Цифровой измеритель разностей моментов вступления сейсмической волны Советский патент 1988 года по МПК G01V1/00 

со

00

со

1чЭ

4

СО

Изобретение относится к сейсмологии и прогнозу землетрясений и может быть использовано для определения местоположения источника колебаний, находящегося в земной коре.

Целью изобретения является повышение достоверности получаемой информации за счет возможности диагностиро- -вания состояния устройства.

На чертеже изображена структурная схема цифрового измерителя разностей моментов вступления сейсмической волны.

Устройство содержит последовательно соединенные усилители .,..., 1 .3.,, , ., 1 .п, двухполупериодные выпрямители 2,l,...,2.i,,..,2,n, пороговые элементы 3,I,...,3.i,..,,З.п, триггеры 4.1,...,4.i,...,4.п, схемы 5.1,...,5.i,..,,5.n совпадения и

счетчики 6.1,...,6.16.П, причем

счетчик 6.1 является соответствующим цифровым выходом устройства, первую схему 7 сборки, входы которой соеди - нены с вторыми выходами триггеров 4.1,,t.,4.i,...,4,n каждого канала и с входами соответствующих индикаторов 8.1,,..p8.i,...,8.n, а выход - с первым входом триггера 9 пуска, выход которого подключен к вторым входам схем 5.,,..,5.i,,.,,5,n совпадения каждого канала, третьи входы которых объединены и подключены к выходу коммутатора 10, кварцевый генератор- 11 импульсов, выход которого через делитель 12 частоты соединен с информационными входами коммутатора 10, группа управляющих входов которого подключена к установочному входу 13 устройства, вторую схему 14 сборки, входы которой соединены i выходами переполнения счетчиков 6,l,...,6.is .,,,6,п каждого канала, формирова-и тель 13 импульса Сброс, установленный в цепи сброса (установки) в исходное положение триггеров 4,1,,.,, 4.is.,,,4pn и счетчиков 6,1,.,., 6.i,,,.f6,n каждого канала, третью схему 16 сборки, выходы которой сое- динены с выходами формирователя 15 импульса Сброс и второй схемы 14 сборки, а выход - с вторым входом триггера 9 пуска, и схему 17 совпа- дения, входы которой соедине1-1ы с вторыми выходами триггеров 4,1,,.,, - 4.1,,..,4.п каждого канала, а выход, через формирователь 18 импульса

Считывание является импульсным выходом устройства.

Цифровой измеритель разностей мо- ментов вЬтупления сейсмической волны работает следующим образом.

В исходном состоянии измерителя все триггеры 4.1,.,,,4,п находятся в положении О, схемы 5,1,.,,,5,п совпадения закрыты (потенциалом низкого уровня О, снимаемого с одиночного выхода триггера 9 пуска), счетчики 6,1,,.,,6,п обнулены, индикаторы 8,1,,.,,8,п, подключенные к единичным выходам канальных триггеров 4.1,,.,,4,п, не светятся. Такое состояние обеспечивается при нажатии кнопки в формирователе 15 импульса Сброс, который формирует одиночный

импульс, поступающий на соответству- юпще входы канальных триггеров 4,1,,,.,4.п и счетчиков 6,1,,.,,6.п непосредственно, а на вход установки О триггера 9 пуска - через третью

схему 16 сборки.

Сигнал с сейсмоприемника, появляющийся при вступлении сейсмической волны, подается на вход соот ветству- ющего канала цифрового измерителя,

усиливается усилителем 1,1 и поступает на двухполупериодный выпрямитель 2.1. С выхода выпрямителя снимается и подается на пороговый элемент 3.1 сигнал, форма которого исключает

. влияние на работу устройства знака первого вступления сейсмической волны. Пороговьш элемент, выполненный, например, с виде триггера Шитта, срабатьгоает при превьшении указанным

сигналом некоторого порогового уровня, величина которого выбт рается с учетом уровня сейсмического фона, Первым же перепадом потенциала О на выходе порогового элемента, сработавшего первым (допустим это элемент 3.1 первого канала), триггер 4.1 устанавливается в положение 1, при этом на его единичном вьрсоде появляется потенциал высокого уровня I,

который вызывает свечение соответствующего индикатора 8.1 на основе фотодиода с управляющим транзистором в ключевом режиме. Одновременно этот же потенциал через первую схему 7

сборки запускает триггер 9 пуска, на единичном выходе которого появляется потенциал высокого уровня 1, который подается на первые управляющие входы схемы 5.1 совпадения (вторые

управляющие входы этих схем связаны с нулевыми выходами канальных триггеров 4.1,.1.,4.п) и разрешает прохождение счетных импульсов с выхода коммутатора 10 на соответствующие счетчики 6.2,..,,6,п, исключая счетчик 6.1, так как на втором управляю-- щем входе схемы 5.1 совпадения устанавливается после срабатывания триггеца 4.1 потенциал низкого уровня . О, блокирующий эту схему. Начинается цикл измерения временных интервалов ut, - Л t 4.

Делитель 12 частоты (выполненный, например, в виде цепочки последова- тельно) соединенных счетных триггеров) формирует из импульсов генератора 11 , следующих с частотой f , ряд последовательностей счетных импульсов

ЕО to Jn o m

с частотами

to

4

Выбор

последовательности счетных импульсов с требуемой частотой, зависящей от точности измерения и диапазона изменения ut, - Ut, осуществляется путем подачи трехразрядного двоичного кода соответствующего этой частоте, на установочный вход 13 устройства и с не- го - на группу управляющих входов коммутатора 10, который и пропускает на схемы совпадения указанную последовательность импульсов.

Допустим, что при фиксации вступления сейсмической волны следующий приемником сигнал с ег о выхода прищел на вход второго канала цифрового из-f мерителя и после усиления усилителем 1.2 и двухполупериодного выпрямле- кия вьшрямителем 2.2 вызвал срабатывание порогового элемента: 3.2. Первым же перепадом потенциала . на выходе указанного.порогового элемента устанавливается в положение 1 триггер 4.2, при этом на его единичном выходе появляется потенциал вы- сокого уровня 1, который вызывает свечение индикатора 8.2. Вместе с

тем, потенциал низкого уровня О с нулевого выхода триггера блокирует схему 5.2 совпадения, которая до этого пропускала .счетные импульсы с выхода коммутатора 10 на счетчик 6.2, - и в счетчике 6.2 фиксируется код, пропорциональный ut, т.е. разности моментов вступления сейсмической волны на соответствующие приемники колебаний.. В остальных каналах последова

5

Q

0 5

0

5

тельность операций аналогична рассмотренной. При срабатывании порогового элемента 3.1 (1 3,,..,п) устанавливается в положение 1 триггер 4.1, высвечивается индикатор 8.1, блокируется схема 5.1 совпадения и фиксируется код в счетчике 6,1.

Нормальному функционированию измерителя соответствует последовательная установка в положение 1 всех канальных триггеров, высвечивание всех индикаторов (что используется для контроля правильности работы устройства) и появление потенциала высокого уровня 1 на выходе схемы 17, подключенной к единичным выходам канальных триггеров. По перепаду на выходе указанной схемы формирователь 18 формирует короткий импульс Считывание, который используется для перезаписи кодов N/it,- Nut, зафиксированных в счетчиках (N - скорость поступления импульсов). В исходное состояние устройство приводится импульсом Сброс формирователя 15 или же импульсом, поступающим извне по окончании цикла опроса его входных регистров.

В устройстве предусмотрена возможность диагностирования одиночных сбоев, возникающих по следующим причинам: ложное срабатывание порогового элемента в одном из каналов (например, в результате действия импульсной помехи); несрабатывание какого-либо порогового элемента (например, из-за отказа предвключенных элементов канала, в котором он установлен), В первом случае (ложное срабатывание порогового элемента, например, 3.1) будут установлены в положение 1 триггеры 4.1 и 9 и синхронно начнут заполняться (до переполнения) канальные счетчики 6.2,,.,,6.п (за исключением 6,1), при этом ближайший импульс переполнения счетчика, пройдя через схемы 14 и 16 сборки, вернет триггер 9 пуска в исходное положение О (заполнение счетчиков счетными импульсами прекращается, так как схемы 5.,,,,5.п совпадения блокируют ся), канальный триггер 4. 1 остается в положении 1 (все остальные канальные триггеры находятся в О) и по светящемуся индикатору 8.1 оператор может выявить причину сбоя (ложно сработал иороговьй элемент первого канала) и повторить измерение. Во

втором случае (несрабатьшание какого- либо порогового элемента, например 3.2) все каналы функционируют нормально (срабатывают пороговые элементы, устанавливаются в положение I канальные триггеры и т.д.)| за исключением одного - с несработавшим по- роговым элементом. Здесь триггер 4.2 не будет установлен в положение 1, счетчик 6.2 переполнится и импульс переполнения с его выхода, пройдя через схемы 14 и 16 сборки, вернет триггер 9 пуска в исходное положение О. Таким образом, только один из индикаторов (а именно 8.2, связанный с триггером 4.2) не будет светиться что укажет оператору на причину сбоя (не сработал пороговый элемент второго канала), локализует место сбоя (усилитель, двухполупериодный выпрямитель или пороговый элемент второго канала) и позволит оперативно устранить неисправность. В обоих случаях, очевидно, импульс Считывание не будет сформирован, так как не срабатывает схема 17 совпадения.

Формула изобретения

Цифровой измеритель разностей мо- ментов вступления сейсмической вол- ны, содержащий не менее двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя, двух- полупериодного вьшрямителя, порого- вого элемента, триггера, схемы совпадения и счетчика, выход которого является соответствующим цифровым выходом устройства, первую схему сборки, входы которой соединены с вторыми выходами триггеров каждого канала а выход - с первым входом триггера пуска, выход которого подключен к вторым входам схем совпадения каждого канала, третьи входы которых объединены и подключены к выходу коммутатора, генератор импульсов, выход которого через делитель частоты соединен с информационными входами ком-.; мутатора, вторую схему сборки, входы которой соединены с выходами переполнения счетчиков каждого канала, и формирователь импульса Сброс, установленный в цепи сброса в исходное положение триггеров и счетчиков каждого канала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности получаемой инфод мации за счет диагностирования состояния устройства, в каждый канал введен индикатор, а также введены формирователь импульса Считывание, третья схема сборки и совпадения, причем входы третьей схемы сборки соединены с выходами второй схемы сборки и формирователя импульса Сброс, а выход - с вторым входом триггера пуска, входы дополнительной схемы совпадения соединены с вторыми выходами триггеров каждого канала и входами соответствующих индикаторов, выход через формирователь импульса Считывание - с импульсным выходом устройства, установочный вход которого связан с группой управ- яющих входов коммутатора.

Считы8.

Изобретение относится к сей смо- логии и прогнозу замлетрясений и может быть использовано для определе- 1ШЯ местоположения источника колебаний, находящегося в земной коре. Целью изобретения является повышение достоверности получаемой информации за счет диагностирования состояния устройства. Для этого в цифровой измеритель дополнительно введены формирователь импульса считьшания, индикаторы по числу каналов, схемы сборки и совпадения, что позволяет осуществлять коаксиальную диагностику сбоев. 1 ил. с (Л