Цифровая сейсморазведочная станция Советский патент 1988 года по МПК G01V1/16 G01V1/28 

00 9д СХ) 00 00 00

1

Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сейсморазведочным станциям с большим динамическим диапазоном регистрируемых сигналов.

Цель изобретения - повышение точности регистрации сейсмической информации и надежности работы за счет введения цифровой коррекции ухода нуля.

На фиг. 1 представлена функцио-. нальная схема цифровой сейсморазве- дочной станции; на фиг. 2 - временная диаграмма сигналов, формируемых устройством управления предлагаемой станции.

Цифровая сейсморазведочная станция содержит предварительные усилители 1, коммутатор 2 каналов, общий для всех каналов усилитель 3 с мгновенной автоматической регулировкой усиления (усилитель МАРУ), состоящий из N последовательно соединенных усилительных ступеней 4, N компараторов 5, (N+1) выходных ключей 6 и логической схемы 7 выбора усиления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, двоичный счетчик 9, вычитающее устройство 10, запоминающее устройство (ЗУ) 11, магнитный регистратор 12 и устройство 13 управления.

Выходы предварительных усилителей I соединены с входами коммутатора 2 каналов. Первый выход устройства 13 управления подключен к первому управляющему входу коммутатора 2 каналов и счетному входу двоичного счетчика 9, а второй выход соединен с вторым управляющим входом коммутатора 2 каналов, с установочным входом двоичного счетчика 9, с управляющим входом логической схемы 7 выбора усления, с управляющими входами запоминающего устройства 11 и магнитног регистратора 12.

Выход коммутатора 2 каналов соединен с входом первой усилительной ступени А, являющимся входом усилителя 3, к выходу каждой усилительной ступени 4 подключен вход соответствующего компаратора 5, выход каждого компаратора соединен с соответствующим информационным входом логической схемы 7, управляющие выходы которой соединены с управляющими входами соответствующих выходных ключей 6.

5

Информационный вход первого выходного ключа 6д соединен с входом усилителя 3, информационные входы остальных выходных ключей сое5

0

динены с выходами соответствующих : усилительных ступеней ,, а выходы ключей бд-б подключены к выходу усилителя 3, соединенному с входом АЦП 8, выход которого подключен к первому входу вычитающего устройства 10 и информационному входу ЗУ 11, выход которого подключен к второму входу вычитающего устройства 10, выход которого соединен с первым информационным входом магнитного регистратора 12, второй информационный вход которого подключен к информационному выходу логической схемы 7, 0 дополнительный управляющий вход которой соединен с выходом двоичного счетчика 9. При этом запоминающее устройство выполнено на базе оперативного запоминающего устройства.

На временной диаграмме (фиг. 2) сигнал 14 - импульсы служебного интервала и сигнал 15 - импульсы частоты выборок.

Цифровая сейсморазведочная станция работает следующим образом.

Входные сейсмические сигналы усиливаются предварительными усилите- лями 1 и поступают на входы коммутатора 2 каналов, который под воздействием управляющих импульсов, формируемых устройством 13 управления, производит поочередное циклическое подключение выходов предварительных усилителей 1 к входу общего для всех каналов усилителя 3. В зависимости от амплитуды каждой выборки, поступающей на вход усилителя 3, осуществляется автоматический выбор максимально допустимого для нее коэффициента усиления, при котором не возни- мают нелинейные искажения усиливаемого сейсмического сигнала. Значение выбранного коэффициента усиления логическая схема 7 кодирует цифровым двоичным кодом, который поступает на второй информационный вход магнитного регистратора 12 для записи на магнитную ленту. Усиленная выборка сигнала с выхода усилителя 3 gg подается на вход АЦП В, в котором производится измерение ее амплитуды и представление результата измерения в виде цифрового двоичного кода. Выходной код каждой выборки подвергает5

0

5

0

ся цифровой коррекции с целью устранения погрешности регистрации, обусловленной наличием напряжения смещения нуля на выходах усилительных ступеней 4 усилителя 3. Коррекция выходного кода производится с помощью ЗУ 1I и вычитающего устройства 10, Откорректированный код выборки поступает на первый информационный вход магнитного регистратора 12 для записи на магнитную ленту совместно с кодом усиления данной выборки.

Каждый период квантования входн сигналов предлагаемой станции разделяется на два интервала. В течени служебного интервала осуществляется кодирование напряжений смещения нуля на входе усилителя 3 и на выхода его усилительных ступеней 4 и запоминание полученных кодов в запоминающем устройстве 11, выборки сигналов на вход усилителя 3 не подаются В течение рабочего интервала производится поочередной опрос выходов всех предварительных усилителей 1, усиление выборок сигналов, поступающих на вход усилителя 3 с выхода коммутатора 2 каналов, преобразование выходных выборок усилителя 3 в цифровой двоичный код в АЦП 8, коррекция его выходного кода в вычитающем устройстве 10 и запись скорректированного кода усиленной выборки и кода ее усиления на магнитную ленту в магнитном регистраторе 12.

Длительность служебного интервала определяется стробирующим импульсом 14, формируемым на втором - выходе устройства 13 управления и поступающим на установочный вход двоичного счетчика 9, второй управляющий вход коммутатора 2 каналов, управляющий вход логической схемы 7 выбора усиления, а также на управляющие входы ЗУ 11 и магнитного регистратора 12. Под воздействием зтого импульса вход усилителя 3 заземляется через коммутатор 2 каналов, логическая схема 7 переключается на анализ состояния выхода двоичного счетчика 9, ЗУ II устанавливается в режим записи информации, поступающей с выхода АЦП 8, а магнитный регистратор 12 прекращает запись информации на магнитную ленту.

Импульс 14 по длительности выбирается равным (N+1) периоду следова0

5

0

ния импульсов 15,, где N - число усилительных ступеней 4 усилителя 3. До прихода импульса 14 двоичный счетчик 9 находится в нулевом состоянии. Импульс 14 разрешает работу счетчика 9 в режиме счета входных импульсов 15, поступающих на его счетный вход с первого выхода устройства 13 управления. I

В первом периоде следования импульсов 15 (первый служебный такт) счетчик 9 остается в нулевом состоянии. Цод воздействием выходного сигнала счетчика логическая схема 7 формирует импульс управления, замыкающий выходной ключ 6д, при этом на информационном выходе логической схемы 7 формируется двоичный код усиления усилителя 3, определяемый номером замкнутого ключа 6 (код 0... ...0). Напряжение смещения нуля, действующее на входе уошителя 3, че- g рез замкнутый ключ 6 поступает на вход АЦП 8 и преобразуется в нем в двоичный цифровой код, который запо- нaeтcя в ЗУ 11. Адресом ячейки ЗУ I1, в которую записывается код напряжения смещения нуля на входе усилителя 3, является код усиления (0...0), поступающий с информационного выхода логической схемы 7 на адресный вход ЗУ 11.

5 Во втором служебном такте счетчик 9 переходит в состояние 0...01, логическая схема 7 формирует управляющий импульс, замыкающий выходной ключ 6 . Напряжение смещения на выходе первой усилительной ступени 4 кодируется АЦП 8 и значение кода записывается в ЗУ II по адресу 0...01. Далее процесс работы предлагаемой станции повторяется во всех последующих служебных тактах. В последнем () служебном такте счетчик переходит в состояние, соответствующее номеру последней усилительной ступени 4, и логическая схема 7 формирует управляющий импульс, который замыкает выходной ключ 6ц. Напряжение смещения нуля на выходе последней усилительной ступени Ajj кодируется АЦП 8 и значение кода записывается в ЗУ I1 по соответствующему адресу. По окончании импульса 14 счетчик 9 устанавливается в нулевое состояние. Все возможные в течение служебного интервала

0

0

5

0

5

ра замьжаемых при этом выходных ключей 6 и соответствующие им коды усиления усилителя 3 (адреса ячеек ЗУ II) для случая семиступенчатого усилителя МАРУ представлены в таблице. Таким образом, к моменту окончания импульса 14 в ячейках ЗУ 11 записываются цифровые коды напряжений смещения нуля на входе усилителя 3 и выходах его усилительных ступе- . ней 4.

рой не превышает пороговьй уровень компараторов 5, и формирует на одном из своих управляющих выходов управляющий импульс, замыкающий выходной ключ 6 этой ступени. Логическая схема 7 выбора усиления представляет собой дешифратор, который каждой комбинации сигналов на ее информационном входе ставит в соответствии определенное значение ее выходных сигналов, используемых для управления выходными ключами 6 усилителя 3. Од-

Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сей- сморазведочным станциям с большим динамическим диапазоном регистрируемых сигналов. Цель изобретения - повышение точности регистрации сейсмической информации и надежности за счет введения цифровой коррекции ухода нуля. Введение двоичного счетчика, управляющего работой логической схемы, и цифровых запоминающего и вычитающего устройств повышает точность н надежность в работе станции. 2 ил., 1 табл. S

По окончании служебного интервала 15 повременно на информационном выходе начинается рабочий интервал периода логической схемы 7 формируется код

усиления усилителя 3, соответствующий номеру замкнутого ключа 6. Номе замыкаемых выходных ключей и соответствующие им коды усиления в зави симости от состояния выходов компар торов 5 в рабочем интервале периода

квантования. С началом рабочего интервала вход усилителя 3 отключается от земли, логическая схема 7 выбора усиления переключается на анализ со- стояния выходов компараторов 5, ЗУ 11 устанавливается в релсим считывания и в магнитном регистраторе 12 разрешается запись на магнитную ленту информации, поступающей на его информа- ционные входы с информационного выхода логической схемы 7 и выхода вычитающего устройства 10.

Под воздействием очередного импульса 15 коммутатор 2 каналов подключает к входу усилителя 3 выход предварительного усилителя 1 первого сейсмического канала. Поскольку входная выборка усилителя 3 последовательно усиливается его усилительными ступенями 4i-4|,(, ее амплитуда на

Выходной сигнал усилителя 3, содержащий усиленную входную выборку и напряжение смещения нуля на выходе выбранной усилительной ступени 4, через замкнутый выходной ключ 6 поступает на вход АЦП 8, где преобразуется в цифровой двоичный код. Этот код имеет погрешность, обусловленную наличием напряжения смещения нуля на выходе выбранной усилительной ступени 4 усилителя 3. Устранение этой погрешности достигается коррекцией выходного кода АЦП 8 путем вычитания из него кода напряжения смещения нуля. Для этого выходной код АЦП 8 подается на первый вход вычитающего устройства 10, а код напряжения смещения нуля, вызьтаемый из ЗУ 11 по соответствующему данной усилительной ступени адресу, подается на его втовыходе каждой ступени тем больше, чем дальше отстоит эта ступень от входа усилителя 3. На выходе неко- 40 торой и всех последующих ступеней амплитуда выборки достигает значения, превышающего пороговый уровень компараторов 5, подключенных к их выходам, и устанавливает соответству- 45 ° образом, на выходе ющIie компараторы в состояние логичес- вычитающего устройства 10 формируется

скорректированный код выборки, не содержащий погрешности, обусловленной наличием напряжения смещения нуля на выходе выбранной для данной выборки усилительной ступени 4. Выходной скорректированный код выборки с выхода вычитающего устройства 10 поступает на первьш информационный вход магнитного регистратора I2 и записывается на магнитную ленту совместно с кодом усиления данной выборки, поступающим на второй информационный вход магнитного регистратора 12 с

кой 1, тогда как компараторы всех предыдущих ступеней остаются в состоянии логического О. Все возможные состояния компараторов 5 для случая семиступенчатого усилителя с МАРУ представлены в таблице для рабочего интервала периода квантования.

В{ пходные сигналы компараторов 5 подаются на информационные входы логической схемы 7 выбора усиления, которая определяет наиболее удаленную от входа усилителя 3 усилитель50

55

повременно на информационном выходе огической схемы 7 формируется код

усиления усилителя 3, соответствующий номеру замкнутого ключа 6. Номера замыкаемых выходных ключей и соответствующие им коды усиления в зависимости от состояния выходов компараторов 5 в рабочем интервале периода

квантования представлены в таблице.

I

Выходной сигнал усилителя 3, содержащий усиленную входную выборку и напряжение смещения нуля на выходе выбранной усилительной ступени 4, через замкнутый выходной ключ 6 поступает на вход АЦП 8, где преобразуется в цифровой двоичный код. Этот код имеет погрешность, обусловленную наличием напряжения смещения нуля на выходе выбранной усилительной ступени 4 усилителя 3. Устранение этой погрешности достигается коррекцией выходного кода АЦП 8 путем вычитания из него кода напряжения смещения нуля. Для этого выходной код АЦП 8 подается на первый вход вычитающего устройства 10, а код напряжения смещения нуля, вызьтаемый из ЗУ 11 по соответствующему данной усилительной ступени адресу, подается на его вто° образом, на выходе вычитающего устройства 10 формируется

информационного выхода логической схемы 7 выбора усиления усилителя 3

Аналогичным операциям подвергаются выборки сигналов остальных сейсмических каналов, поочередно поступающие на вход усилителя 3 с выхода коммутатора 2 каналов под воздействием последующих импульсов 15, формируемых устройством 13 управления в течение рабочего интервала данного периода квантования. В последующих периодах квантования цикл работы предлагаемой станции повторяется. Формула изобретения

Цифровая сейсмораэведочная станция, содержащая предварительные усилители, коммутатор каналов, общий дл всех каналов усилитель с мгновенной автоматической регулировкой усиления состоящий из N последовательно соединенных усилительных ступеней, N компараторов, (N-I-1) выходных ключей и логической схемы выбора усиления, аналого-цифровой преобразователь, магнитный регистратор, запоминающее устройство, вычитающее устройство и устройство управления, при этом выходы предварительных усилителей соединены с входами коммутаторов каналов, первый выход устройства управления подключен к первому управляющему входу коммутатора каналов, второй выход соединен с вторым управляющим входом коммутатора каналов, с первым входом логической схемы выбора усиления и управляющим входом магнитного регистратора, выход коммутатора каналов соединен с входом первой усилительной ступени, явля-:- ющимся входом усилителя с мгновенной автоматической регулировкой усиления, к выходу каждой усилительной ступени подключен вход соответствующего компаратора, вькод каждого ком0

5

5

0

5

0

5

паратора соединен с соответствующим входом логической схемы выбора усиления, () выходы которой соединены с управляющими входами соответствующих выходных ключей, выходы которых подключены к выходу усилителя с мгновенной автоматической регулировкой усиления, соединенному с входом аналого-цифрового преобразователя, последний выход логической схемы выбора усиления соединен с вторым информационным входом магнитного регистратора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регистрации сейсмической информации и надежности работы сейсморазведоч- ной станции, в нее введен двоичный счетчик, а запоминающее и вычитающее устройства выполнены в цифровом виде, причем информационный вход первого выходного ключа подключен к входу усилителя с мгновенной авто- ма- ической регулировкой усиления, информационные входы остальных выходных ключей соединены с выходами соответствующих усилительных ступеней, счетный и установочный входы двоичного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам устройства управления, а выход счетчика соединен с последним входом логической схемы выбора усиления, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к перв-ому входу вычитающего устройства и к информационному входу запоминающего устройства, адресный вход которого соединен с последним выходом логической схемы выбора усиления , а управляющий вход подключен к второму выходу устройства управления, выход запоминающего устройства соединен с вторым входом вычитающего устройства, выход которого подключен к первому информационному входу магнитного оегистратора.

Примечание. Х- безразличное состояние компаратора.

Г

°s

6oJ6i ff2

й-й;

15

2

Фиъ.1

Фиг,. 2