобразования по данному способу замедляет процесс обработки . Другим недостатком.устройства, учитывая что фильтрация переменная во времени, как средство повышения отношения сигнал/помеха применяется , чаще на начальном или промежуточном этапах цифровой обработки, является аналоговое представление сигнала, с нелинейным временным масштабом, что не позволяет вести последующую обработку стандартными методами и требует, как минимум, операции обратного нелинейного масштабно-временного преобразования. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия при сохранении исходного вида представления сейсмических сигналов. Для достижения цели в устройство для первичной o6pa6otKH сейсмической информации, содержащее блок управления, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам первого и второго блоков памяти, цифроаналоговый преобразователь, информационный вход которого подключен к выходу первого блока памяти, упра1вляющий вход - к третьему выходу блока управления, а выход к входу полосового фильтра, введены элемент ИЛИ, аналого-цифровой преобраз1ователь, регистр и преобразователь код-интервал времени, вход которого соединен с выходом второго блока памяти, а выход через элемент ИЛИ - с входом блока управления, четвертый выход которого подключен к третьему входу первого блока памяти, информационный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом полосового фильтра, управляющий вход - с третьим выходом блока управления, а выход через регистр - с четвертым входом первого блока памяти. Блок управления содержит адресный сметчик, выход которого является первым выходом блока, а вход является входом блока и соединен с входом первого элемента задер)«ки, а выход которого является вторым выходом блока и входом второго элемента задержки, который соединен с входом третьего элемента задержки и с третьим выходом блока, выход третьего элемента задержки подключен.к четвертому выходу блока. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока управления. Устройство содержит блок 1 управления, первый блок 2 памяти, второй блок 3 памяти, цифроаналрговый преоб разователь k, полосовой фильтр 5, элемент ИЛИ 6, аналого-цифровой лреобразователь 7, регистр 8, преобразо ватель 9 код-интервал времени. Блок 1 управления (фиг.2 содержи адресный с 4етчик 10, первый элемент задержки, второй элемент 12 задержки третий элемент 13 задержки, В опытном образце устройства девя тираэрядный цифроаналоговый преобразователь с матрицей типа R-2R имеет время установления менее 2 мкс; девятиразрядный АЦП параллельно-последовательного типа выполнен по ка кадной схеме на ИС и дискретных элементах с временем преобразования менее 3 МКС. Модуль памяти 9x2 А собран на базе ИС ОЗУ (565РУ2) с временем цикла записи (считывания менее 2 мкс. Узлы цифровой логики выполнены на ИС ТТЛ (155-серия ). Устройство работает следующим обра ом. В начале блок 2 загружают сейсмичесцой информацией (трассой ), представленной в оцифрованном виде, причем малым временем регистрации соответствуют начальные (малые ) адреса блока 2. В блок 3 памяти загружают кодовую последовательность (таблицу) отображающую реальное распределение основных частот полезных волн как функцию времени их регистрации, причем для идентичных адресов блоков 2 и 3 существует однозначное соответст вие. В исходнс сейсмической информа ции (трассе) это соответствие может не проявляться в явнов виде вследствие наложения на полезные волны волн помех, имеющих, .как правило, другой спектральный состав. Импульс внешнего запуска в виде напряжения поступает на входы сброса а нуль адресного счетчика блока 1 управления (фиг.1 и 2) и первый вход элемента ИЛИ 6, с выхода которого поступает на счетных вход счетчика 1 устанавливая на его адресном выходе код равный одному. Этим импульсом на выходе элемента Т1 задержки формируе ся управляющий сигнал чтения информации одновременно с блока 2 памяти сейсмических сигналов и блока 3 памяти таблицы основных частот по адресу, определяемому содержимым счетчика 10, выход которого соединен с адресными входами блоков памяти, при этом первый отсчет блока 3 памяти поступает на входной регистр преобразователя 9 код-интервал времени, i Во время отработки паузы в преобразователь 9, равной произведению чения выбранного из блока 3 кода на период следования импульсов тактового генератора преобразователя 9, сигналом второго элемента 12 задержки по окончании цикла чтения с блока 2 ((установки адресов и выборки сигнала на информационные шины, кодовая выборка сейсмического сигнала поступает на регистр ЦАП, при этом начинается его цифроаналоговое преобразование этим же сигналом с элемента 12 задержки, начинается цикл аналого-цифрового преобразования в АЦП 7 аналогового сигнала, поступившего с выхода фильтра 5 Причем реакция фильтра на выходе всегда запаздывает от входного возмущения. Сигналом Конец преобразования кодовая, выборка фильтрованного сигнала переписыва.ется с выхода АЦП 7 на регистр 8. Управляющим сигналом Запись, поступающим с выхода третьего элемента 13 задержки блока 1 управления код с регистра 8 переписывается в блок 2 памяти по адресу, определяемому содержимым счетчика 10. В момент окончания паузы, минимальное время которой должно превышать время преобразований и цикла обращения к блоку 2, на выходе преобразователя 9 формируется сигнал разрешения Чтение-запись, который поступает на рой вход элемента ИЛИ 6 и далее на счетчик 10, увеличивая состояние последнего на единицу, и процесс повторяется. В дальнейшем асинхронный поток импульсов напряжения, определяемый кодовой последовательностью таблицы основных частот, с выхода преобразователя 9 управляет скоростью перемещения кодовой последовательности сейсмических сигналов по кольцу: блок памяит 2 - ЦАП k - фильтр 5 - АЦП 7 регистр 8 - блок 3 памяти с трансфорнацией основных частот сейсмических сигналов на выходе 111АП

kri),

(t

(2)

At

е f,

трансформированная основная

fci частота сигнала на выходе ЦАП, для 1-й выборки;

А - интервал дискретизации исходного сейсмического сигнала;

ci основная частота сейсмического сигнала для i-и выборки;

- значение i-й выборки таблицы основных частот;

С - период следования такто- t5 вых импульсов.

Из выражения ( 2 ) видно, что при точной соответствии основной частоты сейсмического сигнала ее табличному значению для каждой выборки (вернее, в окрестности выборки )трансформированные Ьсновные частоты сейсмических сигналов на выходе остаются постоянными и таким образом переменная во времени фильтрации осуществляется на постоянном фильтре.

Предлагсюмое устройство использовано для выделения полезной составляющей зарисн сейсмических сигналов

при непрерывном изменении их основных частот.

Так как работа блоков памяти, ЦАП,, АЦП с учетом параллельной работы преобразователей не превышает нескольких микросекунд с целью достижения возможно большей производительности устройства минимальный размер паузы можно взять равным 10 мкс. Допуст-им, что изменения основных частот сейсмических сигналов лежат в пределах 6010 ГЦ. Если период следования-импульсов тактового генератора преобра.зователя 9 будет равным 1 мкс, то минимальная пауза, отрабатываемая преобразователем 9 очевидно будет равна 10 мкс. Из выражения (2 ) основная частота пропускания фильтра, с учетом обычного для практики кодирования с /at , будет равна 2000 Гц. Трансформированная полоса пропускания также может быть определена из выражения (2 J, но регулируется непосредственно в самом фильтре.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства определяется снижением стоимости вследствие исключения вычислительного блока и увеличением производительности на порядок.