Устройство для морских геофизических исследований Советский патент 1985 года по МПК G01V1/38 

ный вход - к выходу регистра сдвига, а управляющий вход - к выходу первой cxeNBJ управления и управляющимЛ входам введенных (п-1/ аналого-цифровых преобразователей и регистров сдвига, в (бортовую часть введены счетчик каналов, вспомогательный генератор, схема управления каналами и. схема выключения каналов, схема выделения маркера первого канала, причем сигнальный вход последней подключен к выходу второй схемы сог8774

ласования, а выход через первый вход схемы управления каналами, схему выключения каналов и счетчик каналов подключен к второму управляющему входу устройства записи и к своему управляющему входу, второй вход схемы управления каналами соединен с вькодом синхронизатора, а третий вход - с выходом вспомогательного генератора, первый вход которого подклю. чен к схеме вьщеления маркера, а второ вход - к второй схеме управления.

1. УСТРОЙСТВО ДНЯ МОРСКИХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ, содержащее в буксируемой части приемный акустический преобразователь, аналого-цифровой преобразователь и регистр сдвига, соединенные последовательно, излучающий акустический преобразова .тель и линию передачи кодов, а в бортовой части - схемы выделения маркера, синхронизатор, приемный сдвигающий регистр, устройство записи и генератор импульсных токов, отличающее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его помехоустойчивости, в его буксируемую часть введены генератор импульсов, первая схема управления, формироратель маркёра, формирователь биполярного кода и первая, схема согласования, а в бортовую часть - вторая схема согласования, преобразователь кодов и вторая схема управления, причем выход генератора импульсов подключен к входу первой схемы управ-ления, первый выход которой соединен с управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, а второй выход - с управляющими входами регистра сдвига и формирователя маркера, сигнальный вход последнего подключен к выходу регистра сдвига и сигнальному входу формирователя биполярного кода, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя маркера, а выход - с входом первой схемы согласования, выход которой через линию передачи кодов и вторую схему согласования подключен к сигнальным входам преобразователя кодов и схемы вьщеления маркера, выход последней через синхронизатор подключен к входу второй схемы управления, первый выход которой через генератор импульсных токов соединен с входом из(Л лучающего акустического преобразователя, а второй выход - с управляющими входами устройства записи, приемного сдвигающего регистра, схемы выделения маркера и преобразователя кодов, выход последнего через приемный сдвигающий регистр подключен 00 к сигнальному входу устройства запиэо м си. 2. Устройство по п.1, отли41 чающееся тем, что в буксируе4ib мую часть дополнительно введены (п-|) приемных акустических преобразователей ,аналого-цифровых преобразователей и регистров сдвига, соединенньпс последовательно, где Г)2, 3, 4,кроме того, все п регистров сдвига соединены последовательно между собой nd выходам и вторым сигнальным входам, и формирователь маркера первого канала, выход которого подключай к второму управляющему входу формирователя биполярного кода, сигналь

Изобретение относится к техническим средствам сейсморазведки, предназначенным для изучения литологичес кого состава донных отложений, и используется преимущественно при морских геофизических работах на шельфе и акваториях. Известна цифровая сейсмоприемная система для сухопутной сейсморазведки, содержащая полевую часть, которая включает линию передачи кодов, линию синхронизации, обе сплошные, но имеющие отводы по числу каналов, а в каждом канале - устройство кодирования сейсмосигналов, состоящее из сейсмоприемника и аналого-цифрового преобразователя. Каждый преобра зователь своим выходом связан с отводом линии передачи данных, а своим входом - с отводом линии синхронизахщи. Центральная станция содержит приемные сдвигающие регистры, устрой ство записи в виде процессора преоб разования формата и фильтрации, стробирующего синхронизатора, подключенного к линии синхронизации П Недостатками системы являются сложность канала синхронизации и высокая надежность передачи и прием кодов, обусловленная ограничительной зависимостью мезаду устройством и параметрами обеих линий/передачи, генератора стробирующих импульсов и кодирующего преобразователя. Выполнение и связи этих признаков системы позволяют осуществить только одноразрядное кодирование приращения сейсмосигнала (дельта-модуляцию), а так как система относится к классу разомкнутых систем акустической телеметрии, то любой сбой или неточность преобразования передачи и записи приводит к накоплению смещения и искажению кодированных сейсмосигналов, фиксируемых центральной станцией. Наиболее близкой к изобретению является многоканальная система для морских сейсмических исследований, содержащая в буксируемой части излучающий акустический преобразователь , линию передачи кодов, линию синхронизации, и в каждом канале устройство кодирования сейсмосигналов, состоящее из последовательного соединения приемного акустического преобразователя и аналого-цифрового преобразователя, а в бортовой части - синхронизатор, приемный сдвигающий регистр и устройство записи, между которыми включено устройство коррекции кодов, а также временное программное устройство, соединенное через формирователь импульса с акустическим источником, следящий автосинхронизатор, включенный между сигнальным и управляющим входами прием-ного сдвигающего регистра, а в буксируемой части системы каждое устройство кодирования сейсмосигналов дополнено циклическим преобразователем кода, обе линии разделены по числу каналов на отрезки, между которыми в линии передачи данных включены собирательные схемы а в линии синхронизации - цепочки из устройства за- держки и формирователя импульсов, причем выход каждой цепочки подключен к тактирующему входу аналого-ци рового преобразователя, вход цепочки .к запускающему входу .циклического преобразователя кодов, выход которо го подключен к входу собирательной схемы Uz. Недостатками многоканальной систе мы являются сложность канала синхронизации и низкая помехоустойчивость канала передачи кодов, обусловленная наличием постоянной составляющей в спектре передаваемого сигнала. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем что в устройство для морских геофи- зических исследований, содержащее в буксируемой части приемный акустический преобразователь, аналого-цифровой преобразователь и регистр сдви га, соединенные последовательно, излучающий акустический преобразоватёль и линию передачи кодов, а в бор товой Част1Г - синхронизатор, приемны сдвигающий регистр, устройство запиЬи, схемы выделения маркера и генеJ)aTop импульсных токов, в его букси|)уемую часть введены генератор импульсов, первая схема управления, формирователь маркера, форь ирователь биполярного кода и первая схема согласования, а в бортовую часть - вторая схема согласования, преобразователь кодов и вторая схема управления причем выход генератора импульсов подключен к входу первой схемы управления, первый выход которой соединен с управляющим входом аналого- цифрового преобразователя, а второй выход - с управляющими входами регистра сдвига и формирователя маркера, сигнальный вход последнего под ключен к выходу регистра сдвига и сигнальному входу формирователя биполярного кода, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя маркера, а выход - с входом, первой схемы согласования, выход которой через линию передачи кодов и вторую схему согласования подключен к сигнальным входам преобразователя кодов и схемы вьщеления маркера, выход Последней через синхрониза тор подключен к входу второй схемы управления, первый выход которой через генератор импульсных токов соединен с входом излучающего акустического преобразователя, а второй выход - с управляющими входами устройства записи, схемы выделения маркера, приемного сдвигающего регистра, устройства записи и преобразователя кодов, выход последнего через приемный сдвигающий регистр подключен к сигнальному входу устройства записи. В буксируемую часть дополнительно введены.(h -1), приемных акустических преобразователей, аналого-цифровых преобразователей и регистров сдвига, .соединенных последовательно, где , 3, 4, кроме того, все п регистров сдвига соединены последовательно между собой по выходам и вторым сигнальным входам, и формирователь маркера первого канала, выход которого подключен к второму управляющему входу формирователя биполярного кода, сигнальный вход - к выходу регистра сдвига, а управляющий вход - к выходу первой схемы управления и управляющим входам введенных (h-1) аналого-цифровых преобразователей И регистров сдвига, в бортовую часть введены счетчик каналов, вспомогательный генератор, схема управления каналами и схема выключения каналов, схема выделения маркера первого канала, причем сигнальный вход последней подключен к выходу второй схемл согласования, а выход через первый вход схемы управления каналами, схему выключения каналов и счетчик каналов подключен к второму управляющему входу устройства записи и к своему управляющему входу, второй вход схемы управления каналами соединен с выходом синхронизатора, а третий вход - с выходом вспомогательного генератора, первый вход которого подключен к схеме выделения маркера, а второй вход - к второй схеме управления, На фиг,1 приведена структурная схема устройства дня морских геофизических исследований; на фиг.2 структурная схема устройства для морских геофизических исследований с П каналами; на фиг.З - графики однополярного и биполярного сигналов и их спектры. Устройство для морских геофизических исследований содержит буксируемую часть 1, которая включает в себя приемный акустический преобраэователь аналого-цифровой преобразователь 3, регистр 4 сдвига, формирователь 5 биполярного кода, первую схему 6 согласования, линию 7 передачи кодов, генератор 8 импульсов, первую схему 9 управления, формирователь 10 маркера и излучающий акустический преобразователь 11. Приемный акустический преобразователь 2 своим выходом подключен к сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя 3, к управляющему входу которого через первую схему 9 управления подключен генератор 8 импульсов. Второй выход первой схемы 9 управления подключен к управ ляющему входу регистра 4 сдвига и через формирователь 10 маркера к формирователю 5.биполярного кода. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 через сигнальный вход регистр 4 сдвига подключен к сигнальным входам формирователя 10 маркера, и формирователя 5 биполярного кода, выход последнего соединен с входом первой схемы 6 согласования, выход которой .соединен с линией 7 передачи кодов. Бортовая часть 12 содержит вторую схему 13 согласования, схему 14 выделения маркера, синхронизатор 15, преобразователь 16 кодов, приемный сдвигающий регистр 17, устройство 18 записи, вторую схему 19 управления и генератор .20 импульсных токов. Линия 7 передачи кодов подключена к второй схеме 13 согласования, выход которой подключен к сигнальным входам схемы 14 вьщеления маркера и через преобразователь 16 кодов и приемный сдвигающий регистр 17 к устройству 18 записи. Схема 14 выделения маркера своим выходом через синхронизатор 15 подключена к второй схеме 19 управления, первый выход которой подключен к управляющим входам схемы 14 выделения маркера, преобразователя 16 кодов, приемного сдвигающего регистра 17, устройства 18 записи, а второй выход через генератор 20 импульсных токов к излучающему акустическому преобразователю 1 1 . Устройство работает следующим образом. Командные импульсы, вырабатывавмые второй схемой 19 управления, через равные промежутки времени подаются на генератор 20 импульсных ТОКОВ, импульсы тока с которого поступают на излучающий акустический преобразователь I1, где по этим импульсам создаются зондирующие сигналы, которые после отражения донными и глубинными образованиями воспринимаются, усиливаются и отфильтровываются в акустической полосе частот приемным акустическим преобразователем 2. Сразу же с включением аппаратуры включается генератор 8 импульсов, который вырабатывает тактовую частоту, поступающую на первую схему 9 управления, которая вырабатывает импульсы запуска и считывания для аналого-цифрового преобразователя 3 с частотой дискретизации, а.также импульсы управления, записи и сдвига для регистра 4 сдвига и импульсы управления формирователем 10 маркера. Акустический сигнал с приемного акустического преобразователя 2 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 3, где он преобразуется в параллельный бинарный код, который по импульсу запуска переписывается в регистр 4 сдвига, после чего последний переключается в режим сдвига. С выхода регистра 4 сдвига снимается последовательный бинарный код, который поступает на формирователь 10 маркера и формирователь 5 биполярного кода. Формирователь 10 маркера вырабатывает из двух первых разрядов кода импульсы маркера, которые представляют собой два последовательных импульса положительной полярности длительностью, равной длительности тактовой частоты. Импульсы маркера без изменения полярности передаются через формирователь 5 биполярного кода и первую схему 6 согласования в линию 7 передачи кодов. Бинарный код, проходя через формирователь. 5 биполярного кода, преобразуется в биполярный, представляющий собой чередование импульсов отрицательной и положительной полярности (фиг.З). Далее биполярный код через первую схему 6 согласования и линию 7 передачи кодов поступает в бортовую часть 12 на вторую схему 13 согласования. Биполярный код с второй схемы 13 согласования поступает на преобразователь 16 кодов и схему 14 выделения маркера, последняя выделяет импульсы маркера, которые включают синхронизатор 15, собранный по схеме ждущего генератора. Синхронизатор 15 вырабатывает тактовые импульсы, которые поступаю на вторую схему 19 управления, где вырабатываются импульсы сброса для схемы 14 вьщеления маркера и импуль сы управления для преобразователя 1 кодов, приёмного сдвигающего регист 17 и устройства 18 записи, а также импульсы запуска для генератора 20 импульсных токов. Последовательный биполярный код, поступающий с второй схемы 13 согласования на преобр зователь 16 кодов, преобразуется в последнем в обычный последователь ный двоичный код (бинарный) и записьшается в приемный, сдвигающий регистр 17f в котором преобразуется из последовательного бинарного кода в параллельный бинарный код и переписывается в устрбйство 18 запи си. После записи бинарного кода в устройство 18 записи импульс установки, выработанный второй схемой 19 управления, возвращает бортовую часть 12 в исходное состояние, при этом синхронизатор отключается, и цикл работы повторяется после прихода следующего импульса маркера. Устройство для морских геофизических исследований (фиг.2) содержи буксируемую часть 1, включающую в себя п идентичных каналов, Которые состоят в своюОчередь из прием ных акустических преобразователей 2,, аналого-цифровых преобразо 2i - . регистров 4 - 4,, Ьателей 3 - 3, сдвига, а также формирователь 5 биполярного код-а, первую схему 6 согласования; линию 7 передачи кодов, генератор 8 импульсов, первую схему 9управления, формирователь 10 маркера, излучающий акустический преоб разователь I1 и формирователь 2I ма кера первого канала. Приемные акустические преобразователи 2 - 2 подключены соответственно к сигнальным входам аналогоцифровых преобразователей 3 - 3, к управляющим входам последних чере первую схему 9 управления подключен генератор 8 импульсов, второй выход первой схемы 9 управления подключен к управляющим входам регистров 4 сдвига и через формирователь 2I мар кера первого- канала и формирователь 10маркера к формирователю 5 биполя ного кода. Выходы аналого-цифровых преобразователей 3 - 2 подключены К сигнальным входам регистров 4 - 4 сдвига, которые по вторым сигнальным входам и выходам соединены между собой последовательно. Сигнальный выход регистра 4 сдвига подключен к сигнальным входам формирователя 21 маркера первого канала, формирователя 10 маркера и формирователя 5 биполярного кода, выход последнего соединен с входом первой схемы 6 согласования, выход которой соединен с линией 7 передачи кодов. Линия 7 передачи кодов через вторую схему 13-согласования подключена к входам преобразователя 16 кодов, схемы 22 выделения маркера первого канала и схемы 14 вьщеления маркера. Выход схемы 22 выделения маркера первого канала через первый вход схемы 23 управления каналами, схему 24 выключения каналов и счетчика 25 каналов подключен к второму управляющему входу устройства 18 записи и к своему управляющему входу. Выход схемы 14 маркера подключен через первый вход вспомогательного генератора 26 к третьему входу схемы 23 управления каналами и через синхронизатор 15 к второму входу схемы 23 управления каналами и к входу второй схемы 19 управления, первый выход которой через генератор 20 импульсных токов соединен с входом излзчающего акустического преобразователя 11, а второй выход - с управляющими входами устройства 18 записи, приемного сдви- гающего регистра 17, вспомогатель- ного генератора 26, схемы 14 вьщеления маркера и преобразователя 16 кодов, выход последней через приемш 1й сдвигающий регистр 17 подключен к сигнальному входу устройства 1В записи. Устройство работает следующим образом. Командные импульсы выработанные второй схемой 19 управления, через равные промежутки времени Г подаются на генератор 20 импульсных токов, импульсы тока с которого поступают на излучающий акустический преобразователь 11, где по зтим импульсам создаются зондирующие сигналы, которые после отражения донными и глубинными образованиями воспринимаются, усиливаются и отильтровываются в акустической поло9

се частот приемными акустическими

преобразователями 2 п включением аппаратуры включается генератор 8 импульсов, который вырабатывает тактовую частоту, поступающую на первую схему 9 управления, которая вырабатывает-.импульсы запуска и считывания для п аналого-цифровых преобразователей. 3 - 3 с частотой дискретизащ1и, а также импульсы управления, записи и сдвига для регистров 4, - 4 сдвига, импульсы управления формирователем 10 маркера и формирователем 21 маркера первого канала. Акустический сигнал с приемных акустических преобразователей 2р поступает на входы аналого-цифровых преобразователей 3 преобразуется в парал-г лельный бинарньй код, который по импульсу записи переписывается в h регистров 4 - 4.J, сдвига. В этом режиме все регистры включены параллельно. После записи текущего значения бинарного кода в регистры 4 - 4 сдвига последние переключаются в режим считывания. В этом режиме регистры 4 - 4„сдвига включены между собой последовательно линией связи, т.е. выход последнего соединен с входом предыдущего и т.д. При этом с выхода первого регистра 4 сдвига снимается последовательный бинарный код.

8режиме считывания первая схема

9управления вырабатывает пакет им пульсов с, равный произведению количества каналов п на количество разрядов АЦП К

(.K+m),

где.т- импульсы маркера, которые отличают один канал от другого.

Дпя определения начала передачи перед включением передачи кодов передаются импульсы маркера первого к нала, которые вырабатьшаются формирователем 21 маркера первого канала Дпя разделения каналов на приеме перед передачей кода любого из п каналов вводятся импульсы маркера, которые вырабатываются формирователем 10 маркера. Дальнейшая работа происходит как и в одноканальной системе, т.е. бинарный код подается на схему формирователя 5 биполярного кода, а биполярный код, через, первую схему 6 согласования и линию 7 передачи кодов передается на борт судна.

3877410

Бортовая часть 12 системы соединяется с буксируемой через линию 7 передачи кодов и второе согла ;ующее устройство 13. Биполярный код с второй схемы 13 согласования поступает .на преобразователь 16 кодов, которая преобразует биполярный код в бинарный код, а также на схемы вьщеления маркера 14 и вьщеления Q маркера первого канала 22. Схема 22 выделения маркера первого канала вьщеляет импульсы маркера первого ; канала и вырабатывает импульс включения схемы 14 эьщеления маркера и схемы 23 управления каналами. Схема 14 выделения маркера вьщеляет импульсы маркера каналов, которые включают сийхронизатор 15, тактовая частота с которогопоступает на схему 23 управления каналами и вторую схему 19 управления.

Текущее значение бинарного кода с преобразователя 16 кодов поступает на приемный сдвигающий регистр 17, в котором оно преобразуется из последовательного бинарного кода в параллельный бинарный код и по импульсам управления, приходящим с второй схемы 19 управления, переписывается в устройство 18 записи в ячейки, соответствующие данному каналу. Схема 23 управления каналами вырабатывает нмпульсы, которые поступают на схему 24 выключения каналов и счетчик 25 каналов. При 5 выключении одного или нескольких каналов схема 24 выключения каналов блокирует импульсы, и счетчик 25 каналов вырабатывает сигнал запрета, который запрещает запись теку0 . щего кода в данные устройства 18 записи. Импульсы вспомогательного генератора 26, частота следования которых равна частоте синхронизатора 15-, подаются на схему 23 управления каналами, которая в случае неисправности или отключения канала выдает импульс переключения канала через схему 24 выключения каналов на счетчик 25 каналов. 0 Это сделано для устранения возможных сбоев в устройстве 18 записи и Соответственно всего устройства в целом, так как в случае сбоя одного или нескольких каналов схема 5 14 вьщеления маркера отключается на время сбоя, и импульсы маркера канала блокируются. Схема 24 выключения каналов предназначена отклю чать любой из каналов в случае неисправности или если требуется умен шить количество работающих каналов. С приходом следующего импульса маркера канала включается синхрониэатор 15, а вспомогательный генератор выключается, и цикл работы повторяется, С приходом последнего импульса маркера система отрабатывает последний цикл, после чего счетчик 25 каналов вырабатьюает импульс сброса схемы 22 вьщеления маркера первого анала, а вторая схема 19 управления - импульс сброса схемы 14 вьщеления маркера и преобразователя 16 кодов, т.е. устройство устанавливается в первоначальное состояние, до прихода следующего импуль са маркера первого канала, после Чего весь цикл работы повторяется. В настоящее время разработано большое число различных типов кодовых последовательностей для связи объектов. Для системы с квантование наиболее удобны для связи бинарные фазовые кодьГ биполярные коды, так как при этом достигается оптимальное напряжение приемного устрой ства со стандартными цифровыми схемами обработки сигнала и наилучшее сопряжение с применяемыми в настоящее время ЭВМ с двоичной системой счисления. Для повышения разрешающей способ ности приема необходимо применять формы сигналов, для которых функция R(t, f) удовлетворяет двум условиям: должна быть близка к-1 только в небольшой окрестности точки t, f 0, во всех других областях плоскости t, f модуль этой функции должен быть значительно меньше единицы. Эти условия позволяют разрешить противоречия между требованием высокой помехоустойчивости и высокой точности или разрешающей способности приемника. Вместе с, тем биполярные коды (ФМ сигналы) обладают наибольшей потенциальной помехоустойчивостью. Действительно, два сигнала, имеющие одинаковую мощность и отличающиеся на Л радиан, обладают максимально возможной степенью различия. Функция их взаимной корреляции при отсутствии временного сдвига равна -1, и именно поэтому использование таких сигналов при передаче дискретных сообщений обеспечивает наибольшую помехоустойчивость. По этой же причине системы с шумоподобными ФМ сигналами классифицируются как высокоэффективные телеметрические системы, позволяющие проводить обработку по критерию максимального правдоподобия и минимизировать вероятность ошибки в тех случаях, когда все сигналы равновероятны и имеют одинаковую энергию. Применение биполярного кода позволяет обеспечить наибольшую помехоустойчивость системы и достоверность принимаемых сигналов, при этом из спектра передавае1 в 1Х сигналов исключается постоянная составляющая. Большая помехоустойчивость и достоверность принимаемого сигнала позволяют значительно упростить как бортовую, так и забортную аппаратуру.

Г

бухсируеная часть

Vt2-fOpffoiaA часть

L-J

.j

2