Устройства для вибрационной сейсморазведки Советский патент 1990 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области вибрационной сейсморазведки и предназначено для преобразования длительных частотно-модулированных колеба- ний, возбуждаемых вибрационным источником, в импульсную форму.

Цель изобретения - повышение производительности и качества преобразования сейсмической информации.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для вибрационной сейсморазведки, на фиг.2 - функциональная схема синхронного детектора; на фиг.З - схема генератора косинусоид на фиг.4 - схема устройства управления.

Устройство содержит сейсмодатчи- ки 1 и усилители 2, подключенные к последовательно соединенным цифровому преобразователю 3, синхронному детектору 4, вычислителю 5 импульсной сейсмограммы (ВИС) и регистратору 6, причем цифровой преобразователь 3 управляющими входами соединен со счетчиком 7 сейсмических каналов (счетчик СК), счетчиком 8 каналов частотной с ейсмограммы (счетчик каналов ЧС), первым тактовым генератором 9 и генератором 10 эталонного свип-сигнала (ГЭС), выход которого соединен с синхронным детектором 4, содержащим последовательно соединенные перемножитель 11 и фильтр 12 низких частот (НЧ), выход которого подключен к входу ВИС 5, содержащего последовательно соединенные генератор 13 косинусоид (ГК), перемножитель 14, сумматор 15, оперативное запоминающее устройство 16 (ОЗУ), регистр 17 выхода и последовательно соединенные второй тактовый генератор 18, устройство 19 управления и счетчик 20 адреса (СА).

Синхронный детектор 4 представляет собой последовательно соединенные перемножитель 11 и ФНЧ 12, включающи сумматор 21, ОЗУ 22 фильтра, регистр 23 ОЗУ, регистр 24 частотной сейсмограммы (регистр ЧС), управляющие и адресные входы ОЗУ 22 подключены соответственно к формирователю 25 управляющих импульсов и селектору 26 адреса.

Генератор 13 косинусоид содержит последовательно соединенные счетчик 27 кадров, корректирующий счетчик 28 сумматор 24, регистр 30 и формирователь 31 ординаты косинусоиды, при этом на счетный вход корректирующего

0 5 0 , 0

,с

0

5

счетчика 28 поступает сигнал со счетчика 32 поправок. Устройство 19 управления содержит D-триггер 33, соединенный с интегральной схемой И 34, и инвертор 35.

Устройство работает следующим образом.

В одной из точек геологической среды возбуждается частотно-модулированный зондирующий сигнал. Сейсмические волны, отраженные от неодно- родностей геологической среды, воздействуют на сейсмодатчики 1, которые превращают их в электрические сигналы, называемые вибросейсмическими. Вибросейсмические сигналы усиливаются усилителями 2 и поступают на цифровой преобразователь 3, в котором подвергаются преобразованию из непрерывных в дискретные выборки этих сигналов, затем выборки мультиплексируются с дальнейшей отцифровкой.

Цифровые значения каждой выборки . вибросейсмических сигналов, выраженные в двоичном параллельном коде, поступают на вход синхронного детектора 4. Синхронный детектор 4 выполняет операцию синхронного детектирования, для чего цифровые выборки вибросейсмических сигналов S(t) sinc/(t - С )2,

/ ш где х --, w- текущая частота, tтекущее время, с 0- сдвиг сигнала от начала отсчета, умножают на цифровые выборки свип-сигнала b(t) с последующим выделением нижней боковой полосы и подавлением верхней боковой полосы перемножаемых сигналов. Выходной сигнал синхронного детектора 4 представляет собой суперу позицию A(t) ZS(cos( -W0(2),

где S- - амплитуда, D - время пробега 1-й волны. Этот сигнал и является частотной сейсмограммой.

Перемножение сигналов S(t) и b(t) осуществляется в перемножителе 11. Сигнал b(t) формируется ГЭС 10 и представляет собой точную копию зондирующего свип-сигнала. Результат перемножения поступает на вход цифрового фильтра 12, осуществляющего операцию низкочастотной фильтрации.

Время отрезка суммирования определяется интервалом дискретизации частотной сейсмограммы, частотный диапазон которой лежит в пределах 0-1 Гц, и задается счетчиком 8 каналов. В

конкретно используемом случае частота дискретизации сигналов частотной сейсмограммы составляет 3,2 Гц. Так как отсчеты вибросейсмических сигналов , S(t) поступают через интервал 2 мс, то между отсчетами частотной сейсмограммы A(t), поступающими через 301 мс, укладывается немногим более 150 отсчетов входных вибросейсмичес- ю ких сигналов по каждому сейсмическому сигналу.

В начале каждого отрезка суммирования по каждому каналу частотной сейсмограммы в ОЗУ 22 записываются нули, щ чем обеспечивается сброс результата. Затем с выхода перемножителя 11 первый результат произведения в данном кадре поступает на вход сумматора 21, где суммируется с нулями, и сумма 1 20 записывается в ячейку ОЗУ 22, Следующий отсчет произведения этого канала суммируется с суммой Zl, считанной из ПЗУ 22 и через резистор 23 ОЗУ по- шнной на вход сумматора 21, а резуль-25 КГ 13 вырабатывается последовательно

памяти, из которых был рассчитан результат предыдущего суммирования. Формирователь 25 управляющих импуль - сов вырабатывает сигналы записи - считывания. Счетчик 7 СК и счетчик 8 каналов СЧ представляют собой делители частоты с разными коэффициентам деления. После операции синхронного детектирования выполняется восстановление импульсной сейсмограммы, которое осуществляется в ВИС 5.

Дискретные значения частотных сей смограмм в виде цифровых кодов с выхода синхронного детектора 4 поступают на первый вход перемножителя 14 на второй вход которого подаются коды дискретных значений последователь ности косинусоид с выхода ГК 13. Перемножитель 4 выполнен аналогичнг пе ремножителю 11.

За время существования каждо о очередного значения частотной ейсмо граммы А- на входе перемножитг ;я 14

КГ 13 вырабатывается последовательно

памяти, из которых был рассчитан результат предыдущего суммирования. Формирователь 25 управляющих импуль - сов вырабатывает сигналы записи - считывания. Счетчик 7 СК и счетчик 8 каналов СЧ представляют собой делители частоты с разными коэффициентами деления. После операции синхронного детектирования выполняется восстановление импульсной сейсмограммы, которое осуществляется в ВИС 5.

Дискретные значения частотных сейсмограмм в виде цифровых кодов с выхода синхронного детектора 4 поступают на первый вход перемножителя 14, на второй вход которого подаются коды дискретных значений последовательности косинусоид с выхода ГК 13. Перемножитель 4 выполнен аналогичнг перемножителю 11.

За время существования каждо о очередного значения частотной ейсмо- граммы А- на входе перемножитг ;я 14

Изобретение относится к вибрационной сейсморазведке. Целью изобретения является повышение производительности и качества сейсмической информации. Устройство содержит сейсмодатчики 1, усилители 2, цифровой преобразователь 3, синхронный детектор 4, вычислитель импульсной сейсмограммы 5 и регистр 6. Синхронно с получением каждого дискретного отсчета частотной сейсмограммы в вычислителе импульсной сейсмограммы 5 генерируют дискретную последовательность косинусоид на интервале времени, не превышающем период следования этих отсчетов, и умножают каждое значение косинусоид на данный отсчет частотной сейсмограммы. Операцию умножения повторяют для каждого отсчета и произведения, соответствующие одним и тем же временам импульсной сейсмограммы, последовательно суммируют. 4 ил.

который является очередным о частотной сейсмограммы A(t),

тат суммирования Z2 записывается в те же ячейки ОЗУ 22.

Такая операция осуществляется по каждому каналу в течение интервала времени Т 301 мс (длительность кадра частотной сейсмограммы). Р конце кадра 2150, как результат суммирован 150 отсчетов входного сигнала S(t),

;ет

ОЗ./

22 переписывается в регистр . ЧС 1 запоминается в нем. На месте счг- ганного результата суммирования г ячейке памяти записываются нули, и в следующем кадре частотной сейсмограммы начинается новое суммирование входных сигналов. Так как работа счетчика 7 СК синхронизирована с работой цифрового преобразователя 3, то на вход сумматора 21 всегда поступает результат перемножения того канала, чей адрес в это время установлен на шинах ОЗУ 22, и текущая сумма именно этого канала считывается из ОЗУ 22 на вход сумматора 21. Время считывания конечной суммы и адрес очередного канала сейсмограммы определяются за счетчиком 8 каналов ЧС, а подключение его к адресным шинам ОЗУ 22 осуществляется селектором 26 адреса ОЗУ. Объем памяти ОЗУ 22 равен 48 словам, так как запись очередного результата в процессе суммирования производится в те же ячейки

0

5

m дискретных значений КОСИНУСОИД С ;. См , Ijdil - (ja)2 , (где t j const, j 0, 1, 2, ... m,

J с -

или с учетом того, что веаи- гна 2dt представляет соб-тй .-мовеннук1 ч.1 т - ту зондирующего сигнала и) 2oit i в момент времени t t,, то значения косинусоид можно представить как С;. cosLrw, - о/ л

М Эти

.J2J.

0

значения косинусоид умножают - ся на очередной, например пергий, гг.- счет частотной сеГтсмгграммм, чуч совокупность произведений, которую назовем первым ковариантом импульсной сейсмограммы. Эта совокупность произведений через сумматор 15 поступает на запись в ячейки ОЗУ 16. С поступ- с лением следующего отсчета частотной сейсмограммы синхронно с выработкой каждого дискретного значения С ;у производится опрос ячеек памяти ОЗУ 16, из которых извлекаются ранее накоп0

ленные значения первого коварианта К, , j 0, 1, 2... m, ив освободившиеся ячейки записываются обновленные значения второго коварианта , К 0, 1, 2... т. Обновленное значение j-ro коварианта К образуют путем суммирования в сумматоре 15 предыдущего значения коварианта K.,i -, считанного из ОЗУ 16, и произведения 1-го отсчета частотной сейсмограммы

A; на j-e дискретное значение i-го обратного свип-сигнала С;:

К

- К

(-и + W „

Последовательность операции, выполняемых ВИС 5, включающим перемноК

ii

1 го А,S К1 VC,m

При поступлении второго отсчета А2 по первому каналу выполняются one рации

Такая же последовательность операций осуществляется со всеми отсчетами частотной сейсмограммы по пер К К

дг

цv по

ЛГ

п 1

Kj АП S + К(п.,,.

К m - Knm- А о С n m + К („

Последовательность дискретных значений К:, j 0, 1, 2... т, представляет собой восстановленную импульсную сейсмограмму по первому каналу. Аналогичным образом осуществляется обработка по всем 48 сейсмическим кана- . лам.

В процессе восстановления импульс- ной сейсмограммы перебор адресов ОЗУ 16 осуществляется СА 20. Так как при выполнении любого коварианта перебор адресов начинается с нулевой ячейки, то перед вычислением производится сброс СА 20 импульсом СИ кан. Переключение адресов осуществляется передним фронтом импульсов тактового генератора 18. После про- считывания 1024 входных импульсов на выходе СА 20 формируется импульс сброса устройства 19 управления. Первый триггер 33, запускаясь импульсом СИ кан. и сбрасываясь импульсом

15663158

житель 14, сумматор 15, ОЗУ 16 и

ГК 13, можно представить в следующем

виде. При поступлении с регистра 24

ЧС первого отсчета А1, например,

по первому каналу выполняются операции

запись в 0-ю ячейку ОЗУ 16

1-ю т-ю 15

запись в 0-ю ячейку ОЗУ 16 1-ю j-ю - т-ю

i 25 вому каналу, при этом окончательный

результат получается после прихода

n-го отсчета А„

запись в 0-ю ячейку ОЗУ16 1-ю

j-ю

т-ю

Q

0

5

сброса от СА 20, управляет интегральной схемой 34, которая пропускает в работу тактовые импульсы (ТИ), формируемые тактовым генератором 18. Второй триггер делит на два импульсы тактового генератора 18 и формирует управляющие импульсы записи - считывания для ОЗУ 16. С выхода этого же триггера 33 формируются импульсы, поступающие на счетный вход СА 20.

Генерирование го дискретных значений косинусоид С;- производится ГК 13, схема которого приведена на фиг.3.

Вычисление импульсной сейсмограммы осуществляется в реальном масштабе времени при проведении вибросейсмического сеанса. Один раз в начале сеанса в ГК 13 заносится начальное значение частоты рабочего диапазона. Занесение производится в счетчик 27 кадров. В течение сеанса счетчик 27

кадров суммирует число кадров в сеансе, для чего на счетный вход сложения поданы импульсы сброса кадров СИ кадр. от счетчика 8 каналов ЧС, таким образом осуществляется привязка к текущим значениям частоты зондирующего сигнала при вычислении очередного коварианта импульсной сейсмограммы.

Так как процессом вычисления ко- вариантов по 48 каналам одного кадра значение счетчика 27 кадров не изменяется, тем самым выполняется условие t const при вычислении импульсной сейсмограммы.

В начале действия каждого канала импульсом СИ кан. знамение счетчика 27 кадров переписывается в корректирующий счетчик 28, который служит для внесения поправки, обусловленной учетом параметра с( j2 . Учет осуществляется вычитанием импульсов во время вычисления коварианта импульсной сейсмограммы, в конкретном случа каждого 38-го импульса ТИ. Формирование 38-го импульса ТИ производится счетчиком 32 поправок, который представляет собой делитель частоты на 38. Сброс счетчика 31 поправок и регистра 30 производится импульсом СИ кан.

Выход корректирующего счетчика 28 подключен к входам А сумматора 29. На вход сумматора 29 поступает предыдущее значение суммы, которое было зафиксировано с выхода сумматора 29 в регистре 30. Значение суммы в регистр 30 заносится спадом импульсов ТИ. С выхода регистра 30 значение суммы, которое является аргументом косинуса, поступает на адресные входы формирователя 31 ординаты косинусоиды. Таким образом, на выходе ГК 13 формируются п ординат косинусоид, поступающих на перемножитель 14. С приходом следующего импульса СИ кан., сопровождающего выборку А. частотной сейсмограммы данного вибросейсмического канала, работа ГК 13 повторяется.

Вывод значений импульсной сейсмограммы из ОЗУ 16 осуществляется на регистратор 6 через регистр 17 вывода, при этом в качестве регистратора 6 может быть выбран магнитный носитель, электростатическое печатающее устройство или дисплей.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Положительный эффект изобретения обусловлен тем, что устройство не требует дополнительных затрат производственного времени на вычисление импульсной сейсмограммы, так как позволяет производить первичную обработку - синхронное детектирование и вторичную обработку - вычисление импульсной сейсмограммы вибросейсмических сигналов одновременно, в реальном масштабе времени. Это повышает производительность преобразования регистрируемых данных импульсной сейсмограммы. Повышение качества сейсмических данных происходит за счет возможности оперативного определения кондиционности полевого материала с корректировкой последующей полевой методики. Формула изобретения

Устройство для вибрационной сейсморазведки, содержащее сейсмические каналы, каждый из которых включает сейсмоприемник, соединенный с усилителем, подключенным к последовательно соединенному цифровому преобразователю, первому перемножителю и фильтру низкой частоты, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика каналов частотной сейсмограммы, третий вход - с выходом счетчика сейсмических каналов и первым управляющим входом цифрового преобразователя, четвертый вход - с вторым управляющим входом цифрового преобразователя, выходом первого тактового генератора, входами счетчика сейсмических каналов, счетчика каналов частотной сейсмограммы и генератора эталонного свип-сигнала, выход которого подключен к второму входу первого перемножителя, а также вычислитель импульсной сейсмограммы и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства и качества сейсмической информации, вычислитель импульсной сейсмограммы содержит последовательно соединенные генератор косинусоид, первый вход которого связан с вторым выходом счетчика каналов частотной сейсмограммы и является первым входом вычислителя импульсной сейсмограммы, второй перемножитель, второй вход которого связан с выходом фильтра низкой частоты и является вторым входом вычислителя импульсной

сейсмограммы, первый сумматор, оперативное запоминающее устройство, регистр вывода, а также последовательно соединенные второй тактовый генератор, устройство управления и счетчик адреса, первый выход которого соединен с вторым входом оперативного запоминающего устройства, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами устройства управления, второй вход которого соединен с вторым вы- ходом счетчика адреса, установочный вход которого соединен с установочным входом устройства управления и вторым входом генератора косинусоид, который связан с первым выходом счетчика каналов частотной сейсмограммы и является третьим входом вычисли

5

теля импульсных сейсмограмм, выход которого соединен с регистратором, с вторым входом первого сумматора и выходом регистра вывода, установочный вход которого соединен с первым выходом устройства управления и третьим входом генератора косинусоид, который содержит последовательно соединенные счетчик кадров, корректирующий счетчик, второй сумматор и регистр, выход которого соединен с входом формирователя ординаты косинусоиды и вторым входом сумматора, а управляющий вход - со счетным входом счетчика поправок, установочный вход которого соединен с установочными входами корректирующего счетчика и регистра, а выход - со счетным входом корректирующего счетчика.

Фиг.2

Фаг.З

Фиг.Ь