Сейсмозонд Советский патент 1985 года по МПК G01V1/22 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено дпя проведения бортовых сейсьшческих исследований на спускаемых летающих аппаратах, а также может быть применено в сейсморазведочной аппаратуре.

Известно устройство передачи и приема сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией и одной, боковой полосой, содержащее два тактовых генератора, два модулятора, два преобразов.ателя кодов, генератор несущей, балансный модулятор, формирователь полосы, два демодулятора ill.

Однако такое устройство в связи со значительныьш искажениями сигнала на модуляторах обладает значительной нелинейностью.

Наиболее близким техническим решением к щ едпагае1 ому является мультиплексированная система передачи данньЬс, содержащая линию связи из h каналов, каждый из которых на передакщей содержит сейсмоприемник, подключенный к капельному передатчику, состоящему из модулятора, подключенного к входу генератора, канального усилителя, подключенного -через мультиплексор к выходу канального передатчика, а на приемной стороне содержит последовательно соединенные селектор канала, дифференциаль ный детектор и усилитель 2 J.

Хотя корректирующая схема и позволяет убрать паразитную амплитудную МОДУЛЯ1ЩЮ нпи мультипликативную погрешность в каналах передачи данных, тем не менее существенная величина нелинейности преобразования передавае мого сейсмического сигнала модулятора и другим блокам не может скомпенсироваться этой схемой, что ведет к высокой нелинейности телеметрйрования

Цель изобретения - повьшение точности измерения путем снижения нелинейности HSMepHeftux сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем линию связи из п каналов, каждый из которых на передающей стороне содержит сейсмоприемник, подключенный к канальному передатчику, состоящему из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, канального усилителя, подключенного через мультиплексор к выходу канального передатчика, а на приемной стороне со держит последовательно соедине)

первый селектор канала, дифференциап ный детектор и усилитель, в каждом канапе на приемной стороне введены последовательно соединенные фазосдвигаю1ций блок, блоки динамической и статической нелинейности, второй канальный передатчик, второй селектор канала, выход которого подключен к второму входу дифференциального детектора, а выход усилителя подключен к входу фазосдвигающего блокад причем в каждый канальный передатчик введены дифференциальныйусилитель, второй модулятор, второйгенератор и синтезатор канального сигнала, при этом выходы генераторов через синтезатор канального сигнала подключешл к входу канального усилителя, входа дифференциального.усилителя подключены к входу канального передатчика, а выходы - к входам модуляторов выход второго модулятора соединен с входом второго генератора.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого сейсмозонда; на 4мг,2схема канального передатчика,

Сейсмозонд (фиг.П содержит в каждом канале на передающей стороне сейсмоприемник , подключенный к канальному передатчику 2, который через линию 3 связи соединен с соответствующим селектором 4 канала на .приемной стороне. Выход селектора 4 канала подключен через первый вход дифференциального детектора 5 к входу усилителя 6.

Кроме того, на приемной стороне сейсмозоид содержит последовательно соединенные фаэосдвигающий блок 7, блоки 8 и 9 динамической и статической нелинейности соответственно, второй канальный передатчик 10, второй канальный селектор 11, выход которого подключен к второму входу дифференциального детектора 5, а клход усилителя 6 подключеи к входу фазосдвигамщего блока 7.

Канальные передатчики 2 и 10 содержат дифференциальный усилитель 12, первый 13 и второй I4 модуляторы, первый 15 н второй 16 генераторы, синтезатор 17 канального сигнала канальный усилитель 18 и мультиплексор 19. При этом входом канальных передатчиков 2 и 10 являются входы дифференциального усилителя 12, выходы которого подключены к входам первого 13 и второго 14 модуляторов. выходы которых через первый 15 и второй 16 генераторы соответственно подключены на входы синтезатора 17 канального сигнала, выход которого через канальный усилитель 18 и муль типлексор 19 подключены к выходу канального передатчика 2, Сейсмозонд работает следующим образом. При отсутствии сигнала на выходе сейсмоприемника 1, в каждом канале канальный передатчик 2 закачивает в линию 3 связи немодулированный сигнал несущей частоты, который поступает на приемной стороне на селектор |4 канал 1.Иа выход селектора 4канала :проходит сигнал несущей только одного соответствующего ему канального передатчика 2, Так как в начальный -момент времени после включения сейсмозонда сигнал на выходе усилителя 6 равен О, то сигнал на выходе второ го, размещенного на приемной стороне канального передатчика 10, представляет собой немодулированную несущую соответствующего канала, а следовательно, идентичен сигналу, поступакгщему через линию 3 связи и селектор 4 канала с первого канального передатчика 2, на передающей стороне. Поэтому сигнал на выходе дифференциального детектора 5, равный разности двух идентичных сигналов, равен О и, следовательно, на выходе каждого канала, например на выходе усилителя 6, сигнал также равен О, Если с сейймоприемника 1 на канальный передатчик 2 поступил сиг«ал Up , то с него через линию 3 связи на соответствукшцй селектор 4 канала поступает сигнал промодулированной несущей, который проходит через селектор на первый вход дифференциального детектора 5 и детектируется. Та как сигнал несущей на вьпсоде второго канального передатчика 10 в начальный момент времени еще не промодулирован, то по второму входу дифферент циального детектора 5,к которому под ключей второй канальный передатчик 10 результат детектирования искажает нулевой сигнал. Поэтому на выходе дифференциального детектора 5 в результате вычитания появится сигнал , пропорциональный сигналу сейсмоприемника , который после усиления усилителем 6 стремится осуществить модуля цию сигнала второго канального пере- 1 24 датчика 10 таким образом, чтобы она была идентична закону модуляции (или сигналу DO сейсмоприемника 1) первого канального передатчика 2 на передающей стороне сейсмозонда. После окончания переходного процесса сигнал на выходе второго канального передатчика 10 равен практически сигналу на выходе первого передатчика 2 с точностью до сигнала , которьй равен при достаточном быстродействии обрат- нои связи li козффициент усиления усилителя 6. Например, при k 1000 ошибка рассогласования канальных передатчиков 2 и 10 составляет 0,1% сейсмического сигнала и. Вместе с тем в соответствии с формулой (l) сигнал на выходе усилителя 6 идентичен сейсмическому, т.ак как . . Uc А- . в канальном передатчике может быть использована как амплитудная, так и частотная или фазовая модуляция канальной несущей без потери работоспособности схемы сейсмозонда. Введение в схему сейсмозонда на приемной стороне второго канального передатчика 10, например идентичного первому 2, позволяет уменьшить нелинейность телеметрирования следунщим образом. Если сигнал на выходе канального передатчика 2 и селектора .4 упрощенно представить в виде суммы + А U, где ли к - абсолютная величина нелинейного искажения U при модуляции, то, учитывая, что второй канальный передатчик 10 стоит в цепи обратной связи и имеет такую же нелинейность как и первый 2, а схема с замкнутой обратной связью имеет коэффициент передачи равньм единице, статическая характеристика второго 10 канального передатчика, приведенная к входу первого канального передатчика 2, зеркально симметрична статической характеристике первого канального передатчика 2 относительно прямой строго линейной зависимости, в связи с этим приведенный сигнал обратной связи равен разности U -a,U. После суммировйния сигналов первого 2 и второго 10 канальных передатчиков, приведенного к входу первого, получим; UP+JX« - Uo - 2Ue, т.е. результирующий сигнал пропорционален линейному сигналу , Таким образом, введением второго 10 канального передатчика на приемной iCTopoHe осуществляется компенсация нелинейности модуляции, вносимой в канальном передатчике 2 на передающей стороне е Однако, помимо нелинейных искаже ний сейсмического сигнала Uj., вносимых модуляцией, в канале имеют место нелинейные искажения, вносимы например, диодными детектирующими цепями дифференциального детектора 5, неравномерностью амплитудной час тотной характеристикой селектора 4 канала, динамической нелинейностью линии 3 связи и фильтрующих элементов канального передатчика 2 и селектора 4 канала инерционностью ил задержкой сигнала на всех блоках канала. Эти виды нелинейных искажений устраняются как и в указанном случае для нелинейности модуляции путем -введения в цепь обратной связи соответственно; блока 9 статической нелинейности, второго селектора 1 канала, блока 8 динамической нелинейности и фазосдвигающего блока 7, Вместе с тем, статические характеристики реальных схем уанальных передатчиков 2 и 0 не обладают идентичной реверсивностью относительно нулевой точки отсчета, т.е. линейные искажения модуляторов ли. в области положительных значений сейсмическо.го сигнала Uc не равны н линейным искажениям AU в областей о рицательных значений Uj.. Б связи с этим усложняется настройка блоков канала на приемной и передакщей сто ронах сейсмозонда, что в свою очередь является источником дополнител ных нелинейных искажений в результа те рассогласования. С целью устранения этих искажени в схему канальных передатчиков 10 введены дополнительно согласно (фиг второй модулятор 14, второй генератор 16, синтезатор 17 канального си нала, например смеситель, а на вход дифференциальный усилитель 12, Канальный передатчик (фиг,21 раб тает следуинцим образом. При отсутствии сигнала на выходе сейс1« приемника I сигнал на входе канального передатчика Uc О, Тогда 926 сигнал, поступающий с дифференциального усилителя 12 на пер№1й 13 и второй 14 модуляторы, например частотные модуляторы, также равен нулю, и с выходов генераторов 15 и 16 на синтезатор 17 поступают два сигнала стабильньк частот f и 2 выхода на канальный усилитель 18 с мультиплект сором 19 поступает разностный сигнал стабильной частоты - Г -Если , то на модулятор 13 поступает сигнал +Цс (примем для простоты изложения коэффициент передачи дифференциального усилителя . 12 равным ), а на модулятор 14 сигнал -Ug. Это приводит к противоположной по знаку девиации частоты uf и 4fj генераторов 15 и 16, в результате чего на выходе синтезатора 17 появится сигнал: f)i(f) ч) - (2 ) f + f lj(0 Л1 Разлага.я девиации 4f и дГ на линейную и fjp и нелинейную составляняцие, получим формулу (3) в виде fj f,,+ (df,,+ Af,,) - (4f2,+ (4) ДЛЯ положительных значений сейсмического сигнала Ц, а для отрицательных Uc в виде:fx () io 2+ ). (5) Так как модуляторы имеют идентичные статические характеристики, то при выполняются равенства : Л,-4,. ,(И а результирунндая девиация частоты на выходе синтезатора 17 канального сиг« нала, учитывая формулы (4 J - (f) определяется по закону; . 4fx{Uc) (7 Таким образом, как следует из формулы (7 ) статическая характеристика модуляции канального передатчика (фиг,2) зеркально симметрична относительно начала отсчета 11, 0; Гдд. Следовательно возможна подстройка/канальных передатчиков 2 и 10 по ее перегибу в начале отсчета, что позволяет обеспечить высокую точности ручной или автоматической на™ стройки канала сейсмозонда и избежать нелинейных искажений телеметрирования сейсмического сигнала Up, обусловленную неидентичностью нелинейности статических характеристик первого 2 и второго 10 канальных передатчиков.

Сейсмоэонд позволяет снизить величину нелинейных искажений измеряе №1К сейсмических сигналов, а также устранить на сейсмограммах ложные

оси синфазности. , обусловленные большим уровнем гармоник сейсми ческого сигнала высшего поряд ка.

СЕЙСМОЗОНД, содержащий линию связи из п каналов, каждый из которых на передающей стороне содержит сейсмоприемник, подключенный к канальному передатчику, состояще- ; му из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, канального усилителя, подключенного через мультиплексор к выходу каналь-, ного передатчика, а на приемной сто-; роне содержит последовательно соединенные первый селектор канала, дифференциальный детектор и усилитель. отличающи-йся тем, что, I с целью повышения точности измерения путем снижения нелинейности измеряемых сигналов, в каждом канале на приемной стороне введены последовательно соединенные фазосдвигаюощй блок, блоки динамической и статической нелинейности, второй канальный передатчик, второй селектор канала, выход которого подключен к второму входу дифферен1щального детектора, а выход усилителя подключен к входу фазосдвигакяцего блока, причем в казнда|й канальный передатчик введены дифференциальн усилитель, второй модулятор, второй генератор и синтезатор канального сигнала, при этом высл ходы генераторов через синтезатор с канального сигнала подключены к входу канального усилителя, входы дифференциального усилителя подключены к входу канального передатчика, а выходы к входам модуляторов, выход второго модулятора соединен с входом сь второго генератора. U9 О N9

«С

Ф«г./