Устройство калибровки сейсмических каналов Советский патент 1991 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к сейсмометрии и предназначено для контроля сейсмических каналов без прерывания процесса регистрации сейсмических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности калибровки сейсмических каналов при одновременном повыше+ши оперативности и достоверности.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы предлагаемого устройства и адаптивного цифрового режекторного фильтра Устройство содержит калибруемый сейсмический канал 1, генератор 2, адаптивный цифровой режекторный фильтр 3, блок 4 масштабирования, коммутатор 5 каналов, блок б нормирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь 7, цифровой регистратор 8, дешифратор 9 адреса устройства, регистр 10 выдачи данных, микропроцессор 11, регистр 12 адреса, постоянное запоминающее устройство 13. оперативное запоминающее устройство 14, магистральный приемо-передатчик 15.

Генератор 2, блок 4 масштабирования, калибруемый сейсмический канал 1, коммутатор 5 каналов, блок б нормирующих усилителей, аналого-цифровой преобразователь 7 адаптивный цифровой режекторный фильтр (АЦРФ) 3, цифровой регистратор 8 включены последовательно. Кроме того второй аыход генератора 2 соединен со вторым входом АЦРФ 3, выход блока 4 масштабирования соединен со вторым входом коммутатора 5 каналов, второй выход блока 6 нормируюо

GJ

сл

СП

со

щих усилителей соединен со вторым входом цифрового регистратора 8

Вход магистрального приемо-передат- чика АЦП 15 является первым входом блока 3, который подключен ЛЦП 7. вход микропроцессора 11 является вторым входом блока, который подключен к генератору 2, выход регистра 10 выдачи данных является выходом блока, который подключен к цифровому регистра тору 8; вход-выход микропроцессора 11 соединен с первым входом регистра адреса и с первым входом регистра 10 выдачи данных, он же соединен с выходами ПЗУ 13, ОЗУ 14 и магистрального приемо-передатчика 15; оторой вход реш- стра 12 адреса и первые входы ПЗУ 13 и ОЗУ 14 соединены со входом дешифратора 9 адреса устройства, пять выходов дешифратора 9 соединены с пятью входами третьим входом регистра 12 адреса и вторыми входами ПЗУ 13, ОЗУ 14, магистрально-при- емо-передатчика АЦП 15 и регистра 10 выдачи данных.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение калибровки заданной частоты с выходя leneparopa 2 поступает на блок 4 масштабирования. В блоке4 масштабирования производится выбор амплитуды калибровочного сигнала в зависимости от значения коэффициента передачи калибруемого сейсмического канала (СК) 1 на заданной частоте и режима калибровки. При калибровке СК 1 без прерывания регистрации сейсмических событий ампли туда синусоидального калибровочною сигнала на выходе блока 4 масштабирования устанавливается равной или менее ампли туды микросейсмического фона, при калибровке с прерыванием регистрации амплитуда синусоидального калибровочно го сигнала устанавливается Польше амплитуды микросейсмического фона, но 1акой, чтобы преобразование сигналов с выхода коммутатора каналов (КК) 5 соответствовало полной шкале аналого-цифрового преобразователя 1 (АЦП) 7. С выхода блока А масштабирования напряжение синусоидального калибровочною сигнала поступает на вход КК 5 и калибруемый канал СК 1. Отклик СК 1, представляющий аддитивную смесь синусоидального калибровочного сигнала и микросейсмического фона, пос р/птег через КК 5 на вход блока 6 нормирующих усилителей КК 5 поочередно подключает к БНУ 6 синусоидальный калибровочный сигнал и отклик СК 1. В БНУ 6 производился нормировка по амплитуде (приведение к полной шкале АЦП) калибровочного сигнала и отклика СК 1 и формирование в соответствии с выбранным диапазоном амплитуды кода диапазона преобразования. Сформированный код с выхода 2 БНУ 6 поступает на второй вход цифровою регистратора 8.

АЦП 7 преобразует отсчеты в цифровой

код и цифровые коды этих отсчетов поступают далее в АЦРФ 3.

АЦФР 3 производит обработку кодированных отсчетов отклика СК 1 и исходного

калибровочного сигнала заданной частоты, поступающих с АЦП 7 в соответствии с алгоритмом, позволяющим выделить из отклика СК 1 синусоидальный калибровочный сигнал. Со второго выхода генератора 2 на

втрой входАЦРФ 3 поступает сигнал прерывания, позволяющий синхронизировать обработку кодированных отсчетов, поступающих с АЦП 7 и АЦРФ 3.

С выхода АЦРФ 3 обработанные цифровые коды отсчетов исходной и выделенной синусоиды поступают на первый вход цифрового регистратора 8, на второй его вход поступает код диапазона преобразования со второго выхода БНУ 6. ЦР 8 производит

анализ кода диапазона преобразования и в зависимости от его значения восстанавливает цифровые коди отсчетов исходной и выделенной из отклика СК 1 синусоид, поступающих на первый вход После восстановления цифровых кодов ЦР 8 вычисляет значения амплитуд синусоид и определяет по ним значения коэффициента передачи СК 1 на заданной частоте.

После определения цифровым регистратором 8 коэффициента передачи на одной частоте в генераторе 2 устанавливают другую частоту синусоидального калибровочного сигнала, цикл измерения повторяют и так до полного определения АЧХ.

Адаптивный цифровой режекторный

фильтр 3 производит выделение синусоидального калибровочного сигнала из аддитивной смеси синусоидального калибровочного сигнала и микросейсмического фона

Для реализации адаптивного цифрового режекторного фильтра на вход фильтра необходимо подать напряжение синусоидальной формы с заданной частотой синусоидального калибровочного воздействия. Обновление весовых коэффициентов W1J и W2j в процессе адаптации фильтра описывается уравнением Уидроу-Хоффа

Wij4 1 - Wij + 2 / Ј, -Xij,(1)

W2j 1 - W2j 2 / Јj X2j,(2)

где Xij, X2| - выборки в опорном канале, описываемые уравнениями:

Xi| А Cos (ш0 jT + р),(3)

X2j A Sin (Wo /Т + р) ,(4)

где (л - постоянная времени адаптации фильтра;

EJ - сигнал ошибки между желаемым откликом фильтра и сигналом на основном входе;

ctfe - собственная частота фильтра;

Т - период дискретизации.

А - амплитуда сигнала.

Собственная частота фильтра аь в данном случае соответствует частоте синусоидального калибровочного сигнала.

В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 13 фильтра записана таблица кодов синусоидальной функции, которые используются для формирования отсчета в соответствии с формулой (4). Формирование кодов отсчетов Xij, X2 производится следующим образом. На вход микропроцессора 11 поступает сигнал Прерывания со второго выхода генератора 2, по которому микропроцессор 11 формирует адрес (Z) ячейки памяти ПЗУ 13 и производит запись адреса в регистр 12 адреса. По этому адресу из ПЗУ 13 в микропроцессоре 11 производится считывание кода отсчета Х2| Затем в микропроцессоре 11 производится добавление к сформированному адресу числа 256 и выдача вновь сформированного адреса в регистр адреса 12, по которому из ПЗУ 13 в микропроцессор 11 считывается код отсчета Xij. Добавление к содержимому регистра 12 адреса числа 256 обусловлено тем, что функции sin t и cos иь t сдвинуты между

JT

собой на

2

Постоянная времени адаптации ЛЦРФ 3 р хранится в ПЗУ 13. В процессе работы АЦРФ 3 производится вычисление весовых коэффициентов в соответствии с вышеприведенными соотношениями, затем вычисление кода отсчета каждого из входных сигналов фильтра, после чего коды отсчетов поступают из микропроцессора 11 в регистр 10 выдачи данных и далее на вход цифрового регистра 8. На вход магистрального приемо-передатчика (АЦП) 15, который согласует вход АЦРФ 3 и выход АЦП 7, коды отсчетов поступают с блока АЦП 7. Дешифратор 9 адреса устройства синхронизирует работу всех узлов АЦРФ 3. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 14 служит для хранения промежуточных результатов вычислений весовых коэффициентов Wij и кодов отсчетов Xij, X2j.

Устройство обеспечивает высокую точность определения АЧХ калибруемого сейсмического канала, как в режиме с прерыванием, так и без прерывания регистрации сейсмических событий, за счет того.

что АЦРФ 3 позволяет с высокой точностью выделить из отклика СК 1 синусоидальный калибровочный сигнал, и за счет нормировки по амплитуде синусоидального сигнала и

отклика СК 1 на входе АЦП 7.

Высокая достоверность калибровки СК 1 обеспечивается возможностью проведения калибровки относительно малыми по амплитуде синусоидальными калибровочными сигналами, что снижает вероятность выхода катушки СК 1 из рабочей области линейности магнита преобразователя сейсмического канала.

Формула изобретения

1.Устройство калибровки сейсмических каналов, содержащее сейсмический канат, коммутатор каналов, аналого-цифровой преобразователь, цифровой регистратор,

генератор и блок масштабирования, причем выход сейсмического канала подключен к первому входу коммутатора каналов, первый выход генератора подключен к входу блока масштабирования, выход которого

подключен к входу калибровки сейсмического канала и к второму входу коммутатора каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при одновременном увеличении оперативности и достоверности калибровки, в него дополнительно введены блок нормирующих усилителей и адаптивный цифровой режекторный фильтр, причем выход коммутатора соединен с входом блока нормирующих усилителей, первый выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход соединен с вторым входом цифрового регистратора, выход аналого- цифрового преобразователя подключен к

первому входу адаптивного цифрового ре- жекторного фильтра, к второму входу которого подключен второй выход генератора, а выход подключен к первому входу цифрового регистратора, выход последнего подключен к выходу устройства.

2.Устройство по п 1 отличающее- с я тем. что адаптивный цифровой режек- юрный фильтр содержит микропроцессор, регистр адреса постоянное запоминающее

устройство, оперативное запоминающее устройство, магистральный приемопередатчик, регистр выдачи данных, дешифратор адреса устройства, причем вход магистрального приемопередатчика является первым

входом фильтра, подключаемым к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход микропроцессора является вторым входом фильтра, подключаемым к второму выходу генератора, выход регистра выдачи данных является выходом фильтра; вход-выход микропроцессора, соединен с первым входом регистра адреса и с первым входом регистра выдачи данных, этот же вход-выход соединен с выходами постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства и магистрального приемопередатчика; второй вход регистра адреса и первые входы постоянного

запоминающего устройства и оперативного запоминающих устройств соединены с ихо- дом дешифратора адреса, а пять его выходов соединены с третьим входом регистра адреса, вторыми входами постоянного и оперативного запоминающих устройств, магистрального приемопередатчика и регистра выдачи данных

Изобретение относится к сейсмометрии и предназначено для контроля сейсмических каналов без прерывания процесса регистрации сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение точности при одновременном увеличении оперативности достоверности калибровки. Устройство содержит сейсмический канал (СК), коммутатор каналов. аналого-цифровой преобразователь, цифровой регистратор, генератор и блок масштабирования, блок нормирующих усилителей и адаптивный цифровой режекторный фильтр. В предлагаемом устройстве наряду с калибровкой СК напряжениями, превышающими уровень микросейсмического фона, обеспечивается калибровка СК напряжением равным и менее уровня микросейсмического фона, благодаря нормировке по амплитуде блоком нормирующих усилителей напряжения на входе АЦП и выделению синусоидальных составляющих из отклика СК на калибровочное воздействие адаптивным цифровым ре- жекторным фильтром 1 з.п -лы,2 ил СО С

фиг.1

Cfffoxaa

8xoO

IУ Ямкп R