Сейсмоприемное устройство Советский патент 1985 года по МПК G01V1/22 

г

+

ел

о

ел

t

а:) I Изобретение относится к геофизической аппаратуре и может быть использовано в гравиметрических, электроизмерительных и динамометрических приборах общепромьшшенного назначения. Известна телеметрическая сейсморегистрирующая система, содержащая в каждом канале на передающей сторо не сейсмодатчик и усилитель с модулятором и канальным генератором, а на приемной стороне - селектор ка нала с демодулятором и регистратором или передатчиком дальней связи 1J. Однако в связи, с принципиальными ограничениями по точности регистрации аналоговых сигналов любыми из известных типов аналоговых регистраторов даже при использовании помехоустойчивой глубокой частотной модуляции (ЧМ) при преобразовании ее в аналоговый сигнал в первичной полосе частот погрешность его регис рации не может быть теоретически ниже сотых долей процента. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сейсмоприемное устройство, содержащее частотный преобразователь, усилитель, выход которого соединен с первым входом мультиплексора 2). Однако выходной сигнал сейсмопри емнопо устройства представляет собо дискретизированный амплитудно-модул рованн.ый частотно-модулированный или фазо-модулированньЕЙ сигнал, точ ность восстановления и регистрации которого в аналоговой форме не может принципиально превышать сотых долей процента. Хотя в известном устройстве и осуществляется дискретизация выходного сигнала, но вместе с тем глав ным параметром, несущим информацию во всем диапазоне измерения являетс среднее значение частоты, амплитуды или фазы, что значительно снижает точность регистрации мгновенного значения сейсмического сигнала, например, в связи в потерей набега фазы за время, равное длительности выборки при частотной модуляции или фазовой модуляции, а при самой короткой выборке точность регистра щш также низка в связи с резким падением энергии сигнала сообщения 2 Цель изобретения - повьшшние точности сейсмоприемного устройства в ишроком динамическом диапазоне входных сигналов. Указанная цель достигается тем, что в сейсмоприемном устройстве, содержащем частотный преобразователь, усилитель, выход которого соединен с первым входом мультиплексора, введены синтезатор, детектор, фильтр низких частот, второй частотный преобразователь, блок индекса и- линейности преобразования, подключенньй своими входами и выходами к входам и выходам управления первого и второго частотных преобразователей, выходы которых соединены с входами синтезатора, выход которого через усилитель, детектор и фильтр низких частот подключен к второму входу мультиплексора. На чертеже изображена структурная схема сейсмоприемного устройства. Сейсмоприемное устройство состоит из двух дифференциально включенных первичных частотньгх преобразователей 1 и 2, соединенных между собой блоком 3 индекса и линейности преобразования, выходы частотных первичньк преобразователей 1 и 2 подключены к входам синтезатора 4, вьтолненного, например, в виде фазового детектора или смесителя с усилителя 5, выход которого через детектор 6 и фильтр 7 Низких частот соединен с одним входом мультиплексора 8, а другим входом мультиплексора 8 соединен непосредственно. Сейсмоприемное устройство работает следующим образом. На входы первичных частотных преобразователей 1 и 2 подается сейсмический сигнал, который преобразуется в частотные сигналы f и f , несущие которых одновреме нно модулируются по амплитуде вследствие наличия блока 3 индекса и линейности преобразования, обеспечивающего электрическое или электромагнитное взаимодействие преобразователей 1 и 2. Затем частотно-модулированные (ЧМ) сигналы f и f подаются на вход синтезатора 4. Если синтезатор выполнен в виде смесителя, то на его выходе будет ЧМ-сигнал Ф с амплитудной модуляцией, причем индексы частотной и амплитудной модуляции

буду пропорциональны амплитуде сейсческого сигнала.

После усиления усилитапем 5 на детекторе 6 фильтра 7 низких частот (ФНЧ) вьвделяется сигнал амплитудной модуляции, которьй затем дискретизируется мультиплексором 8 и поступает в виде амплитудно-импульсной мдуляции на вход сейсмоприемного устройства. Наряду с дискретизацией амплитудно-модулированного сигнала мультиплексор 8 по своему первому входу осуществляет дискретизацию ЧМ-сигнала Ф , причем амплитуда , выборок в этом случае будет соответствовать его фазе. Если индекс ЧМ-сигнала 1, то в этом случае точность восстановления информации не будет превышать точность при амплитудной модуляции.

Однако при больших индексах модуляции ЧМ-сигнала, т.е. при больших амплитудах сейсмического сигнала девиации &Ф частоты будут превышать частоту дискретизации мультиплексора, если, например, выбрать ее значение равным удвоенной полосе 2 f(, сейсмического сигнала fo тогда восстановление частоты ,ЧМ-сигнала по фазе будет затруднено неопре деленностью порядка кратности.

(1с +1) девиации Ci. частоте дискретизации 2fg .Б связи с этим следует использовать выбоку амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) на выходе мультиплексора 8, по которой устанавливается порядок кратности 1 I а по выборкам фа1зы определяются более точные текущие

значения частоты ММ. Так как индекс амплитудной модуляции принципиально не может превышать единицы, то точность восстановления информаисии по сигналу АИМ не превысит сотых долей процента, поэтому этот сигнал может быть использован для грубой оценки среднего текущего значения ЧМ, но, вместе с тем, по амплитуде этого сигнала можно точно восстановить кратность k в преде госЧ)с 4Ф

лах от 1 до

при условии, выполняется соотношение

° тйхдФ Лим

где с/Дим относительная погрешность восстановления АИМ.

Более точное измерение частоты можно осуществить по выборкам фазы с абсолютной погрешностью йФ. Если, например, принять, что восстановление амплитуды на выходе мультиплексора 8 осуществляется с одинаковой точностью („ ,. то тогда

AHM (fM 1 а результирующая точность измерения девиации будет

ДЧ

. Так как м

равна лихЛФ

-4

И « достигает 10 , то поэтому использование AM и ЧМ в предлагаемом устройстве позволяет повысить точность и расширить при заданной точности диапазон измерения.

СЕЙСМОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее частотный преобразователь, усилитель, соединенный с первым входом мультиплексора, о т личающеес я тем, что, с целью повышения точности устройства в широком динамическом диапазоне входных сигналов, в него введены синтезатор, детектор, фильтр низких частот, второй частотный преобразователь, блок индекса и линейности преобразования, подключенный своими входами .и выходами к входам и выходам управления первого и второго частотных преобразователей, выходы которых соединены с входами синтезатора, выход которого через усилитель, детектор и фильтр низких час- С: тот подключен к второму входу муль(Л типлексора .