Устройство для записи сейсмоэлектрических сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01V11/00 

Изобретение предназначено для использования в разведочной геофизике. Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности геофизи ческих работ путем повьнпения чувствительности аппаратуры, увеличения динамического диапазона записываемы сейсмозлектрических сигналов полосы их частот и точности определения времени вступления этих сигналов, На фиг.1 изображена блок-схема устройства. Устройство содержит низкочастотную магнитную антенну 1, среднечастотную магнитную антенну 2, высокочастотную магнитную антенну 3, усилители 4-6, низкочастотный полосозой фильтр (НЧПФ) 7, среднечастот ный полосовой фильтр (СЧПФ) 8, высокочастотный полосовой фильтр (ВЧПФ) 9, первый формирователь 10 сигналов записи (ФСЗ), сумматор 11, второй ФСЗ.12, датчик 13 момента взрыва, электронно-оптическую пару 14 светодиод - фотодиод, формирователь 15 сигнала отметки момента взр ва, генератор 16 марок времени,первый 17 и второй 18 видеомагнитофоны, Устройство работает следующим об разом, Сейсмоэлектрические сигналы,принимаемые антеннами 1-3, усиливаются усилителями 4 - 6 и поступают на входы полосовых фильтров 7-9, С выхода НЧПФ 7 сигнал поступает на первьй вход первого ФСЗ 10, Сигналы с выходов СППФ 8 и ВЧПФ 9 поступают на входы сумматора 11, ас выхода сумматора 11 сигнал, содержа щий среднечастотные и высокочастотные составляющие, поступает на первый вход второго ФСЗ 12, Применение в качестве датчиков сейсмозлектрических сигналов трех магнитных антенн позволяет резко уменьшить влияние промьшшенных шу, мов, а следовательно,, значительно повысить чувствительность устройст.ва. Кроме того, применение комбинации магнитных и полосовых фильтров |позволило получить практически равномерную частотную характеристику приемного тракта устройства в диапазоне от 200 Гц до 3 МГц, Формирование равномерной частотной характеристики происходит следующим образом. 60 Как известно, приведенная действующая высота магнитной антенны описывается вьгражением р ) -puJ,.,Q(f), где h длина волны принимаемых колебаний;f - частота принимаемых колебаний;площадь сечения антенны; скорость света; количество витков антенной катушки; действующее значение магнитной проницаемости сердечника антенны; Q(f) - коэффициент, учитывающий резонансные свойства антенны. На фиг.2 приведен график зависимости действующей высоты магнитной антенны от частоты, В области частот, лежащих заметно ниже резонансной частоты магнитной антенны, график имеет линейный подъем, который равен +20 дБ на декаду. При приближении к резонансу график зависимости действующей высоты магнитной антенны от частоты становится сугубо нелинейным. Однако, если использовать при приеме только область частот с линейной зависимостью h (f) и применить частотно-зависимую коррекцию - 20 дБ на декаду, частотная характеристика такого приемного тракта будет равномерной в этой области частот. Этот принцип использован в предлагаемом устройстве. На фиг,3 показаны зависимости действующих высот трех приемных маглитных единиц и частотные характерисТУ ки соответствующих полосовых фильтров. Позициями 19-21 показаны зависимости действующих высот соответственно НЧ, СЧ- и ВЧ-магнитных антенн от частоты; 20 - 24 - амплитудно-частотные характеристики соответственно НЧ-, СЧ- и ВЧ-полосовых фильтров; 25 - результирующая частотная характеристика приемного тракта. Из графиков зависимости действуняцих высот магнитных антенн от частоты и соответствующих амплитудно-частотных характеристик полосовых фильтров видно, как формируется равномерная частотная характеристика приемного тракта в полосе прозрачности каждого полосового фильтра.Приведение чувствительности устройства в каждой полосе частот к одному уров ню. достигается выбором соответствующего коэффициента усиления усилителей 4-6. Применение раздельного приема среднечастотных (20-200 кГц) и высокочастотных (200 кГц - 3 МГц) составляющих сейсмоэлектрического сигнала облегчает техническую реали зацию устройства. В противном случа для канала с полосой 20 кГц - 3 МГц необходимо чрезмерно большое усиление и большой динамический диапазон усиления,, что может привести к его усложнению, принятию специальных мер для повьшения устойчивости, снижения уровня собственных шумов усилителя и т.п. Сформированная таким способом частотная характеристика приемного тракта показана кривой 25 на фиг.З. Сигнал, вырабатьгоаемый датчиком 13 момента, взрыва, поступает через электронно-оптическую пару 14 светодиод - фотодиод на вход формирователя 15 сигнала отметки момента взрыва. Сформированная последним кодовая посылка специальной формы поступает на вторые входы ФСЗ 10 и 12. Электронно-оптическая пара светодиод - фотодиод служит для гальванической развязки датчика момента взрыва от остального устройства. Обычно в качестве датчика момента взрыва используется короткозамкнутьй провод, который помещается в заряд взрьтчатого вещества. Момент взрыва провода взрывом и служит моментом взрыва. При проведении работ привзрывные сигналы за счет проводной связи между взрывной машинкой, зарядом и аппаратурой могут достигат амплитуды в несколько десятков и сотен вольт, что приводит к выходу из строя входных цепей аппаратуры.Обычно рекомендуется использовать дня передачи отметки момента взрыва портативные радиостанции, однако их при менение приводит к ряду дополнительных технических трудностей, таких как согласование радиостанции с аппарату рой, защита передающей станции от воздействия взрьюа и т.п. Предлагаемое устройство обеспечивает гальваническую развязку между 1 04 проводной линией и аппаратурой, что обеспечивает надежную защиту входных цепей от воздействия мощных привзрывных импульсов . Применение специальной отметки момента взрыва, записываемой в одном канале с информацией, позволяет увеличить точность определения времени вступления сейсмоэлектрических сигналов до 5 МКС. На третьи входы ФСЗ 10 и 12 поступают сигналы марок времени, вьфабатываемые генератором 16 марок времени. С выхода первого ФСЗ 10 сигналы поступают на вход видеомагнитофона 17, а с выхода второго ФСЗ 12 - на вход видеомагнитофона 18. Применение в качестве магнитньпс регистраторов видеомагнитофонов позволило существенно (до 3 МГц) расширить полосу частот регистрируемых сигналов. В предлагаемом устройстве в качестве марок времени используются импульсы синхронизации полного телевизионного синхросигнала. Присутствие в сигналах записи полного телевизионного синхросигнала необходимо для обеспечения работы видеомагнитофонов 17 и 18. Кроме того, присутствующие в записанном сигнале кадровые и строчные импульсы синхросигнала могут быть использованы как опорные импульсы для синхронизации аппаратуры обработки записанной информации. Необходимость записи низкочастотной составляющей сейсмоэлектрического сигнала на отдельный видеомагнитофон вызвана тем, что соотношение между амплитудами в спектре до 20 кГц и амплитудами в спектре вьше 20 кГц может достигать 30 дБ и более, например, при проведении разведочных работ пьезоэлектрическим методом В блоках горных пород, содержащих пьезоэлектрические минералы (кварц, сфалерит и т.п,). В этом случае основная энергия сейсмозлектрического сигнала лежит в диапазоне упругих волн взрьша, т.е. 1 - 2 кГц, в то время как высокочастотные составляющие, несущие основную информацию о блоке горных пород, имеют относительный уровень 30 дБ и менее. При записи сигналов на магнитный регистратор, динамический диапазон которого, как правило, не превышает 40 дБ, возможны потери высокочастот

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ. СЕЙСМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее усилители, магнитные регистраторы, генератор марок времени и датчик момента взрыва, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности геофизических работ путем повьшения чувствительности, увеличения динамического диапазона записываемых сигналов, полосы их частот и точности определения времени вступления этих сигналов, в него введены три ма.гнитные антенны - низкочастотная,среднечастотная и высокочастотная, три полосовых фильтра - низкочастотньй, среднечастотный и высокочастотный,, сумматор, два формирователя сигналов записи и формирователь сигнала отметки момента взрыва, причем каждая антенна соединена с входом соответствующего усилителя, выходы усилителей соединены с входами соответствующих полосовых фильтров при этом выход низкочастотного полосового фильтра соединен с первым входом первого формирователя сигналов записи, вькоды среднечастотного и высокочастотного полосовых фильтров соединены с входами сумматора, выход сумматора соединен с первым входом второго формирователя сигналов записи,вторые входы обоих формирователей сигналов записи соединены с выходом формирователя сигнала отметки момента взрыва, вход которого соединен (Г W датчиком момента взрыва, а третьи входы формирователей сигналов записи соединены с выходом генератора марок времени, при этом выход первого формирователя сигналов записи to соединен с входом первого магнитного регистратора,а выход второго фор мирователя сигналов записи соединен со с входом второго магнитного регист00 О5 ратора, 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что формирователь сигнала отметки момента взрьша соединен с датчиком момента взрыва через электронно-оптическую пару светодиод - фотодиод.