Цифровая сейсмическая станция Советский патент 1985 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к сейсморазведке, а именно к геофизической аппаратуре при использовании слабых воздействий, многократно возбуждаемых невзрывными источниками.

Цель изобретения - повышение точности представления выходной информации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифровой сейсмической станции; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя амплитуды; на фиг. 3 - функциональная схема компаратора; на фиг. 4 - функциональная схема синхронизатора; на фиг. 5функциональная схема коммутатора; на фиг. 6 - схема блока регистрации; на фиг. 7 - диаграммы, поясняющие работу цифровой сейсмической станции.

Цифровая сейсмическая станция содержит (фиг. 1) сейсмоприемник 1, усилитель 2, преобразователь 3 сигнала в последовательность импульсов, коммутатор 4, входные сдвиговые регистры 5, 6 и 7, компаратор 8, синхронизатор 9, реверсивный счетчик 10 тактовых импульсов, генератор 11 тактовых импульсов, формирователь амплитуды 12 и блок регистрации 13.,

Формирователь амплитуды 12 для случая, например, выделения полезного сигнала из трех принятых сигналов (т. е. для ) содержит (фиг. 2) триггеры 14 и 15, элемент И 16, элемент ИЛИ 17 и преобразователь код-напряжение 18.

Компаратор 8 содержит (фиг. 3) О-триггеры 19, 20 и 21, инверторы 22, 23 и 24, элементы И 25-36, триггеры 37, 38 и 39 и элементы ИЛИ 40-44. Первый выход компаратора является выходом элемента ИЛИ 40, второй выход - выходом элемента ИЛИ 44, третий выход - выходом элемента И 34, четвертый выход - выходом элемента И 35, а пятый выход - выходом элемента И 36.

Синхронизатор 9 содержит (фиг. 4) триггер 45, инверторы 46, 47 и 48 и элементы И 49-52.

Коммутатор 4 содержит (фиг. 5) сдвоенный переключатель 5i3, элементы ИЛИ 54, 55 и 56, генератор 57 пачки импульсов сдвига, сдвоенную кнопку 58 пуска цифровой сейсмической станции и невзрывного источника (на фиг. 5 не показан).

Блок регистрации 13 содержит (фиг. 6) узел 59 перемещения носителя информации, усилитель 60 и пишущий узел 61.

На фиг. 7 приняты следующие обозначения диаграмм: 62 - импульсы на выходе генератора 11 тактовых импульсов; 63 - импульсы на выходе входного сдвигового регистра 5; 64 - импульсы на выходе входного сдвигового регистра 6; 65 - импульсы на выходе входного сдвигового регистра 7; 66 - импульсы на сдвиговых входах входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7; 67 - импульсы на входе; 68 - напряжение на управляющем входе преобразователя 18 код-напряжение; 69 - импульсы на суммирующем входе реверсивного счетчика 10 тактовых имнульсов; 70 - импульсы на вычитающем входе реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов; 71 - сигнал на третьем выходе компаратора 8; 72 - напряжение на четвертом выходе компаратора 8; 73 - напряжение на пятом выходе компаратора 8; 74 - импульсы на выходе триггера 14; 75 - импульсы на выходе триггера 15; 76 - напряжение на выходе преобразователя 18 код- напряжение; 77 - информация о первом воздействии сейсмического поля в виде сигнала на выходе преобразователя 3; 78 - информация о втором воздействии сейсмического поля в виде сигнала на выходе преобразователя 3; 79 - информация о третьем воздействии сейсмического поля в виде сигнала на выходе преобразователя 3; 80 - выходной сигнал цифровой сейсмической станции.

0 Выход сейсмоприемника 1 (фиг. 1) подключен через усилитель 2 к входу преобразователя 3 сигнала в последовательность импульсов, выход которого соединен с первым входом коммутатора 4. Первый, второй и третий выходы коммутатора 4 подключены

5 к информационным входам входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7, а четвертый пятый и шестой выходы коммутатора 4 подключены к управляющим входам входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами компаратора 8. Первый и второй выходы компаратора 8 подключены соответственно к первому и второму входам синхронизатора 9. Третий, четвертый и пятый выходы компаратора 8 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами формирователя амплитуды 12, выход которого подключен к первому входу блока регистрации 13.

Третий вход синхронизатора 9 соединен с выходом реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов и с пятым входом формирователя амплитуды 12, четвертый вход которого соединен с третьим выходом синхронизатора 9, подключенного первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов, четвертым входом - к выходу генератора 11 тактовых импульсов, четвертым выходом - к второму входу управления блока регистрации 13 и пятым выходом - к второму входу коммутатора 4.

Первый, второй и третий входы элемента И 16 (фиг. 2), являющиеся соответственно первым, вторым и третьим входами формирователя амплитуды 12, соединены с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ 17. 5 Выходы элемента И 16 и элемента ИЛИ 17 соединены с единичными входами триггеров 14 и 15, обнуляющие входы которых являются пятым входом формирователя

амплитуды 12. Выходы триггеров 14 и 15 подключены к соответствующим входам преобразователя 18 код-напряжение, управляющий вход и выход которого являются соответственно четвертым входом и выходом формирователя амплитуды 12.

Входы D-триггеров 19, 20 и 21, являющиеся (фиг. 3) соответственно первым, вторым и третьим входами компаратора 8, подключены: вход )-триггера 19 - к входам инвертора 22 и элемента И 25, вход D-триггера 20 - к входам инвертора 23 и элемента И 26, вход D-триггера 21 - к входам инвертора 24 и элемента И 27. D-триггер 19 подключен нулевым выходом к другому входу элемента И 25 и единичным выходом к одному входу элемента И 28, другой вход которого соединен с выходом инвертора 22. 1)-триггер 20 подключен нулевым выходом к другому входу элемента И 26 и единичным выходом к одному входу элемента И 29, другой вход которого соединен с выходом инвертора 23. D-триггер 21 подключен нулевым выходом к другому входу элемента И 27 и единичным выходом к одному входу элемента И 30, другой вход которого соединен с выходом инвертора 24.

Выход элемента И 25 подключен к одним входам элементов И 31 и 33, выход элемента И 28 - к одним входам элементов ИЛИ 41 и 43 и элементов И 34 и 36; выход элемента И 26 - к другому входу элемента И 31 и к одному входу элемента И 32; выход элемента И 29 - к другому входу элемента ИЛИ 41, к одному входу элемента ИЛИ 42, к другому входу элемента И 34 и к одному входу элемента И 35; выход элемента И 27 - к другому входу элемента И 32 и к одному входу элемента И 33; выход элемента И 30 - к другим входам элементов ИЛИ 42 и 43 и к другим входам элементов И 35 и 36. Выходы элементов И 31 и ИЛИ 41 подключены соответственно к единичному и нулевому входам триггера 37, выходы элементов И 32 и ИЛИ 42 - к входам триггера 38, выходы элементов И 33 и ИЛИ 43 - к входам триггера 39. Единичный выход триггера 37 подключен к первым входам элемента ИЛИ 40 и элемента И 34. Единичный выход триггера 38 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 40 и третьим входом элемента И 35. Единичный выход триггера 39 соединен с третьим входом элемента И 36 и третьим входом элемента ИЛИ 40, выход которого является первым выходом коммутатора 8. Выходы элементов И 34, 35 и 36, являющиеся соответственно третьим, четвертым и пятым выходами компаратора 8, соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ 44, выход которого является вторым выходом компаратора 8.

Вход инвертора 46, являющийся первым входом синхронизатора 9, подключен ( фиг. 4) к одному входу элемента И 49, выход которого является первым выходом синхронизатора 9. Вход инвертора 47, являющийся вторым входом синхронизатора 9, соединен с обнуляющим входом триггера 45, единичный вход и выход которого являются соответственно третьим входом и третьим выходом синхронизатора 9. Выход инвертора 46 соединен с первыми входами элементов И 50 и 51, а выход инвертора 47 соединен с вторым входом элемента И 50, выход которого, являющийся вторым выходом синхронизатора 9, подключен через инвертор 48 к одному входу элемента И 52, другой вход которого являющийся четвертым входом синхронизатора 9, соединен с другими входами элементов И 49 и 51 и с третьим входом элемента И 50. Выходы элементов И 51 и 52

являются соответственно четвертым и пятым выходами синхронизатора 9.

Сдвоенный переключатель 53, один вход которого является первым входом коммутатора 4, подключен своим вторым входом

0 к выходу генератора пачки импульсов сдвига, подсоединенного своим входом к выходу сдвоенной кнопки 58 пуска цифровой сейсмической станции и невзрывного источника. Первые т„ выходов сдвоенного переключателя 53 являются информационными выхода.ми коммутатора 4, а вторые гпт выходов сдвоенного переключателя 53 соединены соответственно с одними в.ходами элементов ИЛИ 54, 55 и 56, другие входы которых являются вторым входом коммутатора 4 и выходы - управляющими выходами коммутатора 4.

Вход усилителя 60 (фиг. 6) является первым информационным входом блока регистрации 13, а выход усилителя 60 подключен к входу пишущего узла 61. Вход узла 59

5 перемещения накопителя информации является вторым входом управления блока регистрации 13.

Цифровая сейсмическая станция работает следующим образом.

В режиме «Запись возбужденный неО взрывным источником сигнал принимается сейсмоприемником 1, усиливается усилителем 2 и преобразователем 3 сигнала в последовательность импульсов преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов, соответствующих переходам сигнала через нуль (если входной сигнал О, то на его выходе устанавливается «1, если же входной сигнал О, то - «О. В положении mi сдвоенного переключателя 53 (фиг. 5) выход преобразователя 3 сигнала в последовательность импульсов подключен к информационному входу входного сдвигового регистра 5, а к сдвиговому входу его через элемент ИЛИ 54 подключен генератор 57 пачки импульсов сдвига. При замыкании контакта сдвоенной кнопки 58 пуска цифровой сейсмической станции подается ко.манда на срабатывание невзрывного источника, при этом запускается генератор 57 пачки импульсов сдвига. Информация о первом воздействии (см. диаграмму на фиг. 7) с выхода преобразователя 3 сигнала в последовательность импульсов записывается во входной сдвиговый регистр 5. Затем производят переключение сдвоенного переключателя 53 в положение т2, после чег9 осуществляют второе сейсмическое воздействие невзрывным источником, информация о котором (см. диаграмму 78 на фиг. 7) записывается во входной сдвиговый регистр 6 и т. д.; сигнал от Шп-го сейсмического воздействия записывается в п-й входной сдвиговый регистр 7. Работу станции в режиме «Обработка и регистрация рассмотрим на примере, когда . С выходов входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7 сигналы синхронно поступают соответственно на первый, второй и третий входы компаратора 8 (фиг. 3). Импульс на выходе элемента И 25 соответствует переднему фронту сигнала, поступающего с выхода входного сдвигового регистра 5, а импульс на выходе элемента И 28 соответствует заднему фронту этого сигнала. Аналогично передние фронты сигналов, принятых от второго и третьего сейсмических воздействий, выявляются на выходах элементов И 26 и 27, а задние фронты - на выходах элементов И 29 и 30 соответственно. Триггер 37 через элемент И 31 устанавливается в состояние «1 при совпадении передних фронтов сигналов от первого и второго сейсмических воздействий, триггер 38 через элемент И 32 - от второго и третьего, а триггер 39 через элемент И 33 - от третьего и первого сейсмических воздействий. Срабатывание любого из триггеров 37, 38 и 39 через элемент ИЛИ 40 и элемент И 49 приводит к появлению импульсов на суммирующем входе (прямой счет) реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов. Одновременно с помощью инвертора 46 и элемента И 51 приостанавливается поступление импульсов на вход управления блока регистрации 13, связанного с узлом 59 перемещения носителя информации (см. фиг. 6). При этом через элемент И 52 и элементы ИЛИ 54, 55 и 56 (фиг. 4) продолжают поступать импульсы на сдвиговые входы входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7 (см. диаграммы 69, 67 и 66 на фиг. 7). При совпадении задних фронтов тех же двух (или трех) сигналов, у которых совпали передние фронты, на выходах соответствующих элементов И 34, 35 и 36 появляется «1. Например, при совпадении сигналов (по передним и по задним фронтам) от первого и второго сейсмического воздействия сигнал появляется на выходе элемента И 34 и не связанном с ним третьем выходе компаратора 8, при этом через элемент ИЛИ 17 срабатывает триггер 15 (см. фиг. 2 и диаграммы 71 и 75 на фиг. 7). При совпадении сигналов от всех трех сейсмических воздействий (см. интервал ta на диаграммах 77, 78 и 79 фиг. 7) «1 появляются на выходах элементов И 34, 35 и 36 и соответственно на третьем, четвертом и пятом выходах компаратора 8, от этих сигналов через элемент ИЛИ 17 срабатывает триггер 15, а через элемент И 16 - триггер 14. Таким образом, при совпадении двух (любых) сигналов на цифровые входы преобразователя код- напряжение 18 поступает параллельный двоичный код «10, а при совпадении трех сигналов - код «11. Одновременно через элемент ИЛИ 39 срабатывает триггер 40 и подается сигнал «1 на управляющий вход преобразователя код-напряжение 18, на выходе которого появляется напряжение, по величине соответствующее входному параллельному коду (см. диаграммы 68 и 76 на фиг. 7). Появление задних фронтов импульсов на выходах элементов ИЛИ 41, 42 и 43 вызывает установку соответствующих триггеров 37, 38 и 39 в состояние «О. При этом с помощью инвертора 46 и элементов И 49 и 50 происходит переключение реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов в режим обратного счета, во время которого через элемент И 51 поступают импульсы от генератора 1 1 тактовых импульсов на вход узла 59 перемещения носителя информации блока регистрации 13, а на информационный вход блока регистрации 13, связанного через усилитель 60 с пищущим узлом 61, поступает напряжение с выхода преобразователя код- напряжение 18. Когда реверсивный счетчик 10 досчитывает до нулевого состояния, на его выходе появляется «1, которая приводит в состояние «О триггеры 14 и 15, а также через инвертор 47 и элемент И 50 блокирует поступление импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов. В результате на вход узла 59 перемещения носителя информации поступает такое количество импульсов, которое равно значению, подсчитанному реверсивным счетчиком 10 тактовых импульсов в режиме прямого счета, и соответствует длительности совпавщих сигналов, при этом на пишущий узел 61 через усилитель 60 поступает напряжение, пропорциональное количеству совпавщих сигналов. Появление только одного заднего фронта любого из сигналов, вызвавших срабатывание триггеров 37, 38 и 39, приводит к сбросу соответствующего триггера через элементы ИЛИ 41, 42 и 43 соответственно. При этом, если все триггеры 37, 38 и 39 оказались в состоянии «О, то на блоке регистрации 13 записывается нулевой сигнал длительностью, соответствующей состоянию реверсивного счетчика 10 тактовых импульсов, полученному в режиме прямого счета. В случае, когда на выходах входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7 нет совпадений передних фронтов сигналов, реверсивный

счетчик 10 тактовых импульсов находится в режиме останова с внутренним состоянием «О, при этом на информационный вход блока регистрации 13 подается нулевое напряжение, а на вход управления блока регистрации 13 поступают сигналы синхронно с импульсами, подаваемыми на сдвиговые входы входных сдвиговых регистров 5, 6 и 7.

л

На выходе цифровой сейсмической станции получаем выходной сигнал, который имеет не только временные и фазовые, но и амплитудные параметры (см. диаграмму 80 на фиг. 7); при этом запись сигналов имеет вид обычной (аналоговой) сейсмограммы (с учетом инерционных и фильтрующих свойств блока регистрации).

Наличие в сейсмостанции формирователя амплитуды, осуществляющей выделение сигнала по совпадению больщинства (у-) из п принятых сигналов, позволяет получить достаточное для количественного анализа число Z уровней (значений) амплитуд регистрируемых сигналов, так при , , при , , при и т. д.

Изобретение позволяет повысить точность представления выходной информации при количестве сейсмических воздействий в 2 раза и при в 4 раза, что обеспечивает увеличение глубинности исследований. Кроме того, использование изобретения позволяет повысить помехозащищенность и производительность цифровой сейсмической станции.

1. ЦИФРОВАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, содержащая последовательно соединенные сейсмоприемник, усилитель и преобразователь сигналов в последовательность импульсов, а также п входных сдвиговых регистров, компаратор с первым и вторым трехвходовыми элементами ИЛИ на выходе, реверсивный счетчик тактовых импульсов, синхронизатор, генератор тактовых импульсов, блок регистрации с последовательно соединенными выключателем и узлом перемещения носителя информации и коммутатор с тремя формирователями импульсов и первым переключателем, подключенный первым входом к выходу преобразователя сигналов в последовательность импульсов и информационными выходами - к информационным входам входных сдвиговых регистров, выходы которых соединены с соответствующими входами компаратора, подсоединенного первым и вторым выходами соответственно к первому и второму входам синхронизатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика тактовых импульсов, подсоединенного своим выходом к третьему входу синхронизатора, четвертый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, отличающаяся тем, что, с целью повыщения точности представления выходной информации, в нее введен формирователь амплитуды, компаратор снабжен третьим, четверты.м и пятым выходами, соединенными с соответствующими входами второго трехвходового элемента ИЛИ, коммутатор снабжен вторым переключателем, вход которого является первым входом коммутатора и его выходы - информационными выходами коммутатора, одни из входов формирователей импульсов коммутатора являются вторым входом коммутатора и выходы - его управляющи.ми выходами, причем первый второй и третий входы формирователя амплитуды соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами компаратора, четвертый и пятый входы формирователя амплитуды подключены соответственно к S третьему выходу синхронизатора и к выходу реверсивного счетчика тактовых импульсов, сл а выход формирователя амплитуды соединен с информационным входом блока регистрации, вход управления узлом пepeмeщe iия носителя информации которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, подсоединенного своим пятым выходом к второму входу коммутатора, управляющие выходы которого подключены к сдвиговым входам соответствующих входных сдвиговых СХ) регистров. 00 2. Станция по п, 1, отличающаяся тем, Oi что формирователь амплитуды содержит два триггера, преобразователь код-напря00 О5 жение, элемент И и элемент ИЛИ, первые вторые и третьи входы которых являются соответственно первым, вторым и третьим входами формирователя амплитуды, выходЫ элементов И и ИЛИ соединены с единичными входами соответственно первого и второго триггеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам преобразователя код- напряжение, управляющий вход и выход которого являются соответственно четвертым входом и выходом формирователя амплитуды, пяты.м входо.м которого являются входы обнуления обоих триггеров.

qjus.Z

25

31

75

2S

У

г2

41

2S

32

20

23

f2

27

33

21

30

43

2f

yiUi.J

ILJ

w

-9

M

jj

t4lt

if ii j

Фиг. 5

059

SI

(риг.6