Устройство для регистрации сейсмической информации в цифровом виде на акваториях Советский патент 1988 года по МПК G01V1/22 

Изобретение относится к технической физике, в частности к техническим средствам для проведения .морских геофизических исследований. Цель изобретения - повышение производительности работ за счет диагностического тестирования.

На фиг.1 показана функдиональная схема цифровой пьезосейсмометричес- кой косы; на фиг.2 - пример выполнения устройства уплотнения и регенерации ; на фиг.3 - пример выполнения декодирующего устройства; на фиг.4 - временные диаграммы работы устройст- ва.

Многоканальная цифровая пьезосейс мометрическая коса (фиг.1) содержит в калодом канале буксируемой части.за полненную жидким диэлектриком, напри мер, соляровым маслом шланговую секцию 1 и электронный модуль 2, соединенные между собой герметизированным электроразъемом.3, Внутри полости шланговой секции находятся соответст вующие ее длине .отрезки 4 линии пере дачи даннь х, отрезки 5 линии синхронизации и отрезки 6 линии управления а та. по меньшей мере одно последо нательное соединение пьезоэлектричес кого гидрофона 7 с активным полосовым фильтром 8 и электровозбудитель 9 низкочастотных упругих волн, который может быть выполнен различным об разом, например, на основе магнито- стриктора, электродинамического преобразователя или биморфного изгибно- колебательного пьезоэлемента. Согласование с источник-ом сигналов в зависимости от типа электровозбудителя обеспечивается согласующим устройством 10 (усилитель тока или напряжения) .

Каждый электронный модуль 2 содержит од.нонаправленный коммутатор 1 1 с сигнальными входами 12 и 13, а так же управляющим входом 14, усилитель 15 напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, блок уплотнения 17 и блок регенерации, схему 18 восстановления и импульсов типа реге нератора, двухвходовой дизъюнктор 19 триггер 20, дискриминатор 2 импульсов по длительности и- декодирующее устройство 22 типа преобразователя последовательного кода в электрическое напряжение постоянного тока. В наборной части коса оканчивается цифровым приемным устройством 23, к сиг

20

25

30

.1015

40

ее 35

45

50

нальном-у входу которого подключены отрезки 4 линии передачи данных, а также синхронизатором 24 и цифровым генератором 25 тест-сигнала, которые подключены к отрезкам линии 5 синхронизации и отрезкам 6 линии управления через двунаправленный трехпо- зиционный коммутатор 26, который содержит трехпозиционные ключи (электронные или релейные) 27 - 30, выходы которых подключены к схемам 31 и 32 объединения сигналов.

Структурное построение и электронная реализация блока 17 уплотнения и регенерации известны и поясняются фиг,2, где пара 33 и 34 - вход-выход блока 17 для соединения отрезков 4 линии передачи данных соседних шланговых секций 1, пара 35 и 36 вход- выход блока 17 для соединения отрезков 5 линии синхронизации соседних шлангбвых секций. Вход 37 служит для приема результата кодирования сигнала от АЦП 16 по трактирующим импульсам (Т) на трактирующем выходе 38 блока 17 или на выходе дискриминатора 21. Ввод упомянутых импульсов на тактирующий вход 39 (АЦП) осуществляется через дизъюнктор 19. Блок 17 содержит (фиг.2) двухвходовую собирательную схему - регенератор 40, схему 41 сигнатурного разделения сигналов, устройство 42 задержки, формирователь 43 импульса отрицательной по- лярности с выхода 47, схему 44 сигнатурного объединения сигналов, формирователь 45 импульса положительной полярности с- выхода 48, циклический преобразователь 46 параллельного кода АЦП 16 в последовательный код для уплотнения сигналов в линию передачи, выходы 47 и 48 схемы 41 сигнатурного разделения сигналов.

Декодирующее устройство 22 выполнено, например, в виде (фиг.З) схемы 49 сигнатурного разделения сигналов по отрицательной полярности на выходе 47 и по положительной полярности на выходе 48, сдвигающего регистра 50, ЦАП 51 и инвертора 52 полярности импульса. При этом схемы 41 и 49 сигнатурного разделения сигналов однотипны, а схемы 44,31 и 32 сигнатурного объединения сигналов также однотипны и известны по схемотехническому выполнению.

На фиг.4 показаны сигналы: 53 - на выходе схемы 31 в режимах Работа

и Контроль-, 54 - на выходе схемы 32 в режиме Контроль-1 на выходе схемы 31 7 режиме Контроль-2, 55 - импульс запуска (3) на выходе схемы 31 в режиме Контроль 2 и 56 - код выборки тест-сигнала с задержанным на время тактовым импульсом в режиме Контроль-2.

Цифровой генератор тест-сигналов может быть выполнен различным образом, например, в виде последовательного соединения генератора синусо- идальных сигналов, аналого-дифрового преобразователя и сдвигающего регист ра для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный. Известны технические средства управления частотой и амплитудой выходного синусоидального сигнала соответст вующего генератора (депи синхронизации и питания,,несущественные для пояснения принципа работы изобретения, не показаны).

Многоканальная цифровая пьезосейс мометрическая коса (фиг.1) функционирует, в трех основных режимах Работа, Контроль-, Контроль-2. Б режиме Работа ключи 27-30 коммутатора 26 находятся в первом (верхнем) положении, в режиме Контроль-1 - во втором (среднем) положении, в режиме Ко нтроль-2 - в третьем (нижнем) положении.

Сигналы по линиям 4-6 передаются по трем уровням: в виде положительных импульсов, в виде нулевого уровня напряжения и в виде отрицательных импульсов. При этом, ключ 27 предназначен для пропускания в линию синхронизации тактовых импульсов (Т) положительной полярности (фиг.4), ключ 28 - импульсов запуска (3) отрицательной полярности, ключ 29 - тактовых импульсов (Т) с задержкой на время t, подаваемых на вход линии уп равления, ключ 30 - последовательного кода выборки синусоидального сигнала с выхода генератора 25. Информа ционные импульсы на выходе ключа 30 могут иметь ;i:Ba уровня (О и 1), между которыми следуют отрицательные импульсы синхронизации (С), число ко торых соответствует числу разрядов, передаваемого кода, а его время пере дачи соответствует D. Тактовые импульсы имеют увеличенную длительность по отношению к остальным в соотношении не менее 2:1. Упомянутые

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

импульсы формируются соответствующими электронными формирователями в составе блоков 24 и 25. Схемы объединения 3 и 32 сводят сигналы различной полярности с пар ключей 27-28, и 29-30 и возбуждают соответствуюпще линии на отрезках 5 и 6.

В режиме Работа на выходе cxeNW 3 формируется сигнал вида 53(фиг.4), а на выходе схемы 32 - сигнал нулевого уровня. Сигнал 53 поступает в блок 17 и схемой 4 разделяется по полярностям таким образом, что импульс Т присутствует на ее выходе 48; формируется в блоке 45, поступает на выход 38 и запускает через дизъюнктор 19 по тактирующему входу 39 аналого-цифровой преобразователь 6 для кодирования выборки, поступающей на его вход через усилитель 15 и коммутатор . Импульс Т поступает с выхода 38 на первый установочный вход триггера 20, выходной сигнал которого по управляющему входу 4 подключает коммутатором 1 ко входу усилителя 15 выходной сигнал От гидрофона 7 через активный полосовой фильтр 8. Отрицателы-1ый импульс (3) с выхода 47 схемы 41 поступает на запуск циклического преобразователя кода 46, который производит преобразование параллельного кода предыдущего замера в последовательный код и вывод за время i уплотнения его через схему 40 в линию передачи данных (отрезок 4). Кроме того, импульс (3) задерживается и формируется цепью 42-43 для задержанного запуска следующего канала косы. Таким образом, каждый электронный модуль 2 пропускает в линию 4 последовательный код от предыдущих каналов и прибавляет к ней в схеме 40 свои данные.

В режиме Контроль-1 на выходе блока 31 также присутствует импульс 53 (фиг.4), а на выходе схемы 32 - импульс вида 54. Последние после компенсации затухания поступают в схему 49 разделения устройства 22, где информационные положительные импульсы (0.1) вводятся в сдвигающий регистр 50 под управлением импульсов С после их потенциального инвертирования инвертора 52. Цифроаналоговый преобразователь 51, снабженный от- счетным регистром, преобразует сформированный в сдвигающем регистре па513

раллельный код выборки тест-сигнала в напряжение постоянного тока, которое не пропускается непосредственно коммутатором 11 на вход усилителя 15, так как под описанным управлением импульсом Т .через триггер 20 коммутатор 1 пропускает сигнал от гидрофона 7, Последовательность ступен-, чатых сигналов с выхода устройства 22 в виде квантованного синусоидального сигнала через согласующее устройство подается на электровозбудитель 9, формирующий упругую волну давления в жидком диэлектрике, заполняющем полость секции 1.

Гидрофон 7 преобразует волну давления в электрический сигнал, который подвергается электронным модулем 2 кодированию и уплотнению в линию передачи данных на отрезках 4.

В режиме Контроль-2 на выходе ключа 27 тактовый импульс Т не возникает и схема 31 выдает в линию синхронизации только отрицательный им пульс запуска (3) (сигнал- 55, фиг.4) На выходе схемы 32 формируется последовательный код, синусоидального -тест- сигнала типа-54, к которому ключом 29 и схемой 32 объединения добавляются задержанный на время тактовый импульс Т (сигнал 56, фиг,4). Сигнал .с выхода схемы 32 после компенсации затухания поступает на вход декодирующего устройства 22 и преобразуется им в напряжение выборки, соответствующее этому коду. Импульс Т в устройство 22 не вводится, так как за ним не следует.служебный импульс.

сдвига С. Однако импульс Т вьщеляет

ся дискриминатором 21 и играет роль запускающего через дизъюнктор 19 для преобразователя 16. Кроме того, импульс Т, выделенньш дискриминатором 21, переводит триггер 20 в состояние при котором коммутатор 11 подключает вход усилителя 15 к выходу устройства 22. Тем самым модуль 2 осуществля ет кодирование и уплотнение в линию передачи тест-сигнала с выхода устройства 22.

В режиме Контроль-2 может быть оценена идентичность электронного тракта передачи каждого модуля и, снята их амплитудно-частотная характеристика посредством перестройки сиг- нала генератора 25 по амплитуде и частоте. После этого переходом в режим Контроль- может быть оценена

g

0

5 jg

5

0

.

5

идентичность каналов косы в целом, включая гидрофоны, и снята их амплитудно-частотная характеристика. Фазовая идентичность метрологически обеспечивается одновременным запуском всех АЦП импульсом Т, а амплитудная идентичность - кодовой формой передачи тест-сигнала и повышением надежности передачи путем компенсации затуханий импульсов схемами 18. При этом режимы Контроль-1 и Конт- роль-2 могут быть проведены в косе как в транспортируемом состоянии до перевода в буксируемое положение, так и периодически в последнем, в ходе работы. Таким образом, ремонтные потери времени при эксплуатации могут быть сведены к минимуму, равно как и время на анализ характера rie- исправности ввиду одновременной выборки сигнала одинаковой амплитуды на всех частотах в полосе пропускания каждого канала косы. Переход .в режим Работа сопряжен с включением зондирующего сейсмоисточника при отключении генератора 25.

Формула изобретения

Устройство для регистрации сейсмической информации в цифровом виде на акваториях, включающее буксируемую и бортовую части, а также устройство контроля, содержащее генератор, причем каждый канал буксируемой части состоит из шланговой секции с двумя электроразъемами на концах, заполненной жидким диэлектриком, внутри которой находятся линии передачи данных, синхронизации и управления, а также не менее чем один пьезоэлектрический гидрофон, соединенный с активным полосовым фильтром, и из присоединенного к секции посредством эдектро- разъема электронного модуля с двумя дополнительными электроразъемами, который содержит последовательно со- единенньш однонаправленный коммутатор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а также схему восстановления импульсов, вход и выход которой соединены с линией управления, устройство уплотнения и регенерации, соответствующие пары входов и выходов которого соединены с линиями передачи и синхронизации, при этом выход аналого-цифрового преобразователя подключен к сигнальному

713

входу устройства уплотнения и реге- -нерации, а первые сигнальные входы однонаправленного коммутатора подключены к соответствующим выходам активного полосового фильтра, соседние каналы соединены между собой линиями передачи данных, синхронизации и управления посредством вторых электроразъемов шланговых секций и элек- тронных модулей, а электронный модуль первого канала соединен с линиями передачи данных синхронизации и управления бортовой части, которая содержит приемное устройство, вход которого подключен к выходу линии передачи данных, синхронизатор, выход которого-подключен к второму входу приемного устройства, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повыше- ния производительности работ за сЧет диагностического тестирования, в устройство контроля введены злектровоз- будители упругих волн, а в качестве генератора использован цифровой генератор тест-сигнала, при этом электровозбудитель упругих волн размещен - внутри шланговой секции каждого канала, в электронные модули которых введены дискриминатор импульса по дли- тельности,, двухвходовый дизъюнктор, триггер, декодирзаощее и согласующее устройства, а в бортовую часть - циф

8

ровой генератор тест-сигнала и двунаправленный трехпозиционный коммутатор, причем выходы декодирующего устройства подключены к вторым входам однонаправленного коммутатора и через согласующее устройство - к входу электровозбудителя, тактирующий вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу дизъюнктора, первый вход которого подключен к запускающему выходу устройства уплотнения и регенерации и первому установочному входу триггера, второй установочный вход которого соединен с вторым входом дизъюнктора и выходом дискриминатора, выход декодирующего устройства подключен к выходу схемы восстановления импульсов и входу дискриминатора, управляющий вход однонаправленного коммутатора подключен к выходу триггера, при этом второй, третий и четвертый выходы синхронизатора подключены соответственно к первому, второму и третьему входам двунаправленного коммутатора, первый выход которого подключен к входу линии синхронизации, а второй выход - к входу управления, вход цифрового генератора тест-сигнала соединен с пятым выходом синхронизатора, а выход - с четвертым входом двунаправленного коммутатора.

Изобретение относится к геофизике, в частности к техническим средствам для проведения морских геофизических исследований. Цель изобретения - повьшение производительности за -счет диагностического тестирования. От введенного в набортную часть цифрового генератора тест-сигналов через двунаправленный трехвходовый коммутатор осуществляются различные режимь контроля как в транспортируемом, так и в буксируемом положении косы. С помощью электровозбудителя, введенного в шланговую секцию каждого канала, с помощью дополнительных блоков, введенных в электронные модули, осуществляется оценка идентичности каналов косы и снятие их амп- литудно-часто.тных характеристик. 4 ил. (О

/ П/ Oul П1 О о

/П/ /7 ПГП/ О О Г} Г

Редактор Н.Горват

К Сраг

Составитель Д.Заргарян

Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец