Устройство для накопления сейсмических сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01V1/36 

31

сигналов и накопителя 15 вьщеляемых сигналов и программного устройства 16

Входной блок 1 состоит из входных трансформаторов, предварительных усилителей и коммутатора каналов. Вычи- татель 3 выполнен по схеме вычитания на операционном усилителе, Аналого- цифровой преобразоват ель 4 состоит из определителя порядков и преобра- зователя аналог-код.

Устройство 5 управления выполнено по схеме блока логики сейсмостанции Прогресс. В качестве задатчика 8 порогов ограничения используются npo граммные переключатели типа ПП-Ю ил ПП-8. Формирователь 10 вычитаемых сигналов представляет собой коррелятор /конвольвер. Накопитель 14 разностных сигналов вьшолнен по схеме накопителя сейсмостанции Прогресс, при этом имеющийся в накопителе редактор шума исключен, а делитель чисел осуществляет нормировку поступаю

щих сигналов с коррелятора 13.

В накопителе 14 разностных сигналов как и в накопителе сейсмостанции Прогресс-2 применен делитель с коэффициентом деления, кратным двум. Это позволяет упростить выполнение операции деления, так как ее можно осуществить путем уменьшения порядко накапливаемых чисел, а когда уменьшение порядка невозможно (порядок равен нулю), деление слагаемых производится сдвигом мантиссы вправо на соответствующее число разрядов.

Накопитель 15 выделяемого сигнала выполнен также по схеме накопителя сейсмостанции Прогресс-2, при этом редактор шума и делитель чисел не используются. В накопителе 15 осуществляется суммирование сигналов, поступающих с накопителя 14.

Программное устройство 16 содержит счетчик чисел, поступающих на устройство для- накопления реализаций ceйc iичecкoгo сигнала. Разрядные выходы сч етчика подключены к первым входам управляюпщх дешифраторов этапов, вторые входы которых соединены с выходами кодовых переключателей, установленных на пульте управления устройства 16, ВьЕходы дешифраторов программного устройства 16 подключены к входу задатчика 8 порогов ограничения, устройству 5 управления и к управляющим входам накопителей 14 и 15.

,

0

0

5

0

5

5

0

5

Устройство для накопления сейсмических сигналов работает следующим образом.

На основании оценок максимальной амплитуды сейсмических сигналов, уровня фона помех и частоты появления импульсных помех, зарегистрированных устройством, задают исходные параметры наблюдения: начальный порог ограничения, количество этапов уточнения сигналов и кратность накопления на каждом этапе уточнения.

Амплитуду регистрируемых сейсмических колебаний и уровень фона помех оценивают с помощью средств регистрации и визуализации, имеющихся на сейсмостанции. Для упрощения получения оценок на экране или носителе записи устройств визуализации наносят шкалу порогов ограничения. Оценку амплитуды регистрируемых сейсмических сигналов, как правило, производят в процессе подготовительных воздействий источника сейсмических сигналов, осуществляемых с целью уплотнения грунта. Практически это приходится делать только в начале работ на профиле. В дальнейшем начальный .порог ограничения устанавливают на основании опыта наблюдений на предьщущих точках. При отсутствии надежных оценок его з-адают заведомо не большим возможной максимальной амплитуды регистрируемых сейсмических колебаний и уточняют в процессе выполнения работ.

Конечный порог ограничения выбирают соизмеримым с фоном помех на уровне 3d, где li - среднеквадратичес- кое значение фоновых помех.

Количество этапов уточнения сигналов определяют равным количеству двоичных уровней, находящихся между начальным и конечным порогами ограничения, включая последние.

Кратность накопления на каждом из этапов, кроме последнего, задают, исходя из условий наблюдений в .районе работ и оценки частоты появления импульсных помех. Вследствие двоичной градации порогов ограничения при редком следовании импульсных помех и несовпадении их во времени в процессе суммирования сигналов условия перехода на следующий этап уточнения вьще- ляемого сигнала выполняются уже при двух () накоплениях на каждом этапе уточнения сигналов. Даже прИ

5

частом следовании импульсных помех, когда они интерферируют и образуют

непрерывный случайный процесс, эти условия вьшолняются в среднем после накоплений на каждом этапе уточнения сигналов. В особо сложных условиях кратность накопления на каждо этапе уточнения сигналов для надежности следует задавать большей, а именно . В зависимости от характера распределения амплитуд импульсных помех кратность накопления на различных этапах может быть и различной

Кратность накоплений на последнем этёпе определяют как обычно, на осноVK -а вании соотношения -т J где а .6 V минимальный выделяемый сигнал, vзаданное отношение сигнал-помеха в выделяемом сигнале.

После определения исходных параметров наблюдения путем установления задатчиком 8 соответствующего начального порога ограничения, а также за- Дания программным устройством 16 необходимого количества этапов уточнения сигналов и числа накоплений сигналов, выделяемых на соответствующих этапах уточнения, номер цикла накоп- ления сейсмических сигналов определяется программным устройством 16 путем подсчета командных импульсов устройства 5 управления, подаваемых на запуск источника сейсмических колеба- НИИ и устройства для накопления сейсмических сигналов, В первом цикле накопления содержимое памяти накопителя 15 выделяемых сигналов, а следовательно, и сигнал на выходе блока 9 преобразования накопленных разностных сигналов равны нулю. Поэтому посту-: пившие сейсмические сигналы с входного блока 1 на блок 2 формирования разностных сигналов и ограничения проходят без изменения через вычита- тель 3, поскольку на второй его вход

0

9

0

5

5 0 5 0 5

7766

поступает нулевой сигнал с цифроана- логового преобразователя 11. Сейсмический сигнал, полученный на выходе вычитателя 3, преобразовывается аналого-цифровым преобразователем 4 в цифровую форму в виде числа с плавг.ю- щей запятой. Управление аналого-цифровым преобразователем 4 осуществляет устройство .5 управления (связь не показана), Таким образом, на выходе аналого-цифрового преобразователя 4 сигнал представлен порядком и мантиссой. Число разрядов порядка и мантиссы определяется динамическим диапазоном и точностью представления сейсмической информации. Цифровой сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 4 подается на вход устройства 5 управления, и поскольку с программного устройства 16 на его управляющий вход поступает разрешающий сигнал, то он транзитом передается на входы компаратора 6 и мультиплексора 7.

По разрешающему сигналу компаратора 6 происходит передача мультиплекч- сором 7 сигнала задатчика 8 порогов ограничения на вход блока 12 накопления вьделяемых сигналов в случае, когда сигнал на .выходе устройства 5 управления превосходит по модулю начальный порог ограничения. При этом сигналу задатчика 8 порогов ограничения присваивается знак (полярность) сигнала, выданного в это же время на выходе устройства 5 управления. В противном случае, когда сигнал на выходе устройства 5 управления меньше по модулю порога ограйиче- ния задатчика 8, то этот сигнал передается через мультиплексор 7 без изменения. Таким образом, на выходе блока 2 формирования разностньгх сигналов и ограничения происходит образование разностных сигналов и ограничения согласно следующим условиям:

Изобретение относится к устройствам наблюдения сейсмических сигналов в сейсморазведке и сейсмологии , в частности, при возбуждении их с помощью невзрывных источников колебаний. Целью изобретения является повышение производительности и качества наблюдений путем повышения эффективности подавления импульсных помех. Это достигается повторением возбуждения и приема сейсмических сигналов, ограничением накапливаемых сигналов по амплитуде и последовательным поэтапным уточнением выделяемого сигнала с помощью разностных сигналов, образуемых посредством вычитания из наблюденных сигналов согласованного с ними по величине и по форме сигнала, выделенного на этапах, предшествующих выполняемому этапу. Причем порог ограничения на начальном этапе накопления устанавливают не меньшим половины максимальной амплитуды колебаний, возбуждаемых источником сейсмических волн в точке приема, а на каждом из последующих этапов накопления порог ограничения разностных сигналов уменьшают по сравнению с предыдущим этапом. 1 ил.

Если lUjhUo, формируется сигнал +U при если lUgpUj, формируется сигнал -Uj, при если lUgkUo, формируется сигнал Ug,

где и, - сигнал на выходе вычитателя 3; Ug - сигнал на выходе задатчика

8 порогов ограничения. Выходной сигнал мультиплексора 7 подвергается корреляционному преобразованию в корреляторе 13 согласно

алгоритму. На коррелятор 13 с устройства 5 управления поступают синхронизирующие импульсы, соответствующие отсчетам сейсмического сигнала (связь на чертеже не показана). Сформированная импульсная сейсмограмма с коррелятора 13 после окончания

регистрации сейсмического сигнала по сигналу с программного устройства 16 передается в накопитель 14 разност- ньрс сигналов, в котором одновременно с накоплением сигналов осуществляется и их нормировка. Когда будет выполнено заданное число накоплений сигналов на установленном этапе, с выхода программного устройства 16 выдается сигнал на накопитель 15 выделяемых сигналов. Производится считывание информации с накопителя 15 и передача ее в блок 9 преобразования накопленных разностных сигналов, в котором осуществляется обработка формирователем 10 вычитаемых сигналов. Полученный, таким образом, сигнал преобразовывается цифроаналоговым преобразователем 11 в аналоговую форму. Сигнал на выходе блока 9 преобразования накопленных разностных сигналов является интерференционным, сигналом такой же структуры, как и сигнал, поступающий из входного блока 1 в результате возбуждения зондирующего сигнала источником сейсмических колебаний. Согласованный таким образом по величине и по форме с наблюденным сигналом, поступающим с входного блока 1 на первый вход вычитателя 3, сигнал с выхода блока 9 преобразования накопленных разностных сигналов подается на второй вход вычитателя 3,

, Разностный сигнал, полученньй на выходе вычитателя 3, преобразуется блоками 4-8 и 13-16 аналогично преобразованию сигналов на первом этапе уточнения. Так же, как и на первом этапе уточнения, определяется момент окончания второго этапа уточнения, Этап уточнения заверщается суммированием содержимого накопителя 14 к содержимому накопителя 15, после этого осуществляется обнуление содержимого в накопителе 14 и переключение за- датчика.8 порогов ограничения на очередной уровень, В момент начала третьего этапа уточнения по сигналу управления с программного устройства 16 на накопитель 15 вьщеляемых сигналов и формирователь 10 вычитаемых сигналов производится считывание сигнала с накопителя 15 и передача его на блок 9 преобразования накопленных- разностных сигналов, в котором осуществляется обработка формирователем 10 вычитаемых сигналов.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Полученный таким образом сигнал преобразовывается цифроаналоговым преобразователем 11 в аналоговую форму и подается на второй вход блока 2 формирования разностных сигналов и ограничения. Аналогично осуществляются последующие этапы уточнения сейсмических сигналов.

После выполнения всех этапов уточнения с выхода дещифратора программного устройства 16 поступает сигнал на вход устройства 5 управления, который выдает сигнал на накопитель 15 выделяемых сигналов для разрешения вывода с него результирующей импульсной сейсмограммы на магнитный регистратор сейсмостанции.

При накоплении сейсмических сигналов возбужденными моноимпульсными источниками сейсмических колебаний исключаются коррелятор 13 и формирователь 10 вычитаемых сигналов.

Возможны эквивалентные технические решения задачи ограничения сигналов: фиксированное их усиление и поэтапное ограничение по системе уровней и поэтапное изменение усиления и ограничение на фиксированном уровне, S предлагаемом устройстве также может применяться вариант ограничения сигналов, когда осуществляется постоянное усипение сигналов и постоянный уровень ограничения сигналов на всех этапах уточнения сигналов. Вычитание сигналов в аналоговой части устройства до подачи на аналого-цифровой преобразователь позволяет совместить щирокий динамический диапазон и точность их цифрового представления при ограниченной разрядности преобразователя, что необходимо для повышения качества наблюдений в сейсморазведке.

Длительность вьзделяемого сигнала при обычном моноимпульсном возбуждении сейсмических сигналов определяется длительностью исследуемой части отклика среды. При возбуждении сложных интерференционных сигналов в процессе наблюдений длительность вьщеля- емого сигнала устанавливают не меньше времени прихода волн, амплитуда которых больше амплитуды минимально полезного колебания.

Порог ограничения сигналов и помех задатчиком 8 может вьщанаться автоматически или вручную. При ручном режиме задавания порогов сигнал с выхода

программного устройства 16 не подается на вход задатчика 8 порогов ограничения.

Эффективность устройства обусловлена более надежным подавлением импульсных помех на результирующих импульсных сейсмограммах. При случайно характере появления во времени импульсных помех устройством они могут полностью быть исключены из результирующих импульсных сейсмограмм, сохранив при этом.регистрируемый сейсмический сигнал в силу его детерминированности. Производительность наблю дений при использовании устройства повышается за счет уменьшения потерь времени на выжидание времени, когда прекратят появляться на сейсмограмма интенсивные импульсные помехи, а так же путем исключения возможности получения бракованного сейсморазведочно- го материала.

Формула изобретения

1, Устройство для накопления сейсмических сигналов, содержащее входной блок и блок накопления выделяемых сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества наблюдений путем повьш1ения эффективности подавления импульсных помех, в него введены блок формирования разностных сигналов и ограничения и блок преобразования накопленных разностных сигналов, при этом выход входного блока связан с первым входом блока формирования разностных сигналов и ограниче- ния, второй вход которого связан с выходом блока преобразования накопленных разностных сигналов, третий вход блока формирования разностных сигналов и ограничения связан с пер- вым выходом блока накопления выделяемых сигналов, вход блока преобразования накопленного разностного сигнала связан с вторым выходом блока накопления выделяемых сигналов и выхо- дом устройства, а вход блока накопления выделяемых сигналов связан с выходом блока формирования разностных сигналов и ограничения.

Q 5 0

5

0 0

5

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования разностных сигналов и ограничения .содержит вычитатель, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления, мультиплексор и задатчик порогов ограничения, а также компаратор, при этом вычитатель, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления и мультиплексор соединены последовательно, выход устройства управления связан с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика порогов ограничения и второму входу мультиплексора, первый и второй входы блока связаны соответственно с первым и вторым входами вычитателя, выход мультиплексора соединен с выходом блока, второй вход устройства управления соединен с третьим входом блока, а выход компаратора подключен к третьему входу мультиплексора.

3,Устройство по п, 1, отличающееся тем, что блок преобразования накопленных разностных сигналов содержит формирователь вычитаемых сигналов и цифроаналоговый преобразователь, соединенные последовательно, при этом выход цифроанало- гового преобразователя подключен к выходу блока, а вход формирователя вычитаемых сигналов связан с входом блока.

и программное устройство, при этом управляющие входы накопителя разностных сигналов и накопителя выделяемых сигналов подключены соответственно к первому и второму выходам программного устройства, вход коррелятора связан с входом блока, третий выход программного устройства связан с первым выходом блока, второй выход которого подключен к выходу накопителя выделяемых сигналов.

L.