Устройство управления невзрывными источниками сейсмических колебаний Советский патент 1986 года по МПК G01F1/37 

« Изобретение относится к непзрывно му возбуждению сейсмических колебаний, предназначено для синхронного запуска группы невзрывных источников и позволяет также производить запись отметки момента возбуждения на сейсмограмме без применения канала о 5ратной связи между сейсмостан цией и невзрывными источниками. Целью изобретения является автоматизация синхронизации невзрывных источников при их групповой работе. На фиг.I представлена блок-схема устройства управления невзрьгоными источниками сейсмических колебани ц на фиг.2 - блок-схема одного канала блока контроля; на фиг.З и 4 блок-схемы соответственно блока авто матики и блока вычисления дисперсии. Блок-схема Гг)иг.1) содержит блок 1 установки заданного.,числа, первый ключ 2 с двумя устойчивыми состояниями, генератор 3 постоянной частоты второй ключ 4 с двумя устойчивыми состояниями, счетчик 5 импульсов, сумматор 6, управляемый коммутатор 7, вычитающий счетчик 8 импульсов, схему совпадения 9, первую схему ИЛИ 10, исполнительный орган II, блок 12 отметки момента возбуждения вторую схему ИЛИ 13, блок 14 вычисления дисперсии, источник 15 командных импульсов, блок автоматики 16, блок контроля 17. Командный вход блока автоматики 16 соединен с источником 15, а первы командный выход его - с одними из входов схем ИЛИ 13 и подключен к пе вому управляющему входу ключа 4, ин формационньй вход которого вместе с информационным входом ключа 2 соеди нен с генератором 3. Выход схемы Ш1 ИЛИ 10 соединен с исполнительным ор ганом II, связанным с блоком 12, вы ход которого соединен с вторьм упра ляющим входом ключа 4 и управляющим входом блока автоматики 16. Выход ключа 4 соединен с входом счетчика 5, выходы которого подключены к инф мационным входам блока 14 и к одним из входов сумматора 6, к другим вхо дам которого подключен блок 1. Выхо ды сумматора 6 соединены с информационными входами управляемого коммутатора 7, выходы которого соедине ны с входами вычитающего счетчика 8 выходы которого соединены с входами схемы совпадения 9, а его счетный 23г иход - с выходом ключа 2. TlepBhin и второй управляющие выходы блока автоматики 16 соединены с управляющими входами управляемого коммутатора 7 и блока 14 и счетчиком 5 соответственно. Выход схемы совпадения 9 соединен с другими входами схем ИЛИ 10 и 13 и вторым управляющим входом ключа 2, первый управляющий вход которого соединен с вторым командным выходом блока автоматики 16. Выход блока 14 подключен к блоку контроля 17, связанного также прямой и обратными связями с блоком автоматики 16 и счетчиком 5. Клок контроля 17 состоит из реле времени 18,, схемы совпадения 19, первого индикатора 20, схемы сравнения 21 кодов, задатчика 22 предельного значения дисперсии и второго индикатора 23. Реле времени 18 соединено с блоком автоматики 16 и счетчиком 5, один из выходов которых соединены с входами схемы совпадения 19, выход которой подключен к первому ин дикатору 20, входы схемн сравнения 21 соединены с выходом блока 14 и задатчиком 22, а выход - с вторым индикатором 23. Блок автоматики 16 состоит из установочного триггера 24, двух схем совпадения 25 и 26 и двух одновибраторов 27 и 28. Установочный триг-гер 24 соединен одним из своих входов с блоком контроля 17, а другим с источником 15 командных импульсов и одними из входов схем совпадения 25 и 26, другие входы которых соединены с первым и вторым выходами уста новочного триггера 24 соответственн ; второй выход схемы совпадения 25 соединен с ключом 2, а выход схемы соь падения 26 - со схемами ИЛИ 10 и 13, вход одновибратора 27 соединен с блоком 12 отметки момента возбуждения, а выход - с управляемым коммутатором 7 и входом одновибратора 28, выход которого соединен с счетчиком. 5. Блок 14 вычисления дисперсии состоит их схемы умножения 29, элементов задержки 30 и 31, операционного регистра 32, схемы совпадения 33, управляемых схем умножения 34, 35, 36 и 37, распределителя 38, двух- и четырехфазного мультивибраторов 39 и -(О соответственно, схемы запрета 41 ,квадратора А2,суммируюг1его и вычитающего накапливающих сумматоров 43 и 44 соответственно, реле времени 45. Одни из входов схемы умножения 29, вход элемента задержки 30 и информационный вход сумматора 44 соединены с счетчиком 5. Элемент задержки 30, схема запрета 4, операционный ре32 и другой вход схемы умно29 соединены последовательно. Выход схемы умножения 29 соединен с одним их входом схемы совпадения 33 и информационными входами управляем схем умножения 34 и 35, выходы кото рых соединены с выходом управляемой схемы умножения 37 и входом суммато ра 43, выход которого соединен с ин формационным входом управляемой схе мы умножения 36, подключенной своим выходом к блоку контроля I7. Вход распределителя 38 соединен с блоком автоматики 16. Второй и последукщие до (п -1-го включительно) выходы распределителя 38 соединены с двухфазным мультивибратором 39, последний выход - с четырехфазным мультивибратором 40. Первые выходы двухи четырехфазного мультивибраторов 39 и 40 соединены с управляющими входами управляемой схемы умножения 34 -и схемы запрета 41. Второй выход двухфазного мультивибратора 39 соединен с управляющим входом управляемой схемы умножения 35. Первый выход распределителя 38 и второй выход четырехфазного мультивибратора 40 соединены с другим входом схемы совпадения 33 и управляющим входом сумматора 44, который последо вательно соединен с квадратором 42 и управляемой схемой умножения 37. Тре тий выход четырехфазного мультивибра тора 40 соединен с управляющим вхо-дом управляемой схемы умножения 37 и элементом задержки 31, соединенным с управляющим входом управляемой схемы умножения 36. Четвертый выход четырехфазного мультивибрато ра 40 соединен с реле 45 к шинами сброса сумматоров 43 и 44, операционного регистра 32 и распределителя 38. Устройство работает следукяцим образом. Работа устройства описывается для одного из каналов (фиг.1). При включении напряжения питания устройства 234 блок контроля 17 вьщает импульс, поступающий на щину сброса счетчика 5 и в блок автоматики 16. При этом устройство приводится в исходное состояние, индицируемое блоком контроля 17. В исходном состоянии ключи 2 и 4 закрыты, счетчик 5 обнулен. Первый командный импульс с выхода источника командных импульсов 15 через блок автоматики I6 поступает на входы схем 11ЛИ 10 и 13, импульс с выхода первой из которых запускает исполнительный орган 11. Импульс с выхода схемы ИЛИ 13 открывает ключ 4, через который на вход счетчика 5 начинают поступать импульсы от генератора 3. В момент срабатьшания исполнительного органа II блок 12 отметки момента возбуждения вырабатьтает импульс, закрьшающий ключ 4. При этом в счетчике 5 оказьшается записанным в двоичном коде время с , соответствующее задержке между моментом поступления импульса запуска на исполнительный орган II и моментом его срабатывания. Этот код времени поступает на один из входов сумматора 6, на вторых входах которого присутствует двоичный код времени (Стабильной задержки Т, поступающий с блока 1 установки заданного числа. Величина задержки Т постоянна, одинакова для всех каналов устройства (исполнительных органов) и удовлетворяет условию , где ,- максимальная величина запаздывания срабатьюания исполнительного органа относительно поступления на него импульса запуска. Сумматор 6 осуществляет операцию вычитания T-t,, результат которого через управляемый коммутатор 7 заносится в счетчик 8. №1пульс управления на управляемый коммутатор 7 при этом поступает с первого управляющего выхода блока автоматики 16, который вьфабатывает его с некоторым запаздыванием после поступления импульса с выхода блока 12 на управляющий вход блока автоматики 16. Кроме того, на втором управляющем выходе блока автоматики J6 при этом также появляется импульс, двинутый во времени относительно мпульса на первом управляющем выхое, который обнуляет счетчик 5. Блок втоматики I6 после передачи первого омандного импульса от источника I5 омандных импульсов на схемы ИЛИ 10 и 13 переключается таким образом что, начиная со второго, псе кома щ11ые импульсы проходят на его второй комаидньй выход, соединенный с перпым управляющш входом ключа 2. Первое воздействие исполнительных органов не регистрируется сейсмо станцией и не участвует таким образом в процессе накопления сейсмических сигналов, который начинается со второго воздействия. Второй командный импульс с выхода источника 15 командных импульсов через блок автоматики 16 с второго командного выхода последнего открывает ключ 2. Счетные импульсы от генератора 3 через открытьм ключ 2 поступают на вход вычитаюш:его счетчика 8, где производится считывание занесенного после предыдущего сраба тывания исполнительного органа 11 времени T-tg. В момент окончания сч тывания на выходе смены совпадения появляется импульс, который закрыва ет ключ 2, открывает через схему ИЛИ 13 ключ 4, дающий разрешение на прохождение импульсов от генератора 3 на счетчик 5, и через схему ИШ-1 10 запускает исполнительный орган 11. В дальнейшем схема отрабатывает второй командный импульс аналогично первому, в результате чего перед по ступлением третьего командного импульса в вычитающий счетчик 6 заносится значение вре1-5ени l-c гце о, - время между моментом подачи на исполнительный орган вт.орого И1чпуль са и его срабатьшанием. С поступлением следующего команд ного импульса устройство работает аналогичным образом, отрабатывая со ответствующее число циклов 5 необходимое для осуществления накопления реализадий воздействий при использовании импульсных невзрывных источ ников . Итак, исполнительный орган после второго командного импульса срабаты вает через время Т + jT, , после I -го командного гечпульса через время T-t| |+ ;-- Т -fat.;. Величина bt; 1Г , представляет собой погрешность синхронности срабатьшания данного исполнительного органа а Таким образом, предложенное устройство автоматически осуществляет синхронизадию группы источников с точностью до случайной пог:решности 236 срабатывания источников независимо от сдвигов между моментом прихода импульса запуска и моментом срабаты вания каждого из источников. В случае, если погрешность At ка ких-либо из источников оказывается недопустимо большой с точки зрения осуществления качественного накопления сейсмических сигналов, предложенкое устройство позволяет вести отбраковку таких источников. Осуществляется это следующим образом. Значения С; в двоичном коде одновре менно с поступлением на входы сумматора 6 поступают на информационные входы блака 4 вычисления дисперсииj управляемого импульсами с выхода блока автоматики 16. С выхода блока 14 вычисления дисперсии после окончания одного цикла накопления сейсмических сигналов, составляющего h воздействий источников, вычисленное значение дисперсии подается в блок контроля 17. Блок 17 контроля сравнивает это значения с предельно допусти мым значением и индицирует соответствие или несоответствие данного источника предъявляемым требованиям. Выражение для дисперсии Т / .-, - , (, U ) водится ее вычисление на основе экспериментальных данных, можно с учетом того, что йц ., , записать в виде E.,V2(t-:.€l..,,.t:.,-2(,.;:.:,.,,,.V,. Такое пр дставление выражения для вычисления дисперсии позволяет создать блок вычисления дисперсии, в котором нет необходимости запоминания всех значений f; и который производит вычисления в процессе работы устройства. Блок автоматики 16 работает следующим образом (фиг.1 и з). При включении напряжения питания устройства импульс с выхода блока контроля 17 устанавливает установочньй триггер 24 в исходное состояние. При этом потенциал на одном из выходов последнего дает разрешение на прохождение командных импульсов от источниа I5 командных импульсов через схему совпадения 26 и запрет на прохождение через схему совпадения Первый командный импульс от источни ка 15 через схему совпадения 26 поступает на входы схем ИЛИ 10 и 13, а также перебрасывает установочный триггер 24, в результате чего последний закрывает схему совпадения 26 и открьтает схему совпадения 25. Таким образом, второй и последующий командные импульсы через схему совпадения 25 поступают на ключ 2. Импульс с. выхода блока 12 отметки момента возбуждения поступает на вход одновибратора 27, вырабатьгоающего короткий импульс, задний фронт которого поступает на управляемый коммутатор 7 и запускает одновибратор 28. Последний вырабатьгоает короткий импульс,Задний фронт которо го обнуляет счетчик 5., Блок контроля 17 работает следую щим образом (Лиг.1 и 2. При включении напряжения питания устройства управления невзрывными источниками сейсмических колебаний реле времени 18 блока контроля I7 вырабатывает короткий импульс, кото рый, поступая в блок автоматики 16 и шину сброса счетчика 5, устанавли вает последние в исходное состояние При этом на входы схемы совпадения 19 поступают сигналы обратной связи от блока автоматики 16 и счетчика 5 в результате чего на выходе схемы 2 образуется разрешающий потенциал, включающий первый индикатор 20, индицирующий готовность устройства к работе. После завершения одного цикла работы устройства с выхода блока 1А вычисления дисперсии на один из . входов схемы сравнения 21 поступает в двоичном коде рычисленное значение дисперсии времени срабатывания испол нительного органа, на другой вход которой постоянно подается от задатчика 22 предельно допустимое Значение дисперсии. Задатчик 22 сравнивает поступающие на его вход величины и в случае, если контролируемое значение превьппает допустимое, включает второй индикатор 23. Блок I4 вычисления дисперсии работает следующим образом (фиг.I и 4) . 323 1 При включении напряжения питания реле времени 45 устанавливает в исходное состояние блок 14 путем обнуления операционного регистра 32, накапливающих сумматоров 43 и 44 и распределителя 38. Первое значение ; (TO с выхода счетчика 5 поступает на один из входов схемы умножения 29 непосредственно, а на другой - через схему задержки 30, открытую схему запрета 41 и операционный регистр 32. На выходе схемы умножения 29 появляется при этом значение Сд. Первый управляющий импульс, поступающий с выхода блока автоматики 1 6 на вход распределителя 38, с первого выхода последнего дает разрешение на запись в сумматор 43 через схему совпадения 33 значения to, а в сумматор 44 - значения c . Следующее значение Г; (t, поступает на вход схемы умножения 29, на втором входе которой присутствует записанное в операционном регистре 32 значение Сд . При этом на выходе схемы умножения 29 образуется произведение Гд.Г,, которое при поступлении на управляющий вход управляемой схемы умножения 34 с постоянным коэффициентом умножения, равным -2, разрегааюпхего импульса с первого выхода двухфазного мультивибратора 39, связанного своим входом с вторым и последующими (до 1-го) выходами распределителя 38, поступает на вход сумматора 43. При этом в последнем образуется сумма Ср- 2€дс,. Вместе с тем импульс на первом выходе двухфазного мультивибратора 39 дает запрет на схему запрета 4 и лишь после его окончания в операционный регистр 32 заносится значение , , в результате чего на выходе схемы умножения 29 образуется произведение С,, которое с поступлением импульса с второго выхода двухфазного мультивибратора 39 умножается схемой 35 с постоянным коэффициентом умножения, равным 2, на 2 и подается на вход сумматора ,43, в котором образуется сумма ь -t-2fc|. С поступлением последующих (до h-1-го) значений и управляющих импульсов блок 14 работает анаогичным образом, в результате чего в сумматоре 36 записьшается значение П - ,+ 2f,t, 2с -,... - , - 2tJ.,, С поступлением на соответствуэтщие входы блока 14 п значения t, (Т, и ( -го управляющего импульса запускается четырехфаэный мультивибратор 40, по командам с первых, двух выходов которого аналогичшэ тому; как это описьгоалось ранее для значений €;, Htg , в сумматор 43 последо вательно заносятся значения и. Вместе с тем с второго выхода четырехфазного мультивибратора 40 дается разрешение на прохождение в сумматор 44 значения t и соответственно выполнение операции ,. При этом на вход схемы yмнoжe ия 37 с постоянным коэффициентом тчиожения, равным -- S подается с выхода квадратора 42 значение Последующий управляющий импульс, об разующийся на третьем выходе четыре фазного мультивибратора 40, разреша подачу на вход- сумматора .43 зна.чени Ct.-U - и через элемент задержки . 3 разрешает умножение схемой умнож ния 36 хранящейся в сумматоре 43 суммы на пocтoяннь5 коэффициент 1/(п-0 И вьщачу окончательного ре зультата (значения дисперсии v2CJ-2C,t:,+2(Г2-.. rjr -Со-г о . . 7 2t.r2 ..(,,,- (((,С,Ч+. , п-1 я п J в. блок контроля 17. Импульс с четвертого выхода четырехфазного мультивибратора 40 приводит блок 14 вычисления дисперсии в исходное состояние . Формула и 3 о б р е т е, н к 1. Устройство управления кевзрьш ными источниками сейсмических колебаний, состоящее из блока г становхи заданного числам генератора постояк ной частоты и источника командных импульсов, а также каналов по числу источников, каждый из которых содер жит счетчик HTvinyaibcoB, соединенный своим входом с выходом первого клюа с двумя устойчивъми состояниями, ход которого соединен с выходом генератора постоянной частоты, схему совпадения, последовательно соединенные исполнительный орган и блок отметки момента возбуждения, о т и чающееся тем, что, с целью автоматизации процесса синхронизации невзрывных источников при их групповой работе, з него дополнительно введены общий для всех каналов блок контроля, и в каждом канале - сумматор, управляемый коммутатор, вычитающий счетчик импульсов, второй ключ с двумя устойчивьми состояниями, две схемы ИЛИ, блок автоматики и блок Бьгчисле;ния дисперсии, причем генератор постоянной частоты соединен с информационным входом второго ключа .с двумя устойчивыми состояниями, источник командных импульсов, соединен с командным входом блока aвтoмaтиkи, первый командньм выход которого соединен с одними из входов схем ИЛИ, вькод первой из которых соединен с первым управляющим входом первого ключа с двуу,:я устойчршыми состояниями, второй командный выход блока автоматики соединен с первым управляющи входом второго ключа с двумя устойчивыми состоянияIlH5 выходы счетчика импульсов соединены с информационными входами блока вычисления дисперсии и с одними из входов сумматора, вторые входы которого соединены с блоком устатчовки заданного чис.ла, а вьжоды - с информационными входами управляемого коммутатора, выходы которого соединены с установочньми входами выч:ита ощего счетчика импульсов, выходы вычитающего счетчика импульсов соединены с входами схемы совпадения, ЕЬОСОД которой соединен с другк11и входами схем КИЕ и вторым управляюЕЦИн входом второго кльоча с двумя устойчивыми состояниями, выход которого соедкнен со счетbniM входом вычитающего счетчика импульсоз, выход второй схемы ИЛИ соединен с исполнительным органом, выход блока отметки момента возб ждеиия соединен с вторым управляющим входов первого ключа с двумя устойчмзыми состЬяниями и управляющим входом блока автоматики, первый и второй управляющие выходы которого соединекь с управляющими входами управII

ляемого коммутатора и блока вычисления дисперсии и счетчиком импульсов соответственно, выход блока вычисления дисперсии соединен с блоком контроля,блок контроля соединен прямой и обратными связями с блоком ав томатики и счетчиком импульсов.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок вычисления дисперсии состоит из схемы умножения, двух злементов задержки, схемы запрета, операционного регистра, схемы совпадения, четырех управ ляемых схем умножения, суммирующего и вычитающего накапливающих сумма торов, распределителя, двухфазного и четырехфазного мультивибраторов, квадратора и реле времени, причем вход первого элемента задержки, один из входов схемы умножения и информационный вход вычитающего накапливающего сумматора соединены со счетчиком импульсов, первый элемент задержки, схема запретя, операционный регистр и другой вход схемы умножения соединены последовательно, выход схемы умножения соединен с одним из входов схемы совпадения и информационными входами первой и второй управляемых схем умножения, выходы которых объединены с выходом третьей управляемой схемы умножения и подключены к входу суммирующего накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом четвертой управляемой схемы умноже12

67323

, соединенной своим выходом с ния блоком контроля, вход распределителя соединен с блоком автоматики, второй и последующие до (n-l}-ro 5 включительно выходы распределителя объединены и соединены с входом двухфазного мультивибратора, последний выход распределителя соединен с входом четырехфазного мультивибратора, to первый выход распределителя и второй выход четырехфазного мультивибратора объединены с другим входом схемы совпадения и управляющим входом вычитающего накапливающего суммаf5 тора, последовательно соединенного с квадратором и третьей управляемой схемой умножения, первые выходы двухи четырехфазного мультивибраторов объединены и соединены с управляю20 щими входами схемы запрета и первой управляемой схемы умножения, второй выход двухфазного мультивибратора соединен с управляющим входом второй управляемой схемы умножения, третий

25 выход четырехфазного мультивибратора соединен с управляющим входом третьей управляемой схемы умножения и вторым элементом задержки, выход которого соединен с управляющим входом

0 четвертой управляемой схемы умножения, четвертый выход четырехфазного мультивибратора объединен с реле времени и подключен к шинам сброса суммирующего и вычитающего накаплива5 ющих сумматоров, операционного регистра и распределителя.

Изобретение относится к области сейсморазведки и предназначено для управления невзрьгаными источниками сейсмических колебаний. Цель изобретения - автоматизация синхронизации невзрывных источников при их групповой работе. Устройство дополнительно снабжено общим для всех каналов блоком контроля, а в каждом канале сумматором, управляемьм коммутатором, вычитающим счетчиком, блоком автоматики, блоком вычисления дисперсии. В случае, если погрешность каких-либо из источников окажется недопустимо большой с точки зрения осуществления качественного накопления сейсмических сигналов, устройство позволяет вести отбраковку таких источников. Для этого значения отклонений поступают в блок вычисления дисперсии. Вычисленное значение дисперсии поступает в блок контроля, который сравнивает это значение с предельно допустимым и (Л индицирует соответствие или несоответствие данного источника предъявленным требованиям. Кроме того, устройство позволяет также производить запись отметки момента возбуждения на сейсмограмме без применения канала обратной связи между сейсмостанцией и источниками. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Вблокабтоматики и

на ct/emvuf( импульсо8

Г

От ct/em uf(a импульсов

Hotmopou На схем

MfOXIfflK

ОтЬлока Ut/C/fffft/ff

2/

дисперсии

23

U9.2