Устройство для определения амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов Советский патент 1987 года по МПК G01V1/16 G01V13/00 

11327030

Изобретение относится к сейсмометрии и предназначено для измерения амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов, может быть использовано при определении соответствующих характеристик многоканальных систем регистрации в других областях техники.

Цель изобретения - повышение быстродействия- и точности определения характеристик и идентичности каналов

На фиг. 1 приведена блок- схема предлагаемого устройства при проведении калибровки сквозных сейсмических каналов (показан один канал); на фиг. 2 - блок-схема блока переключения режимов работы; на фиг. 3 - блок- схема первого вычислительного блока; на фиг. 4 - блок-схема предлагаемого устройства при определении идентичности усилительных трактов на основе регистрации гармонических сигналов; на фиг. 5 - то же, при определении

идентичности двух сквозных каналов на 25 сигнала цифруются с помощью аналооснове регистрации микросейсмического шума.

При проведении калибровки устройство содержит (фиг. 1) генератор 1 гармонических сигналов, блок 2 ка- либровки, блок 3 нулевых переходов, сейсмопрИемник 4 с входом калибровочной обмотки и вькодом рабочей обмотки, параметрический усилитель 5, блок

6согласующих усилителей, осциллограф

7для визуального контроля, коммутатор 8 каналов, аналого-цифровой преобразователь (АДП) 9, блок 10 памяти, блок 11 переключения режимов работы, первый вычислительный блок 12, вто- рой вычислительный блок 13, выводной блок 14 и печатающий блок 15.

Блок 11 переключения режимов работ .(фиг. 2) содержит две схемы

К

1

схемы И) и триг16 и 17 (К, гер 18.

Первый вычислительньй блок 12 (фиг. 3) содержит селектор 19, два блока 20 и 21 выбора экстремальных значений, блок 22 определения периода гармонического сигнала и блок 23 определения фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами.

При определении идентичности двух сейсмических каналов на основе регистрации гармонических сигналов устройство содержит (фиг. 4) второй усилительный тракт, при этом блок калибровки и сейсмоприемник не работают.

При определении идентичности сквозных сейсмических каналов на основе регистрации микросейсмического

шума устройство содержит (фиг. 5) два проверяемых сейсмических KaHanaj при зтом блоки 1, 2 и 3 не работают. При проведении калибровки устройство работает следующим образом.

Сигнал от генератора 1 через блок 2 калибровки поступает на вход калибровочной обмотки сейсмоприемника 4. С выхода рабочей обмотки сейсмоприемника, пройдя аналоговый тракт через

усилитель 5 и блок 6, сигнал поступает на коммутатор 8 каналов, куда также подается входное напряжение ; непосредственно после блока 2 калибровки.

Таким образом, на вход блока 8 подаются два сигнала: сигнал от генератора 1 - входной (опорньй) - и сигнал, прошедший сквозной сейсмический канал - выходной (изучаемый). Оба

О

0

5

0

5

го-цифрового преобразователя 9 и затем по сигналу Пуск поступают в блок 10 памяти. Сигнал Пуск выра- батывает блок 3 нулевых переходов: . заполнение памяти начинается в тот момент, когда опорная синусоида пересекает нулевую линию, В память блока 10 заносится N периодов как опорного , так и изучаемого сигнала.

Из блока 10 памяти цифровая информация через блок 11 переключения режимов работы поступает в первый вычислительный блок 12. .

Блок 11 переключения режимов работы предназначен для направления потока данных в один из двух вычислительных блоков 12 и 13. Информация одновременно поступает на вход, двух ключевых схем 16 и 17 (схемы И) и далее в зависимости от состояния триггера 18, которое определяется выбранным режимом работы, в соответствуюп(ий вычислительный блок.

В вычислительном блоке 12 селектор 19 производит разделение информации по опорному и калибруемому каналам, которая затем отдельно для каждого канала параллельно поступает в блоки 20 и 21, где методом перебора дискретных амплитуд выделяются экстремальные значения сигналов,и, в результате подсчета числа дискретных отсчетов определяется временная привязка экстремумов. На основании

1327030 ,

этих данных в блоке 22 определяется реЛятор, определяющий функцию взаимной

период опорного сигнала как разность времен двух соседних экспериментов для одного и то-го же гармонического сигнала, а в блоке 23 - фазовый сдвиг между опорным и калибруемьм сигналами, как разность времен двух соответствующих экстремумов.

Таким образом, по каждому периоду определяют экспериментальные точки обоих сигналов и соответственно их амплитуды: AJ, (опорный сигнал) иА„ (изучаемый) , период опорного сигнала Т, и

фазовый сдвиг между опорной и изучае- is ции микросейсмического шума в отли- мой гармониками.чие йт предьщущей модификации отклюПосле блока 12 результаты измере- чены генератор 1 и блок 3 нулевых пений через выводное устройство 14 по- ре ходов, источником колебаний являет- даются на печать 15.ся сейсмический фон, регистрируемый

Для каждой совокупности измеренных 20 двумя рядом установленными сейсмоприемниками 4, с входа которых, пройдя тракт усиления: усилитель 5 и блок 6 сигналы поступают на два входа коммутатора 8 каналов. Дальнейшая работа 25 устройства аналогична описанной.

Оцифровка опорного и выходного сигналов и, следовательно, их измерение проводили одним и тем же аналого- . цифровые преобразователем с относительной погрешностью 0,5% в рабочем диапазоне частот и неидентичностью каналов цифровой регистрации в единицу младшего разряда.

При работе с предлагаемым устройством следует различать случайную и систематическую погрешности: первая из из них оценивается среднеквадрати- ческой погрешностью измеренных величин и зависит от числа обработанных д„ периодов, вторая приводит к систематической ошибке при определении средних значений и зависит от частоты дискретизации цифровых данных. Максимальная величина этой ошибки при .g определении АЧХ и ФЧХ:

величин вычисляется среднее значение и его среднеквадратическая погреш- - ность:

А, t сААо ; t/Ay, Totd- Тр-,

Ctc/ T

С использованием стандартных формул статистической обработки.

Значения АЧХ сквозного канала на частоте f I/T

K(f) А„ 2/САо, ее относительная погрешность

c/ K(f) а А„+ c/Ao+Zcffo,

значение ФЧХ и ее относительная погрешность соответственно равны:

i/(f) 2 /7т f +1Г ; () сГС .

При определении идентичности двух сейсмических каналов на основе регистрации гармонических сигналов сигнал от генератора подается на вход усилителей 5 двух сейсмических каналов , а затем на два входа коммутатора 8 каналов.

После коммутатора 8 оба сигнала поступают в АЦП 9 и затем устройство реализует те же операции, что и при проведении калибровки с той разницей, что при соответствующем положении триггера 18 в блоке 11 подключается второй вычислительный блок 13 - кор30

ЗЬ

50

55

IdK/K I cos 7Г/М , /М

где М - число точек дискретизации

на период; - абсолютная величина ошибки

фазового сдвигаJ 4К/К - относительная ошибка АЧХ.

Формула изобретения

1. Устройство для определения амплитудных и фазовых частотных хараккорреляции (ФВК) . Максимальное значе- i- ние ФВК принимается за меру амплитуд- ной идентичности, а величина сдвига максимума ФВК - за меру фазовой идентичности двух усилительных трактов регистрирующей станции. Производится оценка идентичности каналов в зависимости от частоты задающего генератор- ра. Результаты выдаются на печать.

При работе устройства во время определения идентичности сквозных сейсмических каналов на основе, регистра30

д„ .g

ЗЬ

IdK/K I cos 7Г/М , /М

где М - число точек дискретизации

на период; - абсолютная величина ошибки

фазового сдвигаJ 4К/К - относительная ошибка АЧХ.

Формула изобретения

1. Устройство для определения амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов, состоящих из последовательно соединенных сейсмоприемника, параметрического и согласующего усилителей, содержащее генератор, блок калибровки и осциллограф, причем выход генератора соединен с входом блока калибровки, выход блока калибровки параллельно соединен с вxoдa ш сейсмических каналов и с первым вхо- дом осциллографа, второй вход которого соединен с выходами сейсмичес- , ких каналов, отличающее- с я . тем, что, с целью повышения быстродействия и точности определения характеристик и идентичности каналов, оно дополнительно снабжено аналоговым коммутатором, аналого-цифро- .вым преобразователем, блоком нулевых переходов, блоком памяти, блоком пе- реключения режимов работы, двумя вычислительными блока.ми, выводным и печатающим блоками, причем первый вход аналогового коммутатора соединен с выходом блока калибровки, а второй - с выходами сейсмических кандалов, выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход последнего - с одним входом блока памяти, другой вход бло- ка памяти соединен с выходом блока нулевых переходов, вход которого соединен с выходом -блока калибровки, выходная шина блока памяти соединена с входом блока переключения режимов работы, первый .и второй выходы которого соединены с входами первого и второго вычислительных блоков, выходы которых соединены с входом выводного блока, соединенного с печатающим бло- ком.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что первый вычислительный блок содержит селектор, два блока выбора экстремальных значений гармонического сигнала, блок определения периода гармонического сигнала и блок определения фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами, причем первьй выход блока переключения режимов работы соединен с входом селектора, выход которого параллельно соединен с входами двух блоков выбора экстремальных значений гармонического сигнала, выход первого блока выбора экстремальных значений гармонического сигнала соединен с входом блока определения периода гармонического сигнала, выход последнего - с одним входом блока определения фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами, другой вход которого непосредственно соединен с входом второго блока выбора экстремальных значений гармонического сигнала, выход блока определения фазового сдвига между двумя гармоническими сигналами является выходом первого вы числительного блока,

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок переключения режимов работы содержит две ключевых схемы и переключающий триггер, причем один выход триггера соединен с первой ключевой схемой, выход которой соединен с входом первого вычислительного блока, а другой, выход триггера соответственно соединен с второй ключевой схемой, соединенной вторым вычислительным блоком.

фиг, 7

13

16

..-JL

KSff2

tfiue. 2

20

22

ii

21

2J

fpu&.3

Фиг.

Изобретение относится к сейсмометрии и предназначено для измерений амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов. В устройстве при калибровке сквозных каналов многоканальной регистрирующей системы генераторным методом опорный и выходной сигналы через коммутатор каналов подаются на вход аналого-цифрового преобразователя, а затем через блок памяти поступают на вход блока специального вычислителя, где производится их обработка с использованием современных вычислительных методов. В этом же устройстве проводится оценка идентичности усилительных трактов в зависимости от частоты, а также оценка идентичности сквозных каналов на основе регистрации микросейсмического фона. Устройство позволяет существенно повысить быстродействие и точность измерений непосредственно в полевых условиях. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л 00 ю 00

©

фиг. 5