Цифровая сейсмостанция Советский патент 1989 года по МПК G01V1/24 

1

(21)3998846/24-25

(22)27.12.85

(46) 07.09.89. Бюл. № 33

(71)Всесоюзный проектно-иэыскатель- ский и научно-исследовательский институт Падропроект им. С.Я.Жука

(72)О.В.Львов

(53)550.83 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1000972, кл. G 01 V 1/24.

Портативная трехканальная сейсмо- станция-накопитель СНЦ-З.ТО и инструкция по эксплуатации. НПО Руд- геофизика. 1981.

(54)(57) 1. ЦИФРОВАЯ СЕЙСМОСТАНЦИЯ, содержащая ударное устройство с жестко закренленным на нем датчиком момента удара, подключенным через усилитель к формирователю прямоугольных импульсов, п каналов регистрации, каждый из которых состоит из сейсмо- приемника, последовательно соединенных предварительного усилителя, блока фильтров, основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, блока согласования, оперативного запоминающего устройства и цифроанало- гового преобразователя, коммутатор, выход которого подключен к входу осциллографа, формирователь отметки момента удара, выход которого подключен к суммирующему входу основного усилителя одного из каналов, формирователь интервала времени запись-считывание, подключенный к входам Запись-считывание оперативного запоминающего устройства, тактовый генератор с регулируемой частотой, подключенный к яходам формирователя импульсом выборки кристалла оперативного запоминающего устройства и счетчика, выходы которого подключены к адресным входам оперативного запоминающего устройства, вькод формирователя импульсов выборки кристалла подключен к входам выборки кристалла оперативного запоминающего устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности работ за счет повышения каналь- ности и упрощетя управления станции, в нее введены таймер, переключатель, inS-триггер и в каждом канале регулятор усиления - фазовращатель и интегратор, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к соответствующему входу коммутатора, регулятор усиления - фазовращатель включен между сейсмоприемником и предварительным усилителем, инверсный выход счетчика подключен к входам синхронизации ос циллографа и ведомой части nS-триг- гера, информационный вход которой соединен с выходом ведущей части mS-триггера, а выход - с входом формирователя интервала времени запись- считывание, другой вход которого соединен с входом формирователя отметки момента удара, другим входом формирователя импульсов выборки кристалла и подключен к выходу ведущей части mS-триггера, инверсный выход которой подключен к входу установки в нуль счетчика, выход формирователя прямоугольных импульсов непосредственно и через таймер соединен с переключателем, выход которого соединен с входом ведущей части rnS-триг- гера.

S (Л

2. Цифровая сейсмостанция по п.1, отличающаяся тем, что регулятор усиления -фазовращатель выполнен на сдвоенном потенциометре, вход одного из резисторов которого соединен с выходом другого и, наоборот, входы резисторов подключены к

входам потенциометра, а движки потенциометра - к ег о выходам,

3. Цифровая сейсмостанция по п.1, отличающаяся тем, что параллельно каждому фильтру и интегратору включен ключ.

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в устройствах, регистрирующих процессы образования частиц с большой множественностью с помощью многоканальных детекторов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем регистрации кластерных событий и точного определения числа зарегистрированных кластеров в детекторе. Устройство состоит из N усилителей - формирователей, разделенных на N/M группы, нескольких групп схем умножения элементов поля Галуа GF (2⁴), группы сумматоров по модулю два, группы арифметических блоков для вычисления определителей, группы элементов НЕ, группы элементов И, группы элементов ИЛИ. Работа устройства основана на методе синдромного кодирования известном из теории кодов, исправляющих ошибки. Информация от детекторов рассматривается как появление ошибочных символов, что позволяет методами теории кодирования регистрировать количество кластерных событий с минимальными затратами аппаратурных средств. 3 ил.

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для инженерно-геологических исследований в штольнях, туннелях, в теле плотин и т.п.

Цель изобретения - повышение производительности работ за счет повы- шения канапьности и упрощения управления станцией.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемой станции; на фиг. 2 - схема регулятора усиления - фазовра- щателя; на фиг. 3 - сейсмограмма работы станции.

Сейсмостанция содержит ударно е устройство 1 с жестко закрепленным на нем датчиком 2 момента удара, под ключенным через последовательно соединенные усилитель 3 и формирователь 4 прямоугольных импульсов непосредственно или через таймер 5 к inS-триг геру 6 с ведущей 7 и ведоьюй 8 частями, формирователь 9 отметки момента удара, формирователь 10 интервала времени запись-считывапие J тактовый генератор 11 с регулируемой частотой, формирователь 12 импульса вы- борки кристалла, счетчик 13, п каналов регистрации, каждый из которых содержит последовательно соединенньй сейсмоприемник 14, регулятор усиления - фазовращатель 15, предваритель ный усилитель 16, блок 17 фильтров, включающий режекторный фильтр 18, фильтры верхних 19 и нижних 20 частот, основной усилитель 21, аналого- цифрово преобразователь (АЦП) 22, блок 23 согласования, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 24,

цифроаналоговый преобразователь 25 и интег ратор 26, выходы интеграторов 26 каналов подключены к п-ка- нальному коммутатору 27, подключенно му своим выходом к входу осциллографа 28, вход синхронизации которого подключен к инверсному выходу счетчи

п

5

9 ,, ,

0

5

ка 13, с которым соединен вход синхронизации (С) ведомой части mS-триг- гера. Выход формирователя 9 отметки момента удара подключен к суммирующему входу основного усилителя 21 одного из каналов, ключи 29-33 шунтируют, соответственно, таймер 5, а также фильтры 18-20 и интеграторы 26 каналов .

Предлагаемая схема сейсмостанции позволяет в качестве индикатора использовать одноканальный промьшшен- ный осциллограф со ждущей разверткой, а в качестве ударного устройства - ручной молот массой до 5 кг.

Модульное исполнение блоков станции позволяет конструировать ее с любым числом каналов. Выполнение блоков станции на микросхемах КОМОП- структуры и минимизация схемных решений позволили снизить до минимума энергопотребление станции и ее габариты, что важно при работе в полевых условиях.

На сейсмограмме работы станции (фиг. 3) показаны: битный объем памяти без задержки, битный объем памяти с задержкой, битный объем памяти с повышенной дискретностью записи. Сейсмостанция работает следующим образом.

Перед началом работы станцию приводят в исходное состояние подачей логической 1 на mS-триггер. Затем с помощью ударного устройства 1 вызывает упругую волну в исследуемой среде. Импульс запуска от датчика 2 через усилитель 3 поступает на формирователь 4, с которого прямоугольные импульсы поступают на вход ведущей части mS-триггера 6 (непосредственно или через таймер 5), которая открывается первым импульсом и включает систему записи д тя приема информации в память. Последующие импульсы, поступающие iia вход ведущей

5

части nS-триггера, не изменяют его состояния, и, следовательно, ведуща часть гаЗ -триггера осуществляет функцию защиты от дребезга цифровой части схемы, что повышает четкость и надежность ее работы.

Сигнал с выхода ведущей части mS-триггера поступает на вход D ведомой части 8 inS-триггера, на входы формирователей 9, 10 и 12. С выхода формирователя 9 отметки момента удара на вход усилителя 21 одного из каналов поступает дозированный по времени импульс, который служит моментом отсчета времени от момента удара до прихода сейсмической волны.

При поступлении на вход ведомой части 8 raS-триггера сигнала с выхода ведущей части 7 на выходе ведомой части 8 формируется сигнал, который вместе с сигналом с выхода ведущей части mS-триггера переводит форьп1ри- ватель 10 интервала времени запись- считывание в состояние, при котором сигнал с его выхода (логическая 1) поступает на входы V ОЗУ 24 и начинается отсчет времени записи.

Одновременно с этим с выхода формирователя 12 импульсов выборки кристалла на входы W запоминающих устройств поступают импульсы, разрешающие вьшолнение операции Запись Сигнал выборки кристалла выбирает тр ебуемую микросхему памяти в ОЗУ. Подача управляющего сигнала на вход разрешения записи при наличии сигнала выборки кристалла осуществляет операцию записи.

При поступлении на вход ведущей части mS-триггера прямоугольного импульса счетчик 13 от тактового генератора 11 начинает формировать импульсы, которые поступают на адресные входы ОЗУ. Происходит выбор ячейки для записи информации, которая поступает по сейсмоканалам.

По достижении упругой волной сейс моприемника 14 с его выхода сигнал поступает на регулятор усиления - фазовращатель 15, который обеспечивает ослабление и изменение фазы выходного сигнала сейсмоприемника.

Ослабление необходимо в случаях поступления на сейсмоприемники сигнала большой интенсивности ( удар вблизи сейсмоприемника ). Перемещением зажимов потенциометра регулятора усиления оператор добивается нужно064116

го ослабления. В случае }1есинфазного подключения отдельных сейсмоприемни- ков в косе фазы сигналов.с этих сейсмоприемников могут быть легко изменены с помощью перемещения движков потенциометра на пульте станции.

С выхода регулятора усиления - фазовращателя 15 сигнал поступает на

Q предварительный усилитель 16, с которого сигнал поступает в блок 17 , фильтров, который состоит из режек- торного фильтра 18, ф5шьтра 19 верхних и фильтра 20 нижних частот. В

15 случде, когда помехи отсутствуют или когда необходимо получить весь спектр входного сигнала, фильтры могут быть зашунтированы ключами.

Полезньп сигнал подается на основ20 ной усилитель 21, выполненный на операционном усилителе, в котором предусмотрено регулирование по амплитуде с помощью переменного резистора, включенного в низкоомной части опе25 рационного усилителя. Это обеспечивает малую чувствительность к шуму и наводкам. С этого усилителя сигнал поступает на АЦП 22 компараторного типа, выполненный на элементах НЕ

30 КОМОП-структуры.

Сигналы с АДП 22 в виде логических О или 1 через блок 23 согласования, необходимый для сохранения временных соотношений с другими импульсами, обслуживающими ОЗУ 24, поступают, на информационный вход А разряда памяти. Происходит запись информации.

35

После заполнения всего объема памяти ОЗУ 24 с инверсного выхода П-го разряда счетчика 13 поступает сигнал на С-вход ведомой части 8 mS-тригге- ра и на синхронизирующий вход осцил- лографа 28. Эта часть триггера срабатывает и на вход ОЗУ 24 подается логический О. С этого момента начинается процесс считывания информации, записанной в память, который продолжается до снятия напряжения питания со схемы или до подачи 1 на вход R ведущей части mS-тригге- ра.

С выхода ОЗУ 24 информация в виде логических О или .1 поступает на ЦАП 25.

ЦАП 25 вьтолнен в виде резисторов с соотнощением своих номиналов как 1:2:4:8 и т.д. и имеющих общую точку соединения с резистором нагрузки, а другими концами подключенных к соответствующему разряду памяти ПЗУ 24. Преобразованные из цифровой в аналоговую форму информационные сигналы поступают на интегратор 26. Здесь аналоговый сигнал, выраженный в виде ступенчатой формы (количество ступенек зависит от разрядности преобразования ), сглаживается и освобождается от случайных импульсньк помех. Затем сигналы поступают на аналоговый коммутатор 27 и с выхода последнего на осциллограф 28 со ждущей разверткой, где, синхронизируемые импульсами с инверсного выхода счетчика 43, высвечиваются на экране как стоячая картина принятого процесса.

С целью обеспечения возможности использования ограниченного объема памяти и в тех случаях, когда от момента возбуждения до первого вступления волны проходит много времени, в течение которого полезная информация отсутствует, между формирователем 4 прямоугольных импульсов и .ведущей частью 7 mS-триггера включают таймер 5, который осуществляет за1

23

держку импульса на необходимое время, в течение которого запись не производится . I

Наличие т&ймера 5 и тактового генератора 11 с регулируемой частотой позволяет даже при ограниченном объеме памяти произвести запись любого участка полученной сейсмограммы с большой метрологической точностью. Это можно проиллюстрировать фиг.3. Пусть при определенной частоте тактового генератора 11 принятый сейсмосигнал имеет вид, показанный на

фиг.За. Часть сигнала не записывается в памяти ОЗУ 24. При необходимости записать эту часть сигнала вводится задержка с помощью таймера 5 на

время Tj , На экране осциллографа 28 имеют картину, показанную на фиг.Зб. Как видио, сейсмосигнал имеет редкую дискретность, что может не удовлетворить оператора в виду недостаточной наглядности. Изменяя частоту тактового генератора 1 1 и таймера 5, можно любой участок сейсмограммы записа ь с больщей степенью дискретности (ф|{г.3в).

фиг.}

OSteM памяти

{зона записанной инсрормации) Ю20

-Y

л fSf I

I E

l

Т задержки

Задержки

Вымд

(Зона незаписанной JD uhqiopf anutJ)

-Y ... /

10

объем naMffffnj 20

30

-i-

Одъеп памяти

О 10 w за w

Фи&З