Устройство для возбуждения сейсмических колебаний Советский патент 1988 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к невзрывно сейсморазведке и может быть применено при контроле качества возбуждения дополнительных импульсных последо- вательностей источником сейсмических колебаний.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На фиг. приведена структурная схема устройства для возбуждения сейсмических колебаний; на фиг.2 - временные диаграммы, объясняющие запись магнитным регистратором сигналов приемника колебаний; на фиг.З - временные диаграммы, объясняющие определение качества возбуждения дополнительных импульсных последовательностей.

Устройство для возбуждения сейс- мкческих колебаний содержит источник 1 сейсмических колебаний, состоящий из исполнительного механизма 2, программного блока 3 управления источника, блока 4 синхронизации источни- ка, приемника 5 колебаний, блок 6 коммутации, состоящий из ключей 7- 10, магнитный регистратор 11, блок 12 синхронизации регистрации, датчик 13 опорного напряжения, блок 14 детектирования и усреднения, компаратор I5 и блок 16 управления контролем .

Блок 16 управления контролем содержит счетный триггер 17, элементы 18-21 совпадения, элемент ИЛИ 22, генератор 23 опорных импульсов, двоичный счетчик 24 импульсов, RS-триг- геры 25 и 26 и одновибратор 27.

На фиг.2 показаны командные им- пульсы 28, выдаваемые блоком 4 синх- 1)онизации источниками блоком 12 синхронизации регистрации в момент начала излучения импульсной последовательности, сигналы 29 отметок момен- гов излучения импульсов источником сейсмических колебаний, формируемые генератором 23 опорных импульсов, импульсы 30, зарегис рированные при емником.5 колебаний при возбужде- НИИ источником 1 сейсмических колебаний первой и второй дополнительной последовательности, состоящей из четырех импульсов, сигнал 31 на выходе счетного триггера 17, сигнал 32 на выходе (n-l)-ro триггера счетчика 24 импульсов (п ), где N - число импульсов в последовательности, сигнал 33 на вькод п-го

триггера счетчика 24 импульсов, сигнал 34 на выходе (п+1)-го триггера счетчика 24 импульсов, сигнал 35 разрешения регистрации сигналов приемника 5 колебаний без инвертирования, снимаемый с выхода RS-триггера 25, сигнал 36 разрещения регистрации сигналов приемника 5 колебаний с инвертированием, снимаемый с выхода RS-триггера 26, сигнал 37 запрета записи магнитньм регистратором 11, сигнал 38, соответствующий nejpBOMy интервалу записи сигналов, зарегистрированных приемником 5 колебаний, сигнал 39, соответствующий второму интервалу записи сигналов, -зарегистрированных приемником 5 колебаний, сигнал 40 разрешения обработки записанных сигналов магнитньт регистрато- ром 11, выдаваемый с выхода элемента 20 совпадения.

На фиг.З показаны временные диаграммы сигнала 41, записанного магнитным регистратором I1 во время первого интервала записи, сигнала 42, записанного магнитным регистратором 11 во время второго интервала записи, сигнала 43, полученного на выходе магнитного регистратора 11 при одновременном считьшании с ленты магнитного регистратора 11 сигналов 41 и 42 и их суммировании, сигнала 44, полученного после детектирования в блоке 14 детектирования и усреднения, сигнала 46 на выходе датчика 13 опорного напряжения, сигнала 47 на выходе компаратора 15.

В устройстве контроля качества возбуждения сейсмических колебаний программный блок 3 управления источника содержит источник командных импульсов (блок 4 синхронизации источника , электронный ключ, генератор постоянной частоты, счетчик импульсов, щифратор, блок контроля информации и блок контроля возбуждения.

При поступлении командных импульсов от блока 4 синхронизации источника программный блок 3 управления источника формирует первую и вторую дополнительные последовательности.

Блок 4 синхронизации источника и блок 12 синхронизации регистрации реализованы при помощи системы синхронизации возбуждения ССВ-1. Блок 12 синхронизации регистрации содержит

шифратор, состоящий из генератора стабилизированной частоты делителей частоты на 6,8,10 и 16, схемы установки и схемы автоматики, схему запуска счетного регистра, счетный регистр и радиостанцию. Шифратор блока,12 формирует код команды Начало отсчета, осуществляет манипуляцию поднесущей соответственно коду команды Начало отсчета, выдает сигнал Командная отметка момента на магнитный регистратор 11 с определенной задержкой относительно команды Начало отсчета и управ- ляет сбросом (установкой в О). Установка происходит при включении питания и при окончании рабочего цикла схемы шифраторов (в момент: вьщачи сигнала Командная отметка мо мента на магнитный регистратор 11). Схема запуска счетного регистра служит для разрешения прохождения тактовой частоты на счетньй регистр. Счетный регистр предназначен для органи зации цикла работы шифратора. Автоматика шифратора формирует импульсы запуска и управления работой радиостанции блока 12 синхронизации регистрации..

Блок 4 синхронизации источника содержит дешифратор,. состояш,ий из генератора стабилизированной частоты делителей частоты на 6 и 8, счетчика, схемы Запуска счетчика, схемы установки О и схемы автоматики. Схема автоматики дешифратора управляет работой радиостанции. Схема запуска счетчика служит для разрешения прохождения тактовой частоты на счетчик после вьщеления сигнала Начало отсчета. Счетчик подсчитьшает тактовые импульсы и через определенное время, устанавливаемое способом под- ключения выходов счетчика к схеме совпадений, выдает команду на инициирование возбуждения. Схема установки О выдает сигнал установки в О после подачи команды на инициирование возбуждения сейсмических колебаний и при включении питания.

В качестве приемника 5 колебаний используется акселерометр. Блок 6 коммутации реализован на аналоговых коммутаторах.

Магнитный регистратор 11 выполнен на базе канала вертикального време5 0 5 0

Q c

5

0

5

ни сейсмостанции, включающего усилитель записи, магнитный регистратор и усилитель воспроизведения. Усилитель записи служит для усиления сигналов от приемника 5 колебаний до величины, достаточной для записи на магнитную ленту. Усилитель записи состоит из входного трансформатора, ступенчатого делителя напряжения и усилительной ячейки, нагруженной на магнитную головку. Магнитный регистратор осуществляет при noMomji магнитной головки запись сигналов усилителя записи на установленную на вращающемся барабане магнитную ленту. Магнитный регистратор состоит из барабана, привода барабана, блока магнитных головок и устройства для перемещения. Информация, записанная магнитным регистратором 11 , считьтается при помош усилителя воспроизведения, представляющего собой усилитель с цепями коррекции, обеспечивающими равномерную широкополосную сквозную частотную характеристику магнитного регистратора без завала низких частот и подъема высоких частот сигналов.

Датчик 13 опорного напряжения представляет собой резистивный делитель напряжения.

Блок 14 детектирования и усреднения содержит два детектора, три интегратора и сумматор.

Генератор 23 опорных импульсов состоит из высокостабильного генератора импульсов, элемента совпадения и RS-триггера, выход которого подключен к одному из входов элемента совпадения, к второму входу которого подключен выход высокостабильного генератора импульсов, при этом выход элемента совпадения является выходом генератора 23 опорных импульсов, а входы генератора 23 подключены к установочным входам RS-триггера.

Устройство контроля качества возбуждения сейсмических колебаний работает следующем образом.

Дпя осуществления подачи управляющего сигнала с программного блока 3 управления источника на исполнительный механизм 2 оператор устанавливает шифратор блока 12 синхронизации регистрации в автоматический режим работы, при этом начинает передаваться поднесущая подготовки с частотой 1 кГц в течение времени не хе- нее 5с. С магнитного регистратора 11

15

51383244

подается на шифратор блока 12 синхронизации регистрации команда Пуск, по которой начинает передаваться методом манипуляции поднесущей код приведения к началу отсчета. Манипуляция: поднесущей осуществляется часто той 1,6 и 2,666 кГц. После окончания: передачи кодовой посылки передается сигнал Разрешение исполнения частотой 2,0 кГц. Дешифратором блока 4 синхронизации источника при пра- приеме кодовых посылок и сигнала Разрешение исполнение че- pesi 204 мс после команды Пуск будет выделена команда Начало отсчета по которой будет запущен счетчик. Через 576 мс после подачи команды Пуск шифратором блока 12 синхрони- задаи регистрации сформируется импульс Командная отметка момента (фиг.2, командный импульс 28), кото- рьй передается на магнитный регистратор 11 для включения записи. Счет- чик дешифратора блока 4 синхронизации источника также в этот момент выдает командный импульс на запуск программного блока 3 управления источником сейсмических колебаний (фиг.25 импульс 28). При этом схемами автоматики блока 4 синхронизации источника и блока 12 синхронизации регистрации они будут установлены в исходное состояние и начинается передача с шифратора блока 12 синхрони-,c за1ши регистрации поднесущей подготов - ки для обеспечения возможности подачи новой команды Пуск.

20

25

30

ле ги по пр ся во

10 но

пе пу си ко ин N ст ти ле по ро

пе с зу по ля ко ми до ге ка ма пу си ве щи в ет ща ис с мо I

Вьщеленные первый и второй командные импульсы (фиг.2, импульс 28) блоком 4 синхронизации источника запускают программньй блок 3 управления источника, которое вырабатьшает на первый командный импульс уп{ авляю- щий сигнал для генерирова:ния исполнительным механизмом источника последовательности, например, состоящей из четьфех импульсой .+1, +1, +1,-1, а на второй командный импульс вырабатывает последовательность, например, состоящую также из четырех импульсов +1, +1, -1, +1. Во время возбуждения указанных дополнительных последовательностей механические колеба1гая преобразовьтаются в элект- ри ческне при помошд приемника 5 колебаний (акселерометра), установленного на опорный плите источника 1.

Зарегистрированные приемником 5 колебания записьшаются магнитным регистратором 11 на магнитную ленту фиг.2, импульс 30). При этом с помощью блока 6 коммутации сигналы приемника 5 колебаний регистрируются без изменения полярности на первом временном интервале длитель- ;

ностью N Т„, где

Т - -п

длительность

периода следования сейсмических импульсов в последовательности (фиг.З, сигнал 41), а сигналы приемника 5 колебаний на первой половине второго интервала записи длительностью N-T,/2 записьшаются магнитным регистратором 11 без изменения полярности (фиг.З, сигнал 42). Для осуществу-. ления такого метода регистрации используется блок 16 управления контролем, на вход которюго поступают

c

5

0

0

5

0

5

первый и второй командные импульсы с магнитного регистратора 11. В результате счетный триггер 17 выдает по следовательность импульсов, позволяющих определить четкость и нечеткость излучаемых источником 1 сейсмических колебаний импульсных последовательностей (фиг.2, сигнал 31), генератор 23 опорных импульсов запускается при поступлении каждого командного импульса и генерирует импульсную последовательность (фиг.2, сигнал 29), в которой импульсы соответствуют моментам подачи управляю- сигналов на излучение источником 1 сейсмических импульсов. Поскольку в исполнительном механизме существует задержка на срабатывание, изменяющаяся в процессе эксплуатации, то источником 1 генерируются импульсы с некоторой задержкой относительно момента подачи управляющих сигналов (фиг.2, сигналы 29 и 30). I

При помощи блока 16 управления контролем формируются первый и второй интервалы записи (фиг.2, сигналы 38 и 39), сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в прямой полярности (фиг,2, сигнал 35), сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в инверсной полярности (фиг.2, с 1гнал 36) и сигнал запрета записи сигналов на ленту магнитного регистратора 11 (фиг.2, сигнал 37). Данные сигналы формируются следующим образом. В момент поступления командного импульса

с магнитного регистратора 11 на блок 16 управления контролем генератор 23 начинает выдавать импульсы, которые подсчитываются счетчиком 24 им- пульсов, при этом будут получены импульсы на выходе первого триггера (фиг.2, сигнал 32), второго триггера (фиг.2. сигнал 33) и третьего триггера (фиг.2, сигнал 34). При появлении сигнала на выходе третьего триггера генератор 23 опорных импульсов останавливается и импульсы на его выходе прекращают появляться (фиг.2, сигнал 29). При помощи RS-триггера формируется сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в прямой полярности (фиг.2 сигнал 35), при этом в единичное состояние RS-триггер 25 устанавливает- ся первым командным импульсом, получаемым на выходе элемента 19 совпадения, или импульсом с выхода второго триггера счетчика 24 импульсов прошедшим через элемент 21 совпаде- ния. В нулевое состояние RS-триггер 25 возвращается сигналом с выхода третьего триггера счетчика 24 импульсов (фиг.2,сигнал 34). Выходной сигнал с RS-триггера 25 (фиг.2,сиг- нал 35) поступает на управляющие входы ключей 7 и 9, что позволяет провода связи-приемника 5 колебаний подключить к входу магнитного регистратора 11 в прямой полярности. При помощи RS-триггера 26 формируется сигнал разрешения записи сигналов приемника 5 колебаний в инверсной полярности (фиг.2, сигнал 36), при этом в единичное состояние RS-триг- гер 26 устанавливается вторым командным импульсом, получаемым на выходе элемента 18 совпадения, а установка в нулевое состояние RS-триггера 26 осуществляется сигналом с вы- хода второго триггера счетчика 24 импульсов (фиг.2,сигнал 33). Сигнал с выхода RS-триггера 26 (фиг.2, сигнал Зб) поступает на управляющие входы ключей 8 и 10 для их включения, при этом линии связи приемника 5 колебаний к входу магнитного регистратора I1 подключаются в обратной полярности.

Сигналы, зарегистрированные прием НИКОМ 5 колебаний при излучении источником 1 сейсмических колебаний первой и второй дополнительной после

0 5 0 5 О Q

-

5

довательности, записываются магнит- регистратором 1 1 в течение двух временных инте13валов, равных N--TJ, (в рассматриваемом примере N 4, фиг.2, сигналы 38 и 39). Для этого в магнитном регистратоое 11 с усилителя записи сигнал (фиг.З, сигнал 41) поступает на магнитную головку, с помощью которой записывается на первую дорожку, занимающ- то, например 1/2 ширины магнитной ленты. Дпя этого магнитная головка при записи на первом временном интервале (фиг.2J сигнал 38) смещается вверх таким образом, чтобы запись сигналов на ленту производилась только 1/2 верхней части ширины магнитной ленты, а при записи на втором временном интервале длительностью N--Tp (фиг.2, сигнал 39) магнитная головка смещается вниз таким образом, чтобы запись сигналов (фиг.З, сигнал 42) на ленту производилась только на вторую дорожку, занимающую, например, 1/2 ширины магнитной ленты нижней ее части. Поскольку длительность импульсных последовательностей излучаемых источником 1 сейсмических колебанр1й может быть различной, то на магнитной ленте в течение временных интервалов, формируемых одно- вибратором 27 (фиг.2. сигнал 37), запись сигналов не производится, при этом магнитная лента возвращается в исходное положение за счет дальнейшего движения кольца магнитной ленты и останавливается до подачи следующего командного импульса. Вследствие этого запись сигналов приемника 5 колебаний на втором временном интервале будет происходить на том же участке магнитной ленты, что и во время первого временного интервала, но на второй дорожке, расположенной ниже первой. Это позволяет при одновременном воспроизве-. дении сигналов, записанных на первой и второй дорожках, сложить сигналы, записанные на них. Воспроизведение записанных сигналов произво- дится-при выдаче импульса с элемента 20 совпадения (фиг.2, сигнал 40) на магнитный регистратор 11, при этом размещение магнитной головки регистратора 11 осуществляется таким образом, что считываются одновременно сигналы с первой и второй дорожки. На вь1ходе усилителя воспро

изведения магнитного регистратора 1 1 получаются сигналы, показанные на фиг.З (сигнал 43). В блоке 14 детектирования и усреднения данные сигналы детектируются (фиг.З, сигнал 44) и усредняются (фиг.З, сигнал 45). Сигнал с выхода блока 14 детектирования и усреднения поступает на первый вход компаратора 15, на второй вход которого подается сигнал с выхода датчика 13 опорного напряжения (фиг.З, сигнал 46), где они в компараторе 15 сравниваются. В момент превышения сигналом с выхода блока 14 детектирования и усреднения (фиг.З, сигнал 45) опорного напряжения (фиг.З, сигнал 46), выдаваемого датчиком 13 опорного напряжения, компаратором 15 выдается сигнал (фиг.З, сигнал 47) на магнитный регистратор 1 для включения индикации и сигнализации о некачественном воз- букдении дополнительных импульсных последовательностей. При этом накопленная сейсмическая информация магни ньЕч регистратором 1 1 в обработку не передается.

Устройство применимо для различной длительности дополнительных последовательностей. Длительность последовательностей ограничивается только допустимым временем магнитной регистрации.

Формирование опорного напряжения производится резистивным делителем датчика 3, на которьй может подаватся постоянное напряжение или напряжение, полученное на основании усреднения сигналов, зарегистрированных приемником 5 колебаний. Второй метод формирования опорного напряжения имеет преимущество, так; как при этом автоматически учитьшаются условия возбуждения сейсмических колебаний, например изменение свойств грунта на профиле наблюдений. Формирование погрешности в виде среднего напряжения из сигналов отклонения последовательностей друг от друга позволяет производить эффективную оценку качества возбуждения различной длительности дополнительных последовательностей в процессе ведения сейсморазведочных работ.

Устройство позволяет повысить надежность работы за счет упрощения его реализации, так как используемый метод контроля не требует вьшол

10

5

0

5

0

0

5

5

0

5

нения операций свертки ут ножения опорного (управляющего) сигнала и зарегистрированного контрольного сигнала источника.

Формула изобретения

1. Устройство для возбуждения сейсмических колебаний, содержащее источник сейсмических колебаний, состоящий из исполнительного механизма, программного блока управления и блока синхронизации источника, приемник колебаний, магнитньй регистратор, блок синхронизации регистрации и компаратор, причем выход блока синхронизации источника связан с входом программного блока уп15авления источника, выход блока синхронизации регистрации связан с первым управляющим входом магнитного регистратора, а выход компаратора подключен к второму управляющему входу магнитного регистратора, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности устройства,в него введены блок коммутации, состоящий из четырех ключей, датчик опорного напряжения, блок детектирования и усреднения и блок управления контролем, первый выход которого подключен к объединенным з равляющим входам первого и третьего ключей, второй выход блока управления контролем подключен к объединенным управляющим входам второго и четвертого ключей, первый выход приемника колебаний связан с объединенными входами первого и второго ключей, второй выход приемника колебаний связан с объединенньми входами третьего и четвертого ключей, выходы первого и четвертого ключей объединены и подключены к первому информационному входу магнитного регистратора, второй информационный вход которого связан с объединенными выходами второго и третьего ключей, информационный выход магнитного регистратора связан с входом блока детектирования и усреднения, входы компаратора соединены с выходами датчика опорного напряжения и блока детектирования и усреднения, управляющий выход магнитного регистратора связан с входом блока управления контролем, третий и четвертьй вьпсоды которого связаны соответственно с третьим и четвертым управляющими входами магнитного регистратора.

2. Устройство по п.1, о т л и- чающееся тем, что блок управления контролем содержит счетный триггер, четьфе элемента совпадения, элемент ИЛИ, генератор опорных импульсов, двоичный счетчик импульсов, два RS-триггера и одновибратор, вход блока управления контролем подключен к тактовому входу счетного триггера, входу установки в О двоичного счетчика импульсов, первому управляющему входу генератора опорных импульсов и к одному из входов первого и второго элементов совпадения, прямой вы- ход счетного триггера связан с вторым входом первого элемента совпадения, инверсный выход счетного триггера подключен к второму входу первого элемента совпадения, к первым входам третьего и четвертого элементов совпадения, вход установки в единичное состояние первого RS-триггера соединен с выходом элемента

ИЛИ, первый вход которого связан с выходом второго элемента совпадения,

а второй вход соединен с выходом четвертого элемента совпадения, второй вход которого объединен с входом установки в нулевое состояние второго RS-триггера и подключен к первому выходу двоичного счетчика импульсов, второй, выход которого связан с входом установки в нулевое состояние первого RS-триггера, вторьм входом третьего элемента совпадения, входом одновиб- ратора и вторым управляющим входом генератора опорных импульсов, выход которого связан с тактовым входом двоичного счетчика импульсов, выход первого элемента совпадения связан с входом установки в единичное состояние второго RS-триггера, а инверсный выход одновибратора связан с . третьим входом третьего элемента совпадения .

Изобретение относится к невзрьш- ной сейсморазведке и может.быть применено при контроле качества возбуждения дополнительных импульсных последовательностей источником сейсмических колебаний. Цель изобретения - повьшение надежности работы устройства. В устройстве проводят контроль качества возбуждения сейсмических колебаний. В процессе работы подают управляющий сигнал на источник сейсмических колебаний, возбуждают источником сейсмических колебаний сигнал, изменяющийся по заданному управляющим сигналом закону, преобразовьшают механические колебания в электрические приемником колебаний, установленным на опорной плите источника. Производят запись принятых .акселерометром сигналов и формируют опорный сигнал. Вьшолняют запись зарегистрированных приемником колебаний сигналов на двух одинаковых временных интервалах, каждьй из которых не превышает длительности NT, где N - число импульсов в дополнительной последовательности, Т - период излучения импульсов в последовательности. При этом для получения результирующей записи вычитают одну из полученных записей из другой на первой половине интервала записи, не превышающего длительности N Tji/2, и суммируют одну с другой записи на второй половине интервала записи, не превышающего длительности . Определяют среднее значение продетек- тированного сигнала результирующей записи Производят его сравнение с опорным сигналом и при превьш1ении средним значением сигнала результирующей записи опорного сигнала выдают сигнал на сейсмостанцию для исключения зарегистрированной информации из обработку, 1 ЗоП. ф-лы, 3 ил. € (Л

фиг.1

Фиг.2.