Сейсмический вибратор Советский патент 1989 года по МПК G01V1/04 

Изобретение относится к технике сейсмической разведки и может быть использовано в качестве источника сейсмических сигналов преимуществен- но электрогидравлического типа.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности за счет уменьшения ошибки установки начальной фазы вибросигнала,

На фиго1 приведена схема вибратора; на фиг о 2 и 3 - временные диаграммы его работыо

Вибратор содержит последовательно соединенные канал 1 дистанционно- го запуска, генератор 2, включающий опорный счетчик 3 импульсов, источник 4 высокостабильных импульсов, блок 5 синхронизации и блок 6 ввода параметров вибросигнала, соединенные с преобразователем 7 код - частота. Первый выход преобразователя 7 код- частота подключен к первому входу цифрового регулятора 8 фазы, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к выходам опорного счетчика 3 импульсов и каналу 9 обратной связи по фазе. Канал 9 обратной связи по фазе включает в себя последовательно соединенные датчик 10 колебаний опорной плиты 11, блок 12 обработки сигнала и усилитель-ограничитель 3„ Выход цифрового регулятора 8 фазы соединен с первым сигнальным входом переключателя 14, второй сигнальный вход которого подключен к второму выходу преобразователя 7 код - частота.

Управляющий вход переключателя 14 соединен с выходом элемента 15 за- держки, входом подключенного к выходу канала 9 обратной связи по фазе а выход переключателя 14 соединен со счетным входом рабочего счетчика 16 .импульсов.Входь начальной установки рабочего счетчика 16 импульсов позаряд но подключены к выходам запоминающего блока 1/, входы которого поразрядно соединены с выходами рабочего счетчика 16 импульсов. Управляющий вход запоминающего блока 17 подключен к выходу фиксатора 18 фронта опорного сигнала, первый вход которого соединен с выходом опорного счетчика 3 импульсов, а второй и третий входы под ключены к соответствующим выходам блсЗка 5 синхронизации генератора 2. Выходы рабочего счетчика 16 импуль

сов поразрядно соединены с входами цифрового функционального преобразователя 19, в свою очередь поразрядно подключенного к входам цифро- аналогового преобразователя 20, выход которого служит одним из входов канала 21 управления Каналы 22 и 23 обратных связей соответственно по положению гидроцилиндра и золотника электрогидравлического преобразователя 24 также соединены с входами канала 21 управления. Электрогидравлический преобразователь 24 механически и гидравлически соединен с гидроцилиндром 25, шток 26 которого жестко соединен с опорной плитой 11.

Как правило, в сейсморазведке в качестве выходного сигнала вибратора используют сигнал линейно изменяющейся частоты, описываемый выражением

U(t)A(t) sin 27 (F,,± Щ- t)

Р

где A(t) - огибающая сигнала, в общем случае функция времениПараметры сигнала: начальная чэстота F

нам :

приращение частоты ДF со

знаком длительность сигнала Тр, устанавливаются в блоке 6 ввода параметров вибросигнала. Перед началом работы с выбранными параметрами сигнала производят установочный запуск вибратора на неизменной частоте, равной значению начальной частоты. При этом источник 4 высокостабильных импульсов начинает вырабатывать тактовые импульсы, которые преобразователем 7 код. - частота, управляемым блоком 5 синхронизации преобразуются в две импульсные последовательности, первая из которых поступает на вход цифрового регулятора 8 фазы, а вторая - на вход опорного счетчика 3 импульсов. Переключатель 14 в начальный момент соединяет вход рабочего счетчика 16 импульсов с выходом преобразователя 7 код - частота, блокируя работу цифрового регулятора 8 фазы на время переходных процессов в вибраторе.

Импульсы, заполняющие рабочий счетчик 16 импульсов, линейно дискретно увеличивают его содержимое, а затем после достижения максимального значения уменьшают его до нуля, соответственно на входе цифрового функционального преобразователя 19 формируются цифровые отсчеты синусоидаль- ной.функции, которые преобразуются в аналоговый сигнал синусоидальной формы при помощи цифроаналогового преобразователя 20.

Выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 20 в качестве задающего сигнала поступает на один из входов канала 21 управления. Сигналы обратных связей с выводов каналов 22 и 23 обратных связей поступают на остальные входы канала 21 управления,

10

зации и импульсов с выхода опорного счетчика 3 импульсов изменяет состояние выхода и число, содержащееся на выходах счетчика 16 импульсов рабочего канала, запоминается в запоми нающем устройстве 17 в виде параллельного потенциального кода. На это работа вибратора при установочном за пуске заканчивается.

Перед началом следующего цикла (на зтот раз рабочего) число, зафиксированное в запоминающем блоке 17, автоматически заносится в рабочий

Электрогидравлический преобразователь 15 счетчик 16 импульсов, что обеспечи

зации и импульсов с выхода опорного счетчика 3 импульсов изменяет состояние выхода и число, содержащееся на выходах счетчика 16 импульсов рабочего канала, запоминается в запоминающем устройстве 17 в виде параллельного потенциального кода. На этом работа вибратора при установочном запуске заканчивается.

Перед началом следующего цикла (на зтот раз рабочего) число, зафиксированное в запоминающем блоке 17, автоматически заносится в рабочий

Сейсмический вибратор, включающий гидравлический возбудитель вибраций, вход которого соединен с выходом канала управления, а выходы - с первым и вторым входами канала управления, третий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого через цифровой функциональный преобразователь и рабочий счетчик импульсов поразрядно соединены с выходами запоминающего блока, а также переключатель, цифровой регулятор фазы, элемент задержки, канал дистанционного запуска, канал обратной связи по фазе и генератор, содержащий опорный счетчик импульсов, источник высокостабильных импульсов, блок синхронизации, блок ввода параметров вибросигнала, соединенные с преобразователем код - частота, причем первый выход преобразователя код - частота и выход опорного счетчика импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами цифрового регулятора фазы, выход которого подключен к первому сигнальному входу переключателя, второй сигнальный вход которого соединен с входом опорного счетчика импульсов и вторым выходом преобразователя код - частота, управляющий вход - с выходом элемента задержки, а выход - со счетным входом рабочего счетчика импульсов, выход канала обратной связи по фазе подключен к входу элемента задержки и третьему сигнальному входу цифрового регулятора фазы, а выход канала дистанционного запуска подключен к соответствующему входу преобразователя код - частота, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности вибратора за счет уменьшения ошибки установки начальной фазы вибросигнала, в него дополнительно введен фиксатор фронта опорного сигнала, первый вход которого соединен с выходом опорного счетчика импульсов, второй и третий входы - с соответствующими выходами блока синхронизации, а выход подключен к управляющему входу запоминающего блока, входы которого поразрядно соединены с выходами рабочего счетчика импульсов.

24 преобразует выходной сигнал канала 21 управления в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поступление которой в полости гидро- - цилиндра 25.вызывает его перемещения с установленной частотой. Реактивная сила через порщень со штоком и опорной плитой 11 воздействует на грунт, вызывая колебания, соответствующие сигналу цифроаналогового преобразователя 20.

Датчик 10, установленный на опорной- плите II вибратора, вырабатывает электрический сигнал, который после фильтрации и усиления в блоке 12 обработки сигнала преобразуется в прямоугольные импульсы той же частоты, причем фронты этих импульсов соответствуют переходу через нуль первой гармоники сигнала виброскорости опорной плиты 11.

По истечении времени задержки, установленного элементом 15 задержки,

. переключатель 14 соединяет выход циф- до и его опорным сигналом. При этом ис- рового регулятора 8 фазы с входом ра- ключается трудоемкая операция опре- бочего счетчика 16 импульсов, т,е, деления задержки вибратора. Точность контур фазовой синхронизации замыка- установки начальной фазы управляю- ется, щего сигнала также повышается за

Фиксатор 18 фронта опорного сигна- дз счет исключения ошибок при определе- ла под воздействием потенциальных нии средней величины задержки вибра- сигнапов с выходов блока 5 синхрони- тора.

вает требуемые фазовые соотношения между выходным сигналом вибратора и опорным электрическим сигналом с выхода опорного счетчика 3 импульсов и 0 без схемы фазовой синхронизации,которая в свою очередь отключается в начальный момент для исключения пере- .ходных процессов.

На фиг.2 приведены осциллограммы 5 выходных сигналов элементов вибратора при установочном запуске вибратора.

Выходной сигнал U. канала I ди1

станционного запуска имеет вид корот- 0 кого импульса, передний фронт которого инициирует появление прямоугольного напряжения U на выходе счетчика 3 импульсов опорного канала. Скважность этих импульсов равна двум, 5 Таким образом, в устройстве автоматически устанавливается начальная фаза управляющего сигнала, при которой достигается нулевой сдвиг фаз между излучаемым вибратором сигналом