Вибрационный источник сейсмических сигналов Советский патент 1990 года по МПК G01V1/37 

Изобретение относится к геофизической технике, а именно к источникам сейсмических сигналов, предназначенным для сейсмической разведки на нефть и газ.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных показателей за счет сокращения времени настройки.

На фиг. 1 дана блок-схема вибрационного источника сейсмических сигналов; на фиг. 2 - схема первого и второго регулирующих усилителей; на фиг. 3 - схема регулирующего фазовращателя .

Вибрационный источник сейсмических сигналов (фиг. 1) содержит возбудитель 1 вибрации, включающий излучающую плиту 2 с установленным на ней датчиком 3 ускорения, реактивную массу 4 с датчиком 5 массы и электрогидравлический преобразователь 6 с электромеханическим преобразователем 7, первый гидравлический каскад 8, последовательно соединенный с вторым гидравлическим каскадом 9, золотник 10 которого связан с датчиком 11 золотника, систему 12 управления, содержащую блок 13 формирования сигнала, первым входом соединенный с устройством 14 управления, вторым входом - с блоком 15 фазовой синхронизации, а первым выходом - с первьм входом блока 15 фазовой синхронизации, второй вход которого соединен с блоком 16 фильтрации. Первый вход последнего связан с выходом датчика 3 ускорения, а второй вход - с вторым выходом блока 13 формирования сигнала, третий выход которого связан с первым входом блока 17 следящей системы, вторым вхоел

Јь

СО

со

сь

дом соединенного с выходом датчика 11 золотника, а третьим входом - с выходом датчика 5 массы и первым входом сравнивающего устройства 18. Выход блока 17 следящей системы через усилитель 19 мощности соединен с электромеханическим преобразователем 7. Первый выход блока 20 регулирующих элементов соединен с первым входом пер- вого регулирующего усилителя 21, второй выход - с первым входом второго регулирующего усилителя 22, а третий выход - с первым входом регулирующего фазовращателя 23. Сравнивающее устрой ство 18, первый регулирующий усилитель 21 и регулирующий фазовращатель 23 соединены последовательно. Выход регулирующего фазовращателя 23 подсоединен к выходу блока 17 следящей системы, второй вход которого связан с вторым входом второго регулирующего усилителя 22. Выход последнего соединен с вторым входом сравнивающего устройства 18, третий вход которого связан с первым входом блока 17 следящей системы.

Регулирующий усилитель 21 (22) содержит (фиг. 2) интегрирующую цепочку 24, входной буферный усилитель- повторитель 25, цифроаналоговый преобразователь 26, выполняющий функции регулятора коэффициента усиления оконечного усилителя 27. Указанное включение элементов 26 и 27 обеспечивает величину коэффициента усиления К , обратно пропорциональную управляющему коду N и равную :

K -UBfc,,/U.x 1024/N,

где UВИх,и ьх выходное и входное на- пряжения.

Величина начального кода N, равного некоторому среднему значению, задается коммутационными резисторами 28.

Регулирующий фазовращатель 23 содержит (фиг. 3) усилитель с переменным коэффициентом усиления, выполненный на основе операционного усилителя 29 и цифроаналогового преобразова- реля 30, управляемого кодом, дифференцирующий усилитель 31 с дифференцирующим конденсатором 32 и усилитель-сумматор 33, суммирующий входной сигнал через весовой резистор 34 с дифференцированным и регулируемым по величине входным сигналом через весовой резистор 35. Номиналы элементов регулирующего фазовращателя установлены такими, что обеспечивается пропорциональность фазового сдвига di/,,B управляющему коду N(aif) в диапазоне изменения фазового сдвига до 25°:

N()

«.-То-

Величина начального кода N, равна нулю, задается коммутационными резисторами 36.

Управляющие коды N(Kr), N(KA) и N CflM r,,) задаются блоком 20 регулирующих элементов, выполненным в виде набора соединительных устройств (например, перемычек), подключающих управляющие входы цифроаналоговых преобразователей 26 и 30 к уровням логического нуля и единицы. Блок регулирующих элементов входит в комплект электрогидравлического преобразователя и содержит коды данного преобразователя, определенные в процессе его испытания. При отключенном блоке регулирующих элементов набором резисторов 28 и 36 устанавливаются начальные значения кодов, обеспечивающие некоторую среднюю характеристику виброисточника.

Вибрационный источник работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на выходе 3лока 13 формирования сигнала равно нулю. При этом реактивная масса 4 находится в среднем (рабочем) положении. При поступлении сигнала Пуск с устройства 14 управления блок 13 формирования сигнала начинает формировать переменный синусоидальный сигнал, который, пройдя через сравнивающее устройство 18, первый регулирующий усилитель 21, фазовращатель 23 и усилитель 19 мощности, приводит в действие электрогиравлический преобразователь 6, засталяя золотник 9 второго каскада совершать колебательные движения около среднего положения с частотой сигнал который вырабатывает блок 13 формирования сигнала. Колебания Хр золотника 10 преобразуются датчиком 11 в электрический сигнал обратной связи ид, который, пройдя через второй регулирующий усилитель 22, поступает на инверсный вход сравнивающего устройства 18. Одновременно поток жидкости, который поступает в полости гидроцилиндра, приводит в колебания

реактивную массу 4 и излучающую плиту 2. Датчик 5 массы воспринимает перемещение массы, и его сигнал поступает на первый вход сравнивающего устройства 18 блока 17 следящей системы, который вырабатывает сигнал, удерживающий реактивную массу 4 в среднем положении. Датчик 3 ускорения, установленный на излучающей плите 2, вырабатывает сигнал ускорения, который поступает на вход блока 16 фильтрации и далее на вход блока 15 фазовой синхронизации, где вырабатывается сигнал коррекции для блока 13 формирования, необходимый для поддержания колебаний излучаемой плиты 2 в фазе с заданным.

Таким образом, колебания золотника 9 второго каскада преобразуются в колебания излучающей плиты 2, т.е. в сейсмические колебания.

Амплитудно-частотная характеристика колебаний золотника 9 определяется как параметрами элементов системы управления, так и параметрами электрогидравлического преобразователя, в том числе коэффициентом преобразования К , фазовым сдвигом коэффициентом преобразования датчика обратной связи Кд.

При настройке электрогидравлической следящей системы параметры системы управления устанавливаются такими, чтобы при параметрах данного гидроусилителя обеспечить требуемую амплитудно-частотную характеристику. При этом коэффициент усиления Ку, первого регулирующего усилителя 21, фазовый сдвиг фазовращателя 23 и коэффициент усиления второго регулирующего усилителя 22 задаются блоком 20 регулирующих элементов, введенным в состав электрогидравлического преобразователя Ь. Поступающий на вход регулирующего усилителя (фиг.2) сигнал проходит через усилитель-повторитель 25 и поступает на вход цифроаналого- вого преобразователя 26, который обеспечивает величину коэффициента усиления обратно пропорционально коду N, который задается блоком 20 регулирующих элементов.

Аналогично работает регулирующий фазовращатель 23. Поступающий на его вход сигнал через иифроаналоговый пре образователь 30, выполняющий функции управляемого кодом делителя, через фазосдзигающий конденсатор 32 и усили

0

5

0

5

тель 31 подается на вход сумматора 33. Таким образом осуществляется сдвиг фазы регулируемым фазовращателем 23 в прямой ветви.

Параметры блока 20 регулирующих элементов устанавливаются исходя из конкретных параметров электрогидрап- лического преобразователя 6 такими, чтобы характеристики счедчщей сиг- темы в целом не изменялись при злме- не одного преобразователя другим. Так, если электрогидравлический преобразователь имеет коэффициент преобразования К r,j выше номинального значения в М раз, то параметр регулирующего элемента на первом выходе блока 20 регулирующих -элементов устанавливается таким, чтобы коэффициент усиления первого регулиглюмего усилителя 21 блока 1/ сл дящ нЧ системы стал меньше номинального также в М раз. В результате суммарный коэффициент усиления в прямой ветви следящей системы останется неизменным it равным номинальному.

35

40

45

55

Аналогично стабипнзируютея фазовый сдвиг в прямой ветви и коэффмци- эр. ент преобразования канала обратной связи следящей систем i. Стабшама- ции этих трех параметров ьпопн-- достаточно для сохранения номпнл и-нон амплитудно-частотной характеристики следящей системы.

Таким образом, речичичу управляющего кода N(Kr) первого рем У пирующего усилителя 21 необходимо устанавливать пропорциональной коэффициенту усиления гидроусипнтеля К.у, т.е. равной:

N(Kr;()Kr J024/Kr,

второго регулирующего уснчителя 22 - пропорциональной коэффициенту преобразования Кд датчика 11, т.е. равной:

М(КД)КДИ)24/КОС,

фазовращателя 23 - пропорциональной по величине и обратной по знаку величине фазового сдвига электрогидравлического преобразователя Ь, т.е. равной:

NUifr,,)-1U .Wr,.

При этом автоматически будут выполняться условия, обеспечивающие неизменность характеристик псеи следящей системы в целом.

50

Поскольку блок 20 регулирующих элементов с установленными номиналами входит в состав электрогидравлического преобразователя 6, при замене одного преобразователя другим меняется и блок 20 регулирующих элементов В результате даже в том случае, если параметры нового преобразователя отличаются от параметров замененного, характеристики всей следящей системы в целом останутся неизменными, поскольку благодаря блоку 20 регулирующих элементов параметры элементов системы управления примут новые зна- чения, соответствующие параметрам нового этектрогидравлического преобразователя .

Формула изобретения

Вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий возбудитель вибраций, включающий излучающую плиту с установленным на ней датчиком ускорения , реактивную массу с датчиком массы и электрогидравлический преобразователь, содержащий электромеханический преобразователь, первый гидравлический каскад, последовательно соединенный с вторым гидравлическим каскадом, золотник которого связан с датчиком золотника, систему управления, содержащую блок формирования сигнала, первым входом соединенный с устройством управления, а вторым входом - с блоком фазовой синхронизации, первым выходом - с первым входом блока фазовой синхронизации, второй вход которого соединен с блоком фильтрации, первый вход последнего

соединен с выходом датчика ускорения, а второй вход - с вторым выходом блока формирования сигнала, третий выход блока формирования сигнала соединен с первым входом блока следящей системы, второй вход которого соединен г выходом датчика золотника, а третий вход - с вьгходом датчика массы и первым входом сравнивающего устройства блока следящей системы, выход блока следящей системы через усилитель мощности соединен с электромеханическим преобразователем, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных показателей за счет сокращения времени настройки, в электрогидравлический преобразователь введен блок регулирующих элементов, а в блок следящей системы введены первый и второй регулирующие усилители и регулирующий фазовращатель, при этом первый выход блока регулирующих элементов соединен с первым входом первого регулирующего усилителя, второй выход - с первым входом второго регулирующего усилителя, а третий выход - с первым входом регулирующего фазовращателя, сравнивающее устройство, первый регулирующий усилитель и регулирующий фазовращатель соединены последовательно, а выход регулирующего фазовращателя подсоединен к выходу блока следящей системы, второй вход которой связан с вторым входом второго регулирующего усилителя, выход последнего соединен с вторым входом сравнивающего устройства, третий вход которого связан с первым входом блока следящей системы.

(риг i

Изобретение относится к геофизической технике. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных показателей за счет сокращения времени настройки. Первый и второй регулирующие усилители, а также фазовращатель компенсируют изменение параметров системы при замене электрогидравлического преобразователя или датчика золотника. Введением блока регулирующих элементов, установленного в электрогидравлическом преобразователе, устраняется необходимость в настройке следующей системы при замене электрогидравлического преобразователя. 3 ил.