Устройство для подавления узкополосной помехи Советский патент 1989 года по МПК G01V1/37 G01V1/36 

1

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке, использующей частотно-модулированные зондирующие сигналы, в частности к устройствам для подавления помех с сосредоточенным спектром.

Цель изобретения - повьшение эффективности подавления помех с узким спектром и исключение искажений амплитуд полезных сигналов вне полосы подавления узкополосной помехи.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для подавления узкополос ной помехи; на фиг. 2 - временные

и частотные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство- содержит усилитель сейсмических сигналов 1, формтрова- тель. управляющего сигнала 2, уя-к-п- полосный следящий фильтр 3, первый измеритель энергии сейсмического сигнала 4, второй измери- ель энергии сейсмического сигнала 5, аттенюатор 6, блок сравнения 7, прерыватель 8, регистратор 9,. Сейсмоприемник, датчик вибрационного сигнала и вибратор на фиг. 1 не обозначены. 10, 11 -. энергетические спектры сигнала на

10

15

20

25

входе устройства в случае отсутствия и присутствия узкополосной помехи соответственно, 12 - спектр помехи, графики изменения амплитуды выходного сигнала второго измерителя энергии сейсмического сигнала 13, 14 графики изменения амплитуды выходного сигнала аттенюатора 15, 16, графики изменения a mлитyды выходного сигнала первого измерителя энергии сейсмического сигнала 17, 13, графики изменения амплитуды выходного сигнала блока сравнения 19, 20, энергетические спектры сигналов на выходе устройства 21, 22.

В устройстве выход усилителя сейсмических сигналов 1 соединен с информационным входом узкополосного следящего фильтра 3 и входом второго измерителя энергии сейсмического сигнала 5, выход которого соединен с .входом аттенюатора 6. Выход формиро- вателя сигнала 2 подключен к управляющему входу узкополосного следящего фильтра 3, выход которого соединен с входом прерывателя 8 и первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4. Выход аттенюатора 6 связан с первым входом блока сравнения 7, второй вход которого соединен с выходом первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4. Выход блока сравнения 7 соединен с управляющим входом прерывателя 8, выход которого 35 связан с входом регистратора 9.

Устройство для подавления узкополосной помехи работает следующим ,

образом.

Включают вибратор, вырабатывающий 40 колебания, принимаемые датчиком вибрационного сигнала, установленным на его рабочем органе. Вибрационный сигнал из датчика вибрационного сигнала поступает в формирователь управ-45 ляющего сигнала 2, в котором преобразуется в форму, пригодную для.управления узкополосным следящим фильтром 3. Узкополосный следящий фильтр

30

ческий сигнал поступает на информа- ционньп вход узкополосного следящего фильтра 3. Мощность сигнала на выходе узкополосного следящего фильтра 3 измеряется первым измерителем энергии сейсмического сигнала 4, а мощность сигнала на его входе - вторъгм измерителем энергии сейсмического сигнала 5. Выходной сигнал второго измерителя энергии сейсмического сигнала 5 поступает на вход аттенюатора 6 коэффициент передачи которого меньше единицы, а затем - на первый вход блока сравнения 7. Па второй вход блока сравнения 7 поступает сигнал с выхода первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4. Блок сравнения 7 осуществляет сравнение амплитуд входных сигналов и в зависимости от их взаимоотношения вырабатывает сигнал управления прерывателем 8. В свою очередь прерыватель 8 по сигналу управления осуществляет передачу сигнала от узкополосного следящего фильтра 3 на регистратор 9 или прерывает его.

Когда помехи с сосредоточенным спектром во входном сигнале слабы или вовсе отсутствуют, а нерегулярные помехи носят стационарньш характер, их мощность постоянна, и амплитуда выходного сигнала 13 второго измерителя энергии сейсмического сиг нала 5 не меняется во времени. При этом огибающая амплитуд узкополосного следящего фильтра 3, вьшолняю- щего функцию анализатора спектра последовательного действия, повторяе форму амплитудного спектра входного сигнала, а временная зависимость амплитуды выходного сигнала 17 пер- |вого измерителя энергии сейсмическог сигнала 4 совпадает по форме с энер гетическим спектром входного сигнала 10. Ввиду отсеивания узкополосным спеяяш м фильтром 3 помехи, выходящ за пределы полосы его пропускания, мощность сигнала на его выходе при

ром J, J 3KUllUJiu.;nDita л.. ,.«.i-.,„„

3, регулируемый управляющим сигналом, SQ УСЛОВИИ единичного

„ пшттг г.г.о-пгт мрнт,тр МПШНОСТИ СИГ на

настраивается на его мгновенную частоту и постоянно ее отслеживает, В то же время упругие сейсмические колебания, возбуждаемые в исследуемой среде с помощью вибратора, принимаются сейсмоприемником и палее подаются на усилитель сейсмических сигналов 1, где усиливаются до необ ходимой величины. Усиленный сейсми55

редачи всегда меньше мощности сигна ла на входе. По этой причине амплитуда выходного сигнала 17 никогда не превышает по величине амплитуду входного сигнала 13. Коэффициент передачи аттенюатора 6 меньше едини :у,1 и выбирается таким, чтобы при заданной степени равномерности спек ра сигнала на входе устройства амп0

5

20

25

35

40 45 30

ческий сигнал поступает на информа- ционньп вход узкополосного следящего фильтра 3. Мощность сигнала на выходе узкополосного следящего фильтра 3 измеряется первым измерителем энергии сейсмического сигнала 4, а мощность сигнала на его входе - вторъгм измерителем энергии сейсмического сигнала 5. Выходной сигнал второго измерителя энергии сейсмического сигнала 5 поступает на вход аттенюатора 6, коэффициент передачи которого меньше единицы, а затем - на первый вход блока сравнения 7. Па второй вход блока сравнения 7 поступает сигнал с выхода первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4. Блок сравнения 7 осуществляет сравнение амплитуд входных сигналов и в зависимости от их взаимоотношения вырабатывает сигнал управления прерывателем 8. В свою очередь прерыватель 8 по сигналу управления осуществляет передачу сигнала от узкополосного следящего фильтра 3 на регистратор 9 или прерывает его.

Когда помехи с сосредоточенным спектром во входном сигнале слабы или вовсе отсутствуют, а нерегулярные помехи носят стационарньш характер, их мощность постоянна, и амплитуда выходного сигнала 13 второго измерителя энергии сейсмического сигнала 5 не меняется во времени. При этом огибающая амплитуд узкополосного следящего фильтра 3, вьшолняю- щего функцию анализатора спектра последовательного действия, повторяет форму амплитудного спектра входного сигнала, а временная зависимость амплитуды выходного сигнала 17 пер- |вого измерителя энергии сейсмического сигнала 4 совпадает по форме с энергетическим спектром входного сигнала 10. Ввиду отсеивания узкополосным спеяяш м фильтром 3 помехи, выходящей за пределы полосы его пропускания, мощность сигнала на его выходе при

.,„„

УСЛОВИИ единичного

„ пшттг г.г.о-пгт мрнт,тр МПШНОСТИ СИГ на

редачи всегда меньше мощности сигнала на входе. По этой причине амплитуда выходного сигнала 17 никогда не превышает по величине амплитуду входного сигнала 13. Коэффициент передачи аттенюатора 6 меньше едини- :у,1 и выбирается таким, чтобы при заданной степени равномерности спектра сигнала на входе устройства амп

литуда выходного сигнала 17 на выход первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4 превышала амплитуду выходного сигнала 15 на выходе аттенюатора 6. В этом случае сигнал на выходе блока сравнения 7 отсутствует (19) и прерыватель 8 не разрывает сигнальную цепь во время действия входного сигнала. Энергетический спектр 21 сигнала на выходе устройства повторяет энергетический спектр сигнала 10 на его входе. Устройство не вносит спектральных искажений в принимаемый сигнал и работает в режи не согласованного фильтра, повышая соотношение сигнал/нерегулярная помеха тем больше,чем уже полоса пропускания узкополосного следящего фильтра 3.

Когда на входе устройства вместе с широкополосной помехой действует помеха с сосредоточенным спектром 11 и 12, режим работы устройства меняется. При совпадении частоты настройки узкополосного следящего фильтра 3 с частотой помехи, на его выход появляется резкий скачок амплитуды, что проявляется и в амплитуде выходного сигнала 18 первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4. Ког да интенсивность помехи достаточно велика, величина амплитуды выходного сигнала 18 приближается к величине амплитуды сигнала 14 на выходе второго измерителя энергии сейсмического сигнала 5, превышая амплитуду вы- ходного сигнала 16 на выходе аттенюатора 6. В момент превьш1ения блок сравнения 7 вырабатывает выходной сигнал 20 с амплитудой, заставляющей Срабатывать прерыватель 8 и отключит выход узкополосного следящего фильтра 3 от регистратора 9. При дальнейшей перестройке узкополосного следящего фильтра 3 наступает расстройка его относительно помехи 12, амплитуда выходного сигнала 18 падает и снова становится меньше амплитуды выходного сигнала 16. Блок сравнения 7 возвращается в исходное состояние, отключая прерыватель 8, который внов восстанавливает депь прохождения сигнала на регистратор 9. Таким образом из энергетического спектра выходного сигнала 22 исключаются компоненты, совпадающие по частоте с узкополосной помехой, а спектр полезного сигнала искажается незначитель

0

5

5

но. Использование взаимной корреляции сейсмического и вибрационного сигналов для дальнейщей обработки информа1 ии позволяет повысить соотношение сигнал-помеха, поскольку исключенные спектральные составляющие имеют максимальную корреляционную связь с помехой.

Коэффициент передачи последовательно соединенныхвторого измерителя энергии сейсмического сигнала 5 и аттенюатора 6 не должен превышать коэффициента передачи последовательно включенных узкополосного следящего фильтра 3 на частоте настройки и первого измерителя энергии сейсмического сигнала 4. Чем меньше разница в коэффициентах передачи, тем выше порог, за которым происходит сра- батываш1е устройства и тем уже полоса подавления помехи, которая может быть задана коэффициентом передачи аттенюатора 6. Формула изобретения

Устройство для подавления узкополосной помехи, содержащее усилитель сейсмических сигналов, формирователь управляющего сигнала, первый измери- тель энергии сейсмического сигнала, регистратор и узкополосный следящий фильтр, информационный вход которого соединен с выходом усилителя сейсмических сигналов, упраштяюший вход с выходом формирователя управляющего сигнала, а выход с входом первого измерителя энергии сейсмического сигнала, отличающее ся тем-, что, с целью повьш ения эффективности подавления помех с узким спектром и исключения искажений амплитуд полезных сигналов вне полосы подавления узкополосной помехи, оно снабжено вторым измерителем энергии сейсмт- - 5 ческого сигнала, аттенюатором,блоком сравнения и прерывателем, при этом последовательно соединенные второй- измеритель энергии сейсмического сигнала и аттенюатор включены между выходом усилителя сейсмических сигналов и первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого измерителя энергии сейсмического сигнала, а выход - с управляющим входом прерывателя, информационный вход которого соединен с выходом узкополосного следящего фильтра, а выход - с входом регистратора.

0

5

0

0

5

fPUff.l

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке, использующей частотно-модулированные зондирующие сигналы, в частности к устройствам для подавления помех с сосредоточенным спектром. Цель изобретения - повышение эффективности подавления помех с узким спектром и исключение искажений -аьтлитуд полезных сигналов вне полосы подавления узкополосной помехи. Цринцип работы устройства основан на функции прерывания регистрации сигнала при равенстве частоты вибрагщи частоте максимума спектра помехи при условии локд-пиза- ции его в узкой полосе частот. Исключение из спектра компонент, соответствующих помехе, повышает помехозащищенность приема пааезного сигнала. Для этого непрерывно производят срав- нение энергии сигнала на входе и выходе узкополосного следящего за частотой полезного сигнала фильтра при помопщ двух измерителей энергии сейскшческих сигналов, при этом при превышении выходным сигналом входного блока сравнения включается пре- рьшатель, который прерывает регистрацию. 2 ил. с ф

&(F)BX

G(f)e.

(pUg.Z