Система управления вибрационным источником сейсмических сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01V1/155 

гулятора гармонических составляющих управляющего сигнала.

2. Система поп.1, отличающаяся тем, что, регулятор гармонических составляющих снабжен регистрами управдения фазой, а формирователь управляющего сигнала - компаратором и идентичным управляющему делителю опорным делителем, входы которых объединены, а выход опорного делителя соединен с входом предва-. рительной записи управляющего делителя, вход компаратора подключен к выходу формирователя управляющего сигнала, а выход - к входам предварительной записи дополнительных управляющих делителей, информационные входы которых поразрядно соединены с регистрами управления фазой соответствующих, гармоник регулятора гармонических составляющих управляющего сигнала.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, ЧТО компаратор вьтолнен в виде J) -триггера, информационньй и тактовый входы которого подключены к выходам основного и управляющего делителей формирователя управляющего сигнала.

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫМ ИСТОЧНИКОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащая суммирующий уси литель и датчики обратных связей, подключенные к входам суммирующего усилителя через соответствунщие детекторы, управляющий генератор импульсов, состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напряжения, синхронного детектора, основного и управляющего делителей импульсов,, вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей- и с входом синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход последнего соединен с выходом сумматора импульсов, подключенного входами к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности излучения сейсмических сигналов путем регулирования их гармонического состава, система управления дополнительно содержит регулятор гармонических составляющих управляющего сигнала с регистрами управления амплитудой гармоник и управляемьй регулятор уровня, включенный между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилителя, а также по крайней мере один канал формирования гармонической составляющей управляющего сигнала, содержащий дополнительный (Л управляющий делитель, идентичный управляющему делителю формирователя управляющего сигнала, умножитель § импульсов, дополнительный синхронный детектор, дополнительный управляемый регулятор уровня и дополнительный сумматор импульсов, первый вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора, второй г вход через умножитель импульсов о с выходом преобразователя код-частота, а выход - с входом дополнительного О5 управляющего делителя, выход которого подключен к, управляющему входу дополнительного синхронного детектора, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, выход через дополнительный управляемый регулятор уровня - с одним из входов суммирующего усилителя, причем управляющие входы всех регуляторов уровней поразрядно соединены с выходами регистров управления амплитудой соответствующих гармоник ре

1

Изобретение относится к сейсморазведке и может быть использовано для управления вибрационными источниками сейсмических сигналов, преимщественно электрогидравлическими, применяемыми при сейсморазведке на нефть и газ.

Известна система управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащая программное устройство, подключенное к преобразователю код-частота, выход которого подключен к входу цифроаналогово го преобразователя, соединенного с одним из входов суммирующего усилителя, управляющего работой злектрогидравлического усилителя, а также датчики обратных связей типа дифференциальньй трансформатор с подвижным сердечником, подключенные к соответствующим детекторам датчиков обратных связей, выходы которых подключены к другим входам суммирующего усилителя, и генератор синусоидального напряжения для запитки датчиков СО

В описанной системе управления источником отсутствует возможность регулирования гармонического состава излучаемого сейсмического сигнала, что не позволяет с их помощью излучать сейсмический сигнал с малым содержанием гармоник.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому явйяется система управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащая суммирующий усилитель и датчики обратных связей, подключенные к входам суммирующего усилителя через соответствующие детекторы, управляющий генератор импульсов, состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напряжения, синхронного детектора основного и управляющего делителей импульсов, вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей и с входом синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход которого соединей с выходом сумматора, импульсов, подключенного своими входами к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота 2,у

Отличие этой системы управления от рассмотренной ранее заключается в том, что формирование управляющего свип-сигнала осуществляется путем преобразования переменного напряжения, используемого для запитки датчиков обратных связей. При этом достигается упрощение з.а счет исключения сложного цифроаналогового преобразователя и повышается точность формирования управляющего свип-сигнала. Тем не менее, эта система управления не в состоянии обеспечить регулирование гармонического состава излучаемой сейсмической волны для повышения точности ее излучения.

Цель изобрете ния - повьшение точности излучения сейсмических сигналов путем регулирования их гармонического состава,

Указанная цель достигается тем, что система управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащая суммирующий усилитель и датчики обратных связей, подключенные к входам суммирующего усилителя через соответств5тощие детекторы, управляющий генератор импульсов, состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напряжения синхронного детектора, основного и управляющего делителей импульсов, вход первого из которых подключен к выходу кварцевогогенератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей и с входом синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход последнего соединен., с выходом сумматора импульсов, под-.

ключенного входами к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота, дополнительно содержит регулятор гармонических составляющих управляющего сигнала с регистрами управления амплитудой гармоник и управляемый регулятор уровня, включенньй между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилителя, а также по крайней мере один канал формирования гармонической составляющей управляющего сигнала содержащий дополнительный управляющий делитель, идентичньй управляющему делителю формирователя управляющего сигнала, умножитель импульсов с коэффициентом умножения, равным номеру формируемой гармоники управляю щего сигнала, дополнительный синхронных детектор, дополнительный управляемый регулятор уровня и дополнительный сумматор импульсов,- первый вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора, второй вход через умножитель импульсов - с выходом преобразователя код-частота, а выход - с входом дополнительного управляющего делителя, выход которого подключен к управляющему входудополнительного синхронного детектора, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, выход через дополнительный управляемьй регулятор уровня - с одним из входов суммирующего усилителя, причем управляющие входы всех регуляторов уровней поразрядно соединены с выходами регистров управления аьшлитудой соответствз щих гармоник регулятора гармонических составля бщих управляющего сигнала.

Кроме того, регулятор гармоническрпс составляющих снабжен регистрами управления фазой, а формирователь управляющего сигнала- компаратором и идентичным управляющему делителю опорным делителем, входы кото-. рых объединены, а выход опорного делителя соединен с входом предварительной записи управляющего делителя, вход компаратора подключен к формирователя управляющего , а выход - к уходам предварительной записи дополнительных: управляющих делителей, информационные входы которых поразрядно соединены с регистрами управления фазой соответствующих гармоник регулятора гармонических составляющихуправляющего сигнала.

Кроме того, компаратор может быть выполнен в виде D -триггера, информационный и тактовьй входы которого подключены к выходам основного и управляющего делителей формирователя управляющего сигнала.

На фиг.Гприведена структурная схема системы управления; на фиг.2 временные диаграммы, поясняю1цие принцип формирования управляющего сигнала и его гармоник.

Устройство содержит электрогидравлический возбудитель 1 вибрации, включающий в себя, электрогидравличес5кий усилитель 2, подключенный к гидроцилиндру, образованному реактивной массой 3 и штоком 4, соединенным с установленной на поверхности грунта излучающей плитой 5, и систему упрйвления, содержащую суммирующий уси литель 6, датчики 7 и 8 обратных свя зей, установленные на элёктрогидравлическом усилителе 2 и между реактив ной маосой Зи штоком 4, и подключен ные к входам суммирующего усилителя 6через детекторы 9 и 10. В систему :управления входит также управляющий генератор 11 импульсов, вьшолненный в виде кварцевого генератора 12 и программного устройства 13, подключенных к преобразователю 14 код-частота, формирователь 15 управляющего сигнала, выполненный в виде сумматор 16 импульсов, генератора 17 синусоидального напряжения, .синхронного детектора 18, двух идентичных делите лей импульсов основного 19 и управляющего 20, а также опорного делителя 21, вход основного делителя 19 подключен к выходу кварцевого генера тора 12, а выход - к входу генератор 17 синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками 7и 8 обратных связей и с входом синхронного детектора 18, выход кото рого подключен к одному из входов суммирующего усилителя 6 через управ ляемый регулятор 22 уровня, а управляющий вход - к выходу управляющего делителя 20, вход которого соединен с выходом сумматора 16 импульсов, подключенного своими входами к выход кварцевого генератора 12 и преобразователя 14 код-частота, входы делителей 20.и 21 соединены между собой, а выход опорного делителя 21 подключен к входу предварительной записи управляющего делителя 20. Кроме того система управления содержит регулятор 23 гармонических составляющих управляющего сигнала с регистрами 24 и 25 управления амплитудой и фазой гармоник соответственно, а также необходимое количество каналов 26 формирования гармонических составляющих управляющего сигнала (исходя из количества компенсируемых гармоник в выходном сигнале), каждьш из которых содержит дополнительный управляющий делитель 27, идентичный делителям 19-21, умножитель 28 импульсов с коэффициентом умножения, равным номеру формируемой гармоники, дополнительный синхронный детектор 29, дополнительный управляемьш регулятор 30 уровня и дополнительньй сумматор 31 импульсов, один вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора 12, другой через умножитель 28 импульсов - с выходом преобразователя 14 код-частота, выход - с входом дополнительного управляющего делителя 27, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного синхронного детектора 29, вход которого соединен с выходом генератора 17 синусоидального напряжения, Ьыкод - через дополнительный управляемый регулятор 30 уровня С одним из входов суммирующего усилителя 6. Управляющие входы управляемых регуляторов 22 и 30 уровней соединены поразрядно с регистрами 24 управления амплитудой соответствующих гармоник регулятора 23 гармонических составляющих. Для- обеспечения возможности управления фазой гармоник, информационные входы управляющих делителей 20 и 27 соединены поразрядно с регистрами 25 управления фазой регулятора 23 гармонических составляющих, а входы предварительной записи дополнительных управляющих делителей 27 подключены к выходу компаратора 32, вход которого соединен с выходом формирователя 15 управляющего сигнала, а точнее, с выходом синхронного детектора 18. Работа устройства происходит следующим образом. После включения системы управления кварцевьй генератор 12 начинает генерировать высокостабильную импульсную последовательность 33 (фиг.2) частотой i) , которая поступает на вход основного делителя 19 с коэффициентом деления N . Образующаяся на выходе этого делителя импульсная последовательность 34 с частотой д преобразуется в перемен-, ное напряжение 35 синусоидальной формы с помощью генератора 17, выполненного ,например, в виде усилителя с высокодобротным контуром, настроенным на частоту . Сформированное таким образом переменное напряжение 35 используется для запитки датчиков 7 и 8 обратных связей электрогидравлического возбудителя 1 вибрации. Кроме того, напряжение 35 поступает на входы синхронных детекторов 18 и 29. Одновременно импульсная последовательность 33

кварцевого генератора 12 поступает на один из входов сумматоров 16 и 31 Перед началом возбуждения преобразователь 14 код-частота не работает, поэтому импульсные последовательности на выходах сумматоров 16 и 31 имеют частоту 33, которая, пройдя через делители 20 и 27, имеющие также коэффициент деления N , понижается до величины f. f. - о . С выходов управляющих делителей 20 и 27 импульс-ные последовательности f и f поступают на управляющие входы синхронных детекторов 18 и 29, а последовательность с выхода основного делителя 19 на управляющие входы детекторов 9 и 10. Поскольку в данном случае . частоты переменного синусоидального напряжения 35 и управляющих импульсных последовательностей и f равны, то на выходе синхронных детекторов 18 и 29 образуется постоянное напряжение, зависящее от относительного фазового сдвига напряжения 35 и управляющих импульсных последо- вательностей f и f и равное, например , нулю.

Синусоидальное напряжение 35, запитывающее датчики 7 и 8, преобразуется ими, изменяя свою амплитуду в соответствии с положением их чувствительных элементов, и поступает с выходов датчиков на входы детекторов 9 и 10, на управляющие входы которых поступает импульсная последовательность с выхода основного делителя 19 той же частоты, что и напряжение запитки 35. При этом на выходах детекторов 9 и 10 образуются постоянные напряжения обратных связей UQPJ и UpQ первое из которых пропорционально положению золотника (на фиг.1 не показан) распределительного каскада гидроусилителя 2, а второе - относительному положению реактивной массы 3 и штока 4 электрогидравлического возбудителя 1 вибрации. Поступая на входы суммирующего усилителя 6, эти сигналы обеспечивают рабочий режим электрогидравлического возбудителя вибрацик данного типа.

При запуске источника преобразователь 14 код-частота управляющего генератора 11 И14пульсов начинает вырабатьгоать импульсную последовательность с частотой У/ NF , где . F - заданная частота вибрации, код

которой вырабатывает пpoгpa tмнoe устройство 13. После поступления частоты W на вход с тчматора 16, частота 36 управляющей импульсной последовательности на выходе делителя 20 становится равной

г1 - г

JW N

|.F

при этом н-а вькоде синхронного детектора 18 образуется переменное напряжение 37 синусоидальной формы с частотой, равной разности частот напряжений на его входах:.

f;-fo-- o F-f.FПеременное напряжение используется в качестве управляющего сигнала для приведения в действие электрогидравлического возбудителя 1 вибрации источника. Одновременно управляющая импульсная последовательность . W поступает на сумматоры 31 каналов 26 формирования гармонических составляющих управл5пощего сигнала, однако при этом частота ее увеличиваеся умножителем 28 в п раз, где h номер формируемой гармоники. После суммирования ее с импульсной последовательностью 33 кварцевого генератора 12 и деления на N в допохы нительном управляющем делителе 27 образуется еще одна управляющая импульсная последовательность с частотой

.1 Aj-fnW f. W г

i n -hT- o irfo fr. которая поступает на управляющий вход дополнительного синхронного детектора 29 и образует на его выходе переменное синусоидальное напряжение U, с частотой

() ,

т.е. равной частоте п-и гармоники управляющего сигнала U. Для случая формы сигналов 38 и 39 соответствуют j и и .

Набор синусоидальных напряжений С выходов всех каналов 26 формирования гармоник используется для компенсации гармонических составляющих возбуждаемой сейсмической волны путем подачи их в определенном амплитудном и фазовом соотношении (в соответствии с известными методами компенсации) на входы суммирующего усилителя 6.

Регулировка амплитуд и фаз гармонических составляющих управляющего сигнала производится регулятором 23 гармоник, имеющим .регистры 25 и 24 управления фазой и амплитудой, последние из которых соединены с управляющими входами регуляторов 22 и 30 уровней. Для регулировки фазы управляющего сигнала и его гармоник регистры 25 управления фазой соединены пораз рядно с информационными входами управляющих делителей 20 и 27 Iiмпyльсов и подают на них коды т .,. . nij соответствующие величине фазового сдвига основной гармоники управляющего сигнала ij-, относительно йекото рого опорного сигнала и величинам фазового сдвига Ч. гармоник U отно сительно основной гармоники О . Пр этом для любой гармоники ., Сдвиг фазы гармоник осуществляет следзпощим образом. В момент- запуска источника делители 19,20,21 и 27 принудительно обнуляются, после чего они .начинают заполняться импульсами. На входы де лителей 20 и 21 поступает одна и та же импульсная последовательность, при этом на их выходах образуются одинаковые импульсные последователь ности и р с той лишь разницей, что фазовая характеристика импульсной последовательности р в процессе дальнейшей работы не подвергается принудительному изменению. Поскольку вход предварительной записи управляющего делителя 20 coe динен с выходом опорного делителя 21, то в момент перехода его в исходное нулевое состояние после заполнения импульсом с выхода этого делителя производится занесение кода гм в управляющий делитель 20 через его информационные входы, сое диненные с регистром 23 управления фазы регулятора гармоник. В результате этого импульсная цоследователь ность Д с выхода управляющего дели теля 20 сдвигается по фазе относительно опорной импульсной последова тельности на угол а это автоматически приводит к тако же фазовому сдвигу управляющего си нусоидального напряжения Ц , обра, зующегося на выходе синхронного детектора 18. Аналогично происходит управление фазой гармоник 0 управляющего сигнала. Отличие заключается лишь в том, что вход предварительной записи каждого дополнительного управляющего делителя 27 соединен с выходом компаратора, формирующего из. основной гармоники управляющего сигнала U. прямоугольное напряжение, по переднему фронту которого осуществляется перенос управляющих кодов с выходов регистров 25 регулятора 23. в делитель 27 через их информационные входы. В этом случае задан.ная величина фазового сдвига гармоник устанавливается относительно первой гармоники (/у что позволяет в случае изменения фазы основной гармоники управляющего сигнала сохранять его форму и,следовательно, ранее выполненные условия ком- t пенсации гармоник в выходном сигнале. f . . . В качестве компаратора может быть использован j) -триггер, поскольку, если информационный вход его подключить к выходу делителя 19, вьфаб.атывающего прямоугольное переменное напряжение частотой , а тактовьй вход - к выходу делителя 20, вырабатывающего частоту f , то на вьпсодах В -триггера образуется прямоугольное напряжение с частотой f f F , т.е. с частотой сигнала U-. По выходному сигналу Б -триггера с тем же успехом может осуществляться установка фазы гармоник. Система управления вибрационным источником позволяет регулировать гармонический состав излучаемого сейсмического сигнала, а при наличии контроля содержания гармоник в нем добиться их минимизации путем ручного или автоматического подбора амплитуд и фаз гармонических составляющих входного сигнала с помощью регулятора 23 гармоник. При этом следует отметить такие преимущества предлагаемой системы управления, как простота формирования управляющего сигнала и его гармонических составляющих, а также простота и точность управления гармоническим составом управляющего сигнала, поскольку при формировании гармоник их частота автоматически устанавливается кратной частоте основной гармоники управляющего сигнала, задаваемой

11110969612

программной устройством. Последнееравляющёго сигнала, а также возможсвойство особенно важно в случаеность цифрового управления .указаниспользования сигналов с непрерывноными параметрами создают необходимые

изменяющейся частотой (свип-сигналов),условия для реализации системы

Наличие независимой раздельной 5с автоматической компенсацией гарморегулировки амплитудных и фазовыхнических составляющих излучаемой

характеристики каждой гармоники уп-сейсмической волны.

итштгтгтшшлгтгтгшг.

J II 1J I LJ1U 11J I «

, I I I I I I и I I I I I I I II ,

Ч

У4 j#

V