Цифровая сейсмическая станция Советский патент 1990 года по МПК G01V1/24 

Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сейсмическим регистрирующим системам с большим динамическим диапазоном записи сейсмических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов при записи с одновременным уменьшением числа каскадно-включенных усилителей.

На фиг. 1 приведена блок-схема цифровой сейсмической станции; на фиг. 2 - схема устройства коррекции смещения нуля.

Цифровая сейсмическая станция (фиг. 1) содержит сейсмоприемники

, канальные усилители 2, коммутатор 3 каналов, устройство k коррекции смещения нуля, многоступенчатый усилитель 5, состоящий из каскадно-вклю- ченных усилителей 6, устройства 7.1 - 7..N + 1 выборки-хранения, первую группу ключей 8.1 - 8.N + 1, вторую группу ключей 9.1 - + 1, сумматор 10, усилитель 11 с коэффициентом усиления два, первое 12 и второе 13 сравнивающие устройства, переключатель 1, аналого-цифровой преобразователь 15, генератор 16 управляющих импульсов, регистр 17 последовательного приближения, дешифратор 18, регистр 19 кода

СП

со со

о

0

коэффициента усиления, регистрирующе устройство 20.

Устройство I коррекции смещения нуля (фиг. 2) содержит сумматор 21, ключи 22 и 23 (причем 22 - второй ключ, а 23 - первый ключ), интегрирующую цепь 2k, повторитель 25 и конденсатор 26. Причем выход каждого сейсмоприемника 1 соединен с входом соответствующего канального усилите- ля 2, выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 3 каналов. Выход коммутатора 3 каналов соединен с вторым входом устройства k коррекции смещения нуля, первый вход.которого соединен с выходом многоступенчатого усилителя 5, а выход устройства k коррекции смещения нуля соединен с входом первого из аскадно-включенных усилителей 6, входящих в состав многоступенчатого усилителя 5. Выходы каждого из N каскадно-включенных усилителей 6 и вход первого из них через группу из N + 1 ключа 9 и через группу из N + 1 цепи, состоящей из последовательно включенных устройства .7 выборки-хранения и ключа 8, подсоединены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам сумма тора 10, выход которого подключен к входу усилителя 11 с коэффициентом усиления два, к входу первого сравнивающего устройства 12 и к второму входу переключателя 1, первый вход которого объединен с выходом усилителя 11 с коэффициентом усиления два и входом второго сравнивающего устройства 13, выход которого соединен с управляющим входом переключателя И, а выход последнего подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 15, управляющий вход которого соединен с четвертым выходо генератора 16 управляющих импульсов, первый вход которого подключен к управляющим входам всех устройств 7 выборки-хранения и управляющему входу устройства k коррекции смещения нуля второй выход генератора 16 управляю- щих импульсов подключен к первому входу регистра 17 последовательного приближения, второй вход которого объединен с выходом первого сравнивающего устройства 12, а выход регистра 17 последовательного приближения подключен к входу дешифратора 18, выходы последнего подключены к управляющим входам ключей 8 и 9,

15

20

25

5 3045 50

539706л

третий выход генератора 16 управляющих импульсов подключен к управляющему входу регистра 19 кода коэффициента усиления, первый информационный вход которого объединен с выходом регистра 17 последовательного приближения, а второй информационный вход подключен к выходу второго сравнивающего устройства 13, а выход регистра 19 кода коэффициента усиления подключен к первому входу регистрирующего устройства 20, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 15. Кроме того., выход сумматора 21 является выходом устройства коррекции смешения нуля, а неинвертирующий вход сумматора 21 подключен к выходу второго ключа 22, первый вход которого соединен с нулевой шиной, а второй вход является вторым входом устройства k коррекции смещения нуля, первый вход которого является входом первого ключа 23, выход последнего через последовательно соединенные интегрирующую цепь 2k и повторитель 25 подключен к инвертирующему входу сумматора 21, .причем управляющие входы ключей 22 и 23 объединены и являются управляющим входом устройства k коррекции смещения нуля.

Цифровая сейсмическая станция работает следующим образом.

В исходном состоянии в устройстве k коррекции смещения нуля ключ 23 замкнут, а ключ 22 подключает неинвертирующий вход сумматора 21 на общую шину. Конденсатор 26 разряжен, таким образом на входах и выходе сумматора 21, а также на входе многоступенчатого усилителя 5 напряжение равно нулю. При этом на выходе многоступенчатого усилителя 5 устанавливается напряжение смещения нуля, которое через ключ 23 поступает на интегрирующую цепь 2k, где изменяет ,напряжение на конденсаторе 26, которое через повторитель 25 поступает на инвертирующий вход сумматора 21 и на его выходе появляется напряжение коррекции, компенсирующее напряжение смещения нуля многоступенчатого усилителя 5. В результате процесса автоматического регулирования на выходе многоступенчатого усилителя 5 устанавливается напряжение смещения, близкое к нулю.

Сигналы с сейсмоприемника 1 первого канала через канальный усилитель

35

40

55

S1

2 и коммутатор 3 каналов поступают на первый вход устройства 4 коррекции смещения нуля. После запуска стации генератор 16 управляющих импульсов вырабатывает импульс выборки, который размыкает ключ 23, отключая первый вход устройства 4 коррекции

смещения нуля от выхода многоступенчатого усилителя 5, но сигнал коррекции, хранящийся на конденсаторе 26, продолжает компенсировать смещение нуля о Ключ 22 подключает выход коммутатора 3 каналов к неинвертирующему входу сумматора 21 и сигналы первого канала через сумматор 21 поступают на вход многоступенчатого усилителя 5. Одновременно устройства 7 выборки хранения переходят в режим выборки.

Выбранный таким образом сигнал с градацией усиления через 12 дБ поступает на второй вход переключателя 14 и через усилитель 11 с коэффициентом усиления два (6 дБ) - на первый вход переключателя 14 и на второе сравнивающее устройство 13, которое в случае, если значение сигнала на выходе сумматора 10 меньше значения шкалы аналого-цифрового преобразователя, подключает через переключатель 14 добавочное усиление 6 дБ. Усиленный таким образом сигнал с градацией усиления через 6 дБ поступает на обработку аналого- цифровым преобразователем 15. Код регистра 17 последовательного приближения и результат сравнения сравниПосле окончания импульса выборки уст- 2о вающего устройства 13 в виде младшего

разряда поступают в регистр 19 кода коэффициента усиления.

Выходной код аналого-цифрового преобразователя 15 (мантисса выход- 25 ного сигнала) и код коэффициента усиления (порядок) поступают на входы регистрирующего устройства 20, выполненного в виде многоразрядного регистра, и запоминаются там и в поезд ледующем считывании оттуда по мере

необходимости.

i

Цифровая сейсмическая станция имеет высокие точностные характеристики,

ройство 4 коррекции смещения нуля возвращается в исходное состояние, а устройства 7 выборки-хранения переходят в режим хранения и на них запоминаются сигналы первого канала, усиленные каскадно-включенными усилителями 6 в 1,4, 4, ..., 4N раз (О дБ, 12 дБ, 2k дБ 12 N дБ).

Далее генератор 16 управляющих импульсов вырабатывает такты, в течение которых регистр 17 последовательного приближения через дешифратор 18 управляет ключами 8 и 9, подключающими выходы устройств 7 выборки-хранения, на которых хранятся усиленные сигналы, и выходы соответствующих каскадно-включенных усилителей 6, на которых в это время присутствует напряжение смещения, близкое к нулю, к входам сумматора 10, где происходит вычитание из сигнала напряжения смещения нуля. С сумматора 10 откорректированный сигнал поступает на первое сравнивающее устройство 12, где сигнал сравнивается с опорным напряжением, после чего на регистре 17 последовательного приближения поступает результат сравнения для выбора коэффициента усиления. Для определенности следует рассмотреть конкретный случай, например, для N 7. В этом случае для выбора коэффициента усиления достаточно трех тактов. В первом такте выбирается коэффициент усиления 0 дБ или 48 дБ, во втором такте к выбранному коэффициенту добавляется 0 дБ или 2k дБ, в третьем добавляется 0 дБ или 12 дБ.

35

40

45

50

55

не предъявляют к усилителям жестких требований по величине смещения нуля за счет введения схемы коррекции, осуществляющей общую коррекцию многоступенчатого усилителя, и за счет введения устройств выборки-хранения и сумматора, которые обеспечивают коррекцию смещения нуля для каждого значения выбранного коэффициента усиления. Предлагаемое устройство полностью использует разрешающую способность аналого-цифрового преобразователя и имеет малое число каскадно- включенных усилителей.

Формула изобретения

1. Цифровая сейсмическая станция, содержащая последовательно соединенные сейсмоприемники, канальные усилители, коммутатор, многоступенчатый усилитель, состоящий из N каскадно- включенных усилителей, к входам которых подсоединена первая группа из N + 1 ключей, а также первое сравнивающее устройство, генератор управля0

5

Выбранный таким образом сигнал с градацией усиления через 12 дБ поступает на второй вход переключателя 14 и через усилитель 11 с коэффициентом усиления два (6 дБ) - на первый вход переключателя 14 и на второе сравнивающее устройство 13, которое в случае, если значение сигнала на выходе сумматора 10 меньше значения шкалы аналого-цифрового преобразователя, подключает через переключатель 14 добавочное усиление 6 дБ. Усиленный таким образом сигнал с градацией усиления через 6 дБ поступает на обработку аналого- цифровым преобразователем 15. Код регистра 17 последовательного приближения и результат сравнения сравнио вающего устройства 13 в виде младшего

не предъявляют к усилителям жестких требований по величине смещения нуля за счет введения схемы коррекции, осуществляющей общую коррекцию многоступенчатого усилителя, и за счет введения устройств выборки-хранения и сумматора, которые обеспечивают коррекцию смещения нуля для каждого значения выбранного коэффициента усиления. Предлагаемое устройство полностью использует разрешающую способность аналого-цифрового преобразователя и имеет малое число каскадно- включенных усилителей.

Формула изобретения

1. Цифровая сейсмическая станция, содержащая последовательно соединенные сейсмоприемники, канальные усилители, коммутатор, многоступенчатый усилитель, состоящий из N каскадно- включенных усилителей, к входам которых подсоединена первая группа из N + 1 ключей, а также первое сравнивающее устройство, генератор управляющих импульсов, аналого-цифровой преобразователь, регистр кода коэффициента усиления, соединенный с первым входом регистрирующего устройства, второй вход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов при записи с одновременным уменьшением числа каскадно-вклю- ченных усилителей, в него введены устройство коррекции смещения нуля, N + 1 цепь, состоящая из последовательно включенных устройства выбор- ки-хранения и ключа, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления два, переключатель, второе сравнивающее устройство, регистр последовательного приближения и дешифратор, причем вы- ход многоступенчатого усилителя соединен с первым входом устройства - коррекции смещения нуля, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход устройства коррекции смещения нуля соединен с входом первого из N каскадно-включенных усилителей, выходы которых и вход первого из них через первую группу из N + 1 ключа и через N + 1 цепь, состоящую из последовательно включенных устройства выборки-хранения и ключа, подсоединены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам сумматора , выход которого подключен к входу усилителя с коэффициентом усиления два, к входу первого сравнивающего устройства и второму входу переключателя, первый вход которого объединен с выходом усилителя с коэффици- ентом усиления два и входом второго сравнивающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, а выход последнего родключен к аналоговому входу знало-

с 5 0 Q $

5

го-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом генератора управляющих импульсов, первый выход которого подключен к управляющим входам всех устройств выборки-хранения и управляющему входу устройства коррекции смещения нуля, второй выход генератора управляющих импульсов подключен к первому входу регистра последовательного приближения, второй вход которого объединен с выходом первого сравнивающего устройства, а выход регистра последовательного приближения подключен к входу дешифратора, выходы ч последнего подключены к управляющим входам ключей, третий выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющему входу регистра кода коэффициента усиления, первый информационный вход которого объединен с выходом регистра последовательного приближения, а второй информационный вход подключен к выходу второго сравнивающего устройства.

2, Станция по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что устройство коррекции смещения нуля выполнено в виде сумматора, выход которого является выходом устройства коррекции смещения нуля,а неинвертирующий вход подключен к выходу второго ключа, первый вход которого соединен с нулевой шиной, а второй вход является вторым входом устройства коррекции смещения нуля, первый вход которого .является входом первого ключа, выход последнего через последовательно соединенные интегрирующую цепь и по- ,вторитель подключен к инвертирующему входу сумматора, причем управляющие входы ключей объединены и являются управляющим входом устройства коррекции смещения нуля.

Изобретение относится к области сейсморазведки, в частности, к цифровым сейсмическим регистрирующим системам с большим динамическим диапазоном записи сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов при записи с одновременным уменьшением числа каскадно включенных усилителей. В цифровую сейсмическую станцию введены устройство коррекции смещения нуля, цепи, состоящие из последовательно включенных устройств выборки-хранения и ключа, сумматор и сравнивающие устройства. В сейсмическом сигнале перед оцифровкой корректируется величина смещения нуля, а затем в сравнивающем устройстве подбирается оптимальный коэффициент усиления путем сравнения с опорным напряжением. Цифровая сейсмостанция обладает высокими точностными характеристиками, и при этом не предъявляет жестких требований к усилителям по величине смещения нуля за счет введения схемы коррекции, кроме того, полностью используется разрешающая способность аналого-цифрового преобразователя. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.