Сейсмический вибратор Советский патент 1990 года по МПК G01V1/04 

Изобретение относится к средствам сейсмической разведки, может быть использовано в качестве источника сейсмических сигналов и касается усовершенствования известного вибратора по авт. св. № 1495732.

Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности путем

увеличения точности отработки сигналов быстроизменяющейся частоты.

На чертеже приведена структурная

схема сейсмического вибратора.

Сейсмический вибратор содержит канал 1 дистанционного запуска, генератор 2, включающий опорный счетчик 3 импульсов, источник 4 высокостабильных тактовых импульсов, блок 5

N

синхронизации и блок 6 авода параметров вибросигнала, соединенные с преоразователем 7 код - частота. Первый выход преобразователя 7 подключен к первому входу цифрового регулятора 8 фазы, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к выходам опорного счетчика 3 и к каналу 9 обратной связи по фазе. Канал 9 включает в себя последовательно соединенные датчик 10 колебаний опорной плиты, установленный на опорной плите 11 блок 12 обработки сигнала и усилитель-ограничитель 13. Выход цифрового регулятора 8 соединен с первым сигнальным входом переключателя 14. второй сигнальный вход которого подключен к второму выходу преобразователя 7.

Управляющий вход переключателя 14 соединен с выходом элемента 15 задерки, входом подключенного к выходу канала 9, а выход переключателя 14 соединен со счетным входом рабочего счетчика 16 импульсов. Входы начальной установки счетчика 16 поразрядно подключены к выходам запоминающего блока 17, входы которого поразрядно соединены с выходами счетчика 16. Входы начальной установки счетчи- ка 16 поразрядно подключены к выходам запоминающего блока 17, входы которого поразрядно соединены с выходами счетчика 16. Управляющий вход запоминающего блока 17 подключе к выходу фиксатора 18 фронта опорного сигнала, первый вход которого соединен с выходом опорного счетчика 3, а второй и третий входы подключены к соответствующим выходам блока 5 синхронизации генератора 2. Выходы рабочего счетчика 16 поразрядно соединены с входами цифрового фунционального преобразователя 19, в свою очередь поразрядно подключенного к входам цифроаналогового преобразователя 20, в.ыход которого служит одним из входов канала 21 управления. Каналы 22 к 23 обратных связей соответственно по положению гидроцилиндра и золотника электрогидравлического преобразователя 24 также соединены с входами канала 21„ Электрогидравлический преобразователь 24 механически и гидравлически соединен с гидроцилиндром 25, шток 26 которого жестко соединен с опорной плитой 11.

0

5

0

5

0

Выходы регистра 27 упреждения поразрядно соединены с управляющими входами двоичного умножителя 28, а выход его подключен к одному из входов элемента ИЛИ 29. Делитель 30 частоты поразрядно соединен своими управляющими входами с выходами кода текущего значения частоты преобразователя 7 код - частота и входами блока 12. Выход делителя 30 частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ 29, выход последнего подключен к дополнительному входу цифрового регулятора 8, а сигнальные входы двоичного умножителя 28 и делителя 30 частоты соединены между собой параллельно и подключены к дополнительному выходу преобразователя код - частота.

Регистр 27 упреждения может быть выполнен в виде набора механических переключателей, каждый из которых имеет как минимум один замыкающий или размыкающий контакт.

Двоичный умножитель выполняется на микросхеме среднего уровня интеграции так, чтобы частота выходных импульсов этой микросхемы была прямо пропорциональна коду числа на ее управляющих входах, т.е.

5

0

5

0

5

В6Г.Х А.

s

Ј

АП2

(1)

64

где A h 0 или 1 в соответствии с входным кодом.

Возможна реализация на основе накапливающего сумматора.

Делитель частоты - стандартный многоразрядный вычитающий счетчик, выход заема которого соединен с входом разрешения записи и является одновременно выходом делителя частоты.

Сейсмический вибратор работает следующим образом.

Электрогидравлический преобразователь 24 преобразует выходной сиг- кал 21 в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра 25 вызывает его перемещение с заданной частотой. Реактивная сила через поршень со штоком и опорной плитой 11 воздействует на грунт, вызывая колебания, соответствующие выходному сигналу цифроаналогового преобразователя 20.

Выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 20 в качестве задающего сигнала поступает на один из входов канала 21. Сигналы обратных связей с выходов каналов 22 и 23 обратных связей поступают на остальные входы канала 21.

Установленный на опорной плите 1 датчик 10 вырабатывает электрический сигнал, который после фильтрации и усиления з блоке 12 обработки сигн ла преобразуется в прямоугольные импульсы, при этом фронты э.тих импульсов соответствуют переходам через нуль 1-й гармоники сигнала виброско;- рости опорной плиты 11.

Формирование сигнала на выходе цифроаналогового преобразователя производится следующим образом.

Источник 4 высокостабильных по частоте импульсов вырабатывает тактовые импульсы, которые преобразователем 7 кол - частота, управляемым блоком 5 синхронизации, преобразуется в две импульсные последовательности., Первая импульсная последовательность поступает на вход цифрового регулятора 8 фазы, а вторая - на вход опорного счетчика 3 импульсов. Переключатель 14 в начальный момент соединяет вход рабочего счетчика 16 импульсов с выходом преобразователя код - частота, блокируя систему цифрвого регулятора 8 фазы на время пере ходных процессов в вибраторе,

Импульсы, заполняющие рабочий счетчик 16, линейно дискретно изменяют его содержимое, начиная с.некоторого числа, зафиксированного в запо- минающем блоке 1 7 во время установочного запуска. Цифровой .функциональный преобразователь 19 формирует цифровые отсчеты синусоидальной функции которые и преобразуются в аналоговый сигнал синусоидальной формы цифро- аналоговым преобразователем 20.

По истечении времейи задержки, установленного элементам 15, переключатель 14 соединяет выход цифрового регулятора 8 с входом рабочего счетчика 16, замыкая контур фазовой синхронизации.

На выходе элемента 29 вырабатывается импульсная последовательность которая поступает на дополнительный вход цифрового регулятора 8. При это частота импульсов на входе рабочего счетчика 16 изменяется с целью ком-

пенсации отставания частоты на выходе усилителя-ограничителя 13 (скорост- - ной ошибкой), обусловленной инерционностью вибратора. Инерционность вибратора складывается из инерционности гидравлического исполнительного Mexaнизма t

0

и задержки t

5

5

5 частоты,

Змм

включающего гидроцилиндр 25, шток 26 и опорную плиту 11,

Ъ еое

вносимой блоком 12

обработки сигнала датчика 10 колеба- ний опорной плиты.

Блок 12 обработки сигнала выделяет 1-ю гармонику выходного сигнала вибратора с целью обеспечения высокой точности работы контура фазовой синхронизации. Выделение 1-й гармоники производится при помощи селективных цепей блока 12 обработки сигнала, управляемых кодом текущего значения . частоты сигнала, для чего управляемые входы блока 12 поразрядно соединены с соответствующими кодовыми выходами преобразователя 7 код - частота, как показано на чертеже. Благодаря такому построению схемы достигается эффективное выделение первой гармоники, однако время задержки блока 12 оказывается зависящим от текущего значения частоты сигнала. В случае использования перестраиваемого фильтра нижних частот в качестве блока 12 инерционность последнего обратно пропорциональна значению текущей т.е.

оты,

3 БОС

(2)

0

где t

3 БОС

К

5

0

задержка блока обработки сигнала;

текущее значение частоты сигнала;

коэффициент пропорциональ-: ности, зависящий от характеристики фильтра блока 12, и при использовании стабильных радиокомпонентов его величина постоянна.

Поразрядное подключение делителя 30 частоты к кодовым выходам значения текущей частоты преобразователя 7 обеспечивает автоматическое изменение

корректирующей частоты F

Корр

при

изменении текущего сигнала

о

F корр

значения частоты

-ЦЈЕК 0)

Тсft

10

где 4F - приращение частоты г

управляющего сигнала; Тс - длительность сигнала; h - разрядность опорного счетчика 16 и опорного счетчика 3.

В регистр 27 упреждения устанавливают среднее время задержки гидравлического исполнительного механизма, Которое лежи7 в пределах нескольких десятков миллисекунд. Это время определяется экспериментально по пе- эеходной характеристике вибратора при размыкании контура фазовой синхро-jr иизации.

На дополнительном импульсном выходе преобразователя 7 формируется Импульсная последовательность, частота которой прямо пропорциональна отно- ,,, Йению приращения частоты 3FK длительности сигнала Тс, т.е. скорости изменения частоты, а для нелинейно меняющихся по частоте сигналов

dF/dt.

Вследствие поразрядного подключения управляющих входов двоичного умножителя 28 к выходам регистра 27 Упреждения, а сигнального входа - ;k дополнительному импульсному выходу Йреобразователя 7 на выходе двоичного умножителя 28 формируется импульсная последовательность, частора которой прямо пропорциональна произведению Скорости изменения частоты на среднюю величину задержки исполнительного механизма

1571526ь

В случае, когда частота сигнала вибратора возрастает, происходит увеличение частоты входных импульсов рабочего счетчика 16 по отношению к частоте входных импульсов опорного

25

30

35

счетчика 3 на величину Ркерр . В случае, когда частота сигнала вибратора убывает, частота входных импульсов рабочего счетчика 16 уменьшается по отношению к частоте входных импульсов опорного счетчика 3 на эту же величину Ркорр .

При работе с постоянной частотой импульсы корректирующей частоты отсутствуют. Таким образом, достигнуто постоянство частот опорного сигнала и сигнала обратной связи по фазе на сравнивающих входах цифрового регулятора фаз, благодаря чему точность работы вибратора повышается.

Итак, в описанном устройстве благодаря введению двоичного умножителя, делителя частоты, элемента ИЛИ, регистра упреждения и связей между ними и остальными элементами устройства обеспечивается повышение сейсмической эффективности за счет уменьшения скоростной ошибки отработки сигналов быстроменяющейся частоты. Формула изобретения

Сейсмический вибратор по авт. св. № 1495732, отличающийся тем, что с целью повышения сейсмической эффективности за счет повышения точности отработки сигналов быстроменяющейся частоты, в него дополнительно введены регистр упреждения, двоичный умножитель, делитель частоты и элемент ИЛИ, причем управляющие входы делителя частоты соединены поразрядно с выходами кода текущего значения частоты преобразователя код - частота и с входами блока обработки сигнала, выход делителя частоты подключен к одному из входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом двоичного умножителя, управляющими входами поразрядно соединенного с выходами регистра упреждения, выход элемента ИЛИ подключен к дополнительному входу цифрового регулятора фазы, а сигнальные входы двоичного умножителя и делителя частоты подключены к дополнительному выходу преобразователя код частота.

F , - 214Е t

гkopp т. L3U«

(4)

Импульсные последовательности с частотами FKepp, и FKopp поступают на входы элемента 30, на выходе которого образуется новая импульсная последовательность с частотой

корр

+

Гл1 (t

X зим

FK«pp

к %

Корректирующие импульсы с частотой F

Xtff

поступая на дополнительный

вход цифрового регулятора 8, изменяют частоту входных импульсов рабочего счетчика 16 так, чтобы компенсировать отклонение частоты выходных импульсов канала обратной связи по фа- Эе, обусловленное скоростной ошибкой.

r

,

5

0

5

0

5

0

5

счетчика 3 на величину Ркерр . В случае, когда частота сигнала вибратора убывает, частота входных импульсов рабочего счетчика 16 уменьшается по отношению к частоте входных импульсов опорного счетчика 3 на эту же величину Ркорр .

При работе с постоянной частотой импульсы корректирующей частоты отсутствуют. Таким образом, достигнуто постоянство частот опорного сигнала и сигнала обратной связи по фазе на сравнивающих входах цифрового регулятора фаз, благодаря чему точность работы вибратора повышается.

Итак, в описанном устройстве благодаря введению двоичного умножителя, делителя частоты, элемента ИЛИ, регистра упреждения и связей между ними и остальными элементами устройства обеспечивается повышение сейсмической эффективности за счет уменьшения скоростной ошибки отработки сигналов быстроменяющейся частоты. Формула изобретения

Сейсмический вибратор по авт. св. № 1495732, отличающийся тем, что с целью повышения сейсмической эффективности за счет повышения точности отработки сигналов быстроменяющейся частоты, в него дополнительно введены регистр упреждения, двоичный умножитель, делитель частоты и элемент ИЛИ, причем управляющие входы делителя частоты соединены поразрядно с выходами кода текущего значения частоты преобразователя код - частота и с входами блока обработки сигнала, выход делителя частоты подключен к одному из входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом двоичного умножителя, управляющими входами поразрядно соединенного с выходами регистра упреждения, выход элемента ИЛИ подключен к дополнительному входу цифрового регулятора фазы, а сигнальные входы двоичного умножителя и делителя частоты подключены к дополнительному выходу преобразователя код частота.

Изобретение относится к средствам сейсмической разведки. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности за счет увеличения точности отработки сигналов быстроизменяющейся частоты. Вибратов содержит канал дистанционного запуска, генератор управляющего сигнала, опорную плиту, гидроцилиндр, электрогидравлический преобразователь, канал управления, цифровой регулятор фазы, переключатель, обеспечивающий блокировку цифрового регулятора фазы на время переходных процессов, каналы обратных связей по положению гидроцилиндра и золотника соответственно, канал управления. На задающий вход канала управления поступает управляющий сигнал, формируемый цифроаналоговым преобразователем за счет заполнения счетчика импульсами с выхода цифрового регулятора фазы. Электрогидравлический преобразователь преобразует электрический сигнал в переменный поток рабочей жидкости высокого давления, поочередное поступление которой в полости гидроцилиндра вызывает его перемещение с заданной частотой. Регистр упреждения, двоичный умножитель, делитель частоты и элемент ИЛИ формируют импульсы корректирующей частоты. Эти импульсы, суммируясь или вычитаясь из основной последовательности, поступающей на вход цифрового регулятора фазы, уменьшают скоростную ошибку отработки сигналов быстроизменяющейся частоты. 1 ил.