Устройство накопления и отображения сейсмических сигналов Советский патент 1991 года по МПК G01V1/28 

Изобретение относится к сейсморазведке и может быть использовано для измерения и анализа волновых процессов, амплитуда которых незначительно превышает уровень помех.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости накопления сейсмического сигнала с амплитудами не меньше уровня помех и быстродействия.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - блок управления устройства накопления и отображения сейсмических сигналов.

Устройство состоит из генератора 1, счетчика 2 адреса строк, счетчика 3 адреса столбцов, коммутатора 4, первого триггера 5, первого 6 и второго 7 цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). индикатора 8, мультиплексора 9, блока 10 графической памяти, блока 11 управления, первой 12 и второй 13 схем И, реверсивного счетчика 14.

Блок 11 управления состоит из второго триггера 15, третьей 16, четвертой 17 и пятой 18 схем И, инвертора 19, первой схемы ИЛИ 20, одновибратора 21, второй схемы ИЛИ 22 и шестой схемы И 23. При этом выход 1внератора 1 соединен с тактовым входом счетчика 2 адреса строк, выход которого заведен на старшие разряды первого группового входа мультиплексора 9, на младшие разряды которого подключены выходы счетчика 3 адреса столбцов. Тактовый вход счетчика 3 адреса столбцов соединен с выходом коммутатора 4, на входы которого подаются выход переноса счетчика 2 адреса строки и прямой выход первого триггера 5. Вход первого триггера 5 (например, Т-триг- гер) соединен с выходом переноса счетчика

О

N О

ON

тятЛ

2 адреса строк, прямой выход соединен с входом первой схемы И 12 и входом занесения информации в реверсивный счетчик 14, а инверсный - с входом второй схемы И 13 и входом сброса реверсивного счетчика 14. Кроме того, выходы обоих счетчиков 2 и 3 также соединены с входом соответственно первого 6 и второй 7 ЦАП, выходы которых заведены на входы индикатора 8 и являются сигналами отклонения луча индикатора (если он выполнен на основе ЭЛТ) по вертикали и горизонтали соответственно. Второй групповой вход мультиплексора 9 является входной шиной устройства. Выходы мультиплексора 9 соединены с адресным входом блока 10 графической памяти, выход которого соединен с входом первой 12 и второй 13 схем И, а выходы последних соответственно с входами +1 и -1 реверсивного счетчика 14. Выходы последнего заведены на его же входы со сдвигом, т. е. выход Qi заведен на вход D0, выход Qn - на вход Оп-1 и т, п,

Вход S второго триггера 15 является управляющим входом 24 блока управления (по этому сигналу происходит выделение средней среди заполненных ячеек), На вход R подключен выход переноса второго счетчика 3. Прямой выход второго триггера 15 является первым выходом блока управления и заведен на вход третьей схемы И 16, другой вход которой является входом блока управления (выход второй схемы И 13), а выход которой подключен к входу запуска одНовибратора 21, выход последнего соединен с входом второй схемы ИЛИ 22. Инверсный выход второго триггера 15 соединен с входом шестой схемы И 23, выход которой является третьим выходом блока управления. Вход 26 блока управления соединен с входом инвертора 19, второй схемы ИЛИ 22 и пятой схемы И 18, другой вход которой является входом 25 блока управления. Выход инвертора 19 подключен к входу пятой схемы И 23 и к входу четвертой схемы И 17, два двугих входа которой являются входами блока управления, а выход соединен с входом схемы ИЛИ 20. На другой вход схемы ИЛИ 20 подключен выход пятой схемы И 18, а выход схемы ИЛИ 20 является четвертым выходом блока управления. На третий вход . шестой схемы И 23 заведен выход блока 10 графической памяти.

Накапливание сигналов применяют в тех случаях, когда соотношение сигнал - помеха невелико, т, е. когда шумы имеют уровень того же порядка или несколько меньше, что и полезный сигнал. При этом помеха является суперпозицией нескольких независящих один от другого сигналов. Существенным в предлагаемом устройстве является то, что вероятность появления сигнала помехи как положительной полярности, так и отрицательной равновероятна, а уровень помехи распределен нормально относительно нуля (оси симметрии). Если в регистрируемом сигнале присутствует полезный сигнал, то ось симметрии смещается в каждый момент на величину полезного

0 сигнала Sn. В момент t уровень регистрируемого сигнала S(t) распределен нормально относительно оси симметрии (t), т. е. при проведении серии опытов с фиксированным уровнем полезного сигнала Sn и

5 нормально распределенными уровнями помехи, уровни зарегистрированного сигнала распределены нормально относительно уровня Sn. Очевидно, что при достаточно большом количестве опытов (регистрации)

0 количество зарегистрированных сигналов с уровнем выше Sn и количество зарегистрированных сигналов с уровнем ниже Sn примерно равны.

Устройство функционирует следующим

5 образом.

При активировании режима записи, т. е. регистрации результатов последовательности возбуждений, выставляется сигнал Запись на входе 26 блока управления. При

0 этом мультиплексор 9 переключается на передачу информации с информационного входа устройства на адресный вход блока 10 графической памяти. На вход DI блока 10 графической памяти подаются данные (сиг5 нал высокого уровня). При этом осуществляется заполнение блока 10 графической памяти. При каждом последующем возбуждении данные заносятся е блок 10 графической памяти по адресам столбцов,

0 наращивание которых синхронизировано с началом волнового процесса, поверх уже зарегистрированных результатов предыдущих возбуждений. При каждом возбуждении и регистрации его результатов не

5 производится никакая обработка входных сигналов, кроме запоминания в блоке 10 графической памяти. По окончании проведения необходимого числа возбуждений снимается сигнал Запись (по инициативе

0 оператора), разблокируется генератор 1, мультиплексор 9 переключается на передачу информации с выходов счетчиков 2 и 3 на адресный вход блока 10 графической памяти. Кроме того, выходы этих счетчиков заве5 дены на входы ЦАП 6 и 7 соответственно и, поскольку эти счетчики являются счетчиками строк и столбцов блока 10 графической памяти, следовательно, и индикатора 8, на выходе ЦАП 7 формируется напряжение, используемое для управления положением луча индикатора 8 по вертикали, а на выходе ЦАП 6 - по горизонтали, При отсутствии сигналов Запись и Формирование (шестой вход блока 11 управления) устройство находится в режиме отображения информа- ции, хранимой в блоке 10 графической памяти, на экране индикатора 8. При этом выход переноса первого счетчика 2 через коммутатор 4 соединяется с входом второго счетчика 3. Первый счетчик 2 считает им- пульсы с выхода генератора 1, перебирая все строки текущего столбца, затем инкриминируется содержимое второго счетчика 3 и перебираются все его строки и т. д. На выходе блока 10 графической памяти появ- ляются сигналы, соответствующие содержимому адресуемой упомянутыми счетчиками ячейки и поступающие на вход блока 11 управления. На выходе шестой схемы И 23 блока управления формируется сигнал За- светка (третий выход блока 11 управления) по каждому единичному содержанию выбранной ячейки При этом адресуется ячейка блока 10 графической памяти, соответствующая положению луча на экра- не индикатора. Если ее содержимое равно единице, то эта точка засвечивается В этом режиме, т. е. во время отображения информации на экране индикатора, второй триггер 15 сброшен.

В режиме отображения информации, хранящейся в блоке графической памяти, сразу после окончания серии возбуждений на экране индикатора 8 отображается шумовая дорожка, т. е. в каждом столбце ото- бражаются все точки, соответствующие каждому накоплению.

Чтобы выделить из этой шумовой дорожки сигнал, соответствующий усредненному, на выход блока 11 управления подают сигнал Формирование равный (шестой вход блока 11 управления). При этом взводится второй триггер 15. Коммутатор 4 переключается на пропускание на вход С второго счетчика 3 сигналов с выхода пер- вого триггера 5 Второй счетчик 3 поэтому переключается по каждому второму импульсу, поступающему с выхода переноса первого счетчика 2. Таким образом, адреса всех строк в каждом столбце перебираются дважды. Первый раз производится считывание содержимого ячеек текущего столбца блока 10 графической памяти и в реверсивном счетчике 14 накапливается количество m считанных из нее единиц, т. е. количество заполненных в данном столбце ячеек. Второй раз снова производится считывание содержимого всех ячеек того же столбца блока 10 графической памяти по каждому единичному результату из содержимого реверсивного счетчика 14, сдвинутого на один двоичный разряд вправо в начале второго такта, т. е. содержимое разделено на два, вычитается единица, а заполненная ячейка обнуляется. Считывание продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика не достигнет нуля, т.е. считано К у заполненных ячеек,

где .... - целая часть.

Ячейка с номером К среди заполненных является средней по счету. Ее содержимое сохраняется, а содержимое всех остальных ячеек текущего столбца обнуляется и так далее для каждого столбца. Таким образом в блоке графической памяти остаются заполненными только ячейки, средние по счету среди заполненных.

В процессе формирования изображения генератор 1 вырабатывает прямоугольные колебания заданной частоты, первый счетчик 2 наращивает свое содержимое, перебирая тем самым адреса строк (при фик- сированном адресе столбца) блока графической памяти.

Блок 11 управления снимает сигнал с выхода, т е. запрет записи в блок 10 графической памяти На выходе Do блока 10 графической памяти появляются данные, соответствующие выбранной ячейке данного столбца По каждому единичному значению выходного сигнала (выход блока 10 графической памяти) содержимое реверсивного счетчика 14 увеличивается на единицу.

По окончании перебора адресов строк на выходе переноса Р первого счетчика 2 появляется импульс, взводящий первый триггер 5

По перепаду 1/0 сигнала на втором вьи ходе первого триггера в реверсивный счетчик 14 производится занесение данных с его выхода, сдвинутых вправо на один разряд, т. е. производится операция деления содержимого реверсивного счетчика 14 на два с потерей остатка, т. е. в реверсивном счетчике 14 содержится целая часть частотного

г ГП 1

- , где m - содержимое реверсивного

счетчика 14 до операции записи.

Содержимое второго счетчика 3 не изменяется. Однако в следующем такте данные с выхода Do блока 10 графической памяти уже проходят через вторую схему И 13 на вычитающий вход реверсивного счетчика 14.

По каждой считанной из блока 10 графической памяти единице из реверсивного счетчика 14 вычитается единица. При этом блок 11 управления по каждому сигналу на выходе второй схемы И 13 вырабатывает импульсный сигнал, разрешающий запись в

блок 10 графической памяти по адресу, из которого считана единичная информация, т. е. в ячейку, адресуемую первым 2 и вторым 3 счетчиками. На выходе DI блока 10 графической памяти при этом выставляется нулевой сигнал, т. е. производится стирание содержимого ячеек текущего столбца памяти.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока содержимое реверсивного счетчика 14 не станет равным нулю. Появление сигнала на выходе переноса реверсивного счетчика 14 свидетельствует о том, что из текущего

столбца считано заполненных ячеек. В

этом случае на четвертом выходе блока 11 управления формируется единичный сигнал и поэтому содержимое этой ячейки не стирается в отличие от остальных. Продолжал считывать информацию из ячеек текущего столбца, производят стирание содержимого оставшихся ячеек. По окончании сканирования всех ячеек этого столбца на выходе первого счетчика 2 вновь появляется импульс, сбрасывающий на этот раз первый триггер 5. Второй счетчик 3 увеличивает на единицу свое содержимое, по перепаду 1/0 сигнала на первом выходе первого триггера сбрасывается содержимое реверсивного счетчика 14. Устройство переходит к формированию содержимого следующего столбца. В сформированном столбце остается заполненной

г m 1

только ячейка с номером -- среди заполненных.

Процесс формирования продолжается до тех пор, пока не появляется сигнал переноса из второго счетчика 3. По этому сигналу сбрасывается второй триггер 15 и на этом режиме Формирование заканчивается.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить быстродействие процесса накопления сигналов по сравнению с известным. В предлагаемом устройстве процесс самого усреднения накопленных сигналов (Формирование) начинается после окончания серии возбуждений. Регистрация же каждого возбуждения по длительности равна длительности интересуемой части волнового процесса, поскольку осуществляется только .запись в блок графической памяти. Поэтому возбуждения могут следовать одно за другим с любой необходимой частотой (с учетом времени затухания волнового процесса в пор.оде). Формирование является также быстрым процессом, только в 2 раза превышающим время одного сканирования блока графической памяти. Кроме того, процесс формирования активируется лишь после

окончания серии возбуждений, т. е. один раз на несколько десятков возбуждений.

Предлагаемое устройство также повышает помехоустойчивость процесса накопления от импульсных помех. Приход такой помехи приводит к тому же конечному результату, как и приход любого сигнала той же полярности, что и полярность импульсных помех.

0Формула изобретения

1. Устройство накопления и отображения сейсмических сигналов, содержащее индикатор, входами подключенный к выходам первого и второго цифроаналоговых

5 преобразователей, счетчики адреса строк и адреса столбцов, выходами соединенные соответственно с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, генератор, подключенный к входу счетчика адре0 са строк, а также блок графической памяти, отличающийся тем, что. с целью повышения помехоустойчивости накопления сейсмического сигнала с амплитудами не меньше уровня помех и быстродействия,

5 в него введены мультиплексор, выходами соединенный с адресными входами блока графической памяти, к старшим и младшим разрядам первого группового входа мультиплексора подключены выходы счетчиков ад0 реса строк и адреса столбцов соответственно, коммутатор, выходами соединенный с входом счетчика адреса столбцов, а входом - с выходом переноса счетчика адреса строк, первый триггер, пер5 вая и вторая схемы И, выходами подключенные к счетным входам реверсивного счетчика, и блок управления, причем первый триггер соединен первым выходом с первым входом коммутатора, управляющим

0 входом реверсивного счетчика, вторым входом блокауправления и первым входом первой схемы И, второй выход первого триггера соединен с первым входом второй схемы И и входом сброса реверсивного счетчика,

5 вторые входы первой и второй схем И соединены с выходом блока графической памяти и первым входом блока управления, к третьему, четвертому и пятому входам которого подключены соответственно выходы

0 переноса реверсивного счетчика, счетчика адреса строк и выход второй схемы И, выходы реверсивного счетчика со сдвигом заведены на его вход, второй и третий входы коммутатора подключены к первому выходу

5 блока управления, второй выход которого соединен с входами управления генератора и мультиплексора, третий выход - с индикатором, а четвертый и пятый - с входами управления блока графической памяти, причем выход переноса счетчика адреса строк

подключен к входу первого триггера и четвертому входу коммутатора, причем второй групповой вход мультиплексора является информационным входом устройства.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок управления состоит из второго триггера, первым выходом, являющимся первым выходом блока управления, соединенным с входом третьей схемы И, другой вход которой является пятым входом блока управления, а выход соединен с входом одновибратора четвертой схемы И, выходом соединенной с входом первой схемы ИЛИ, выход которой является четвертым

выходом блока управления, два входа которой являются третьим и четвертым входами блока управления, а на третий вход подключен выход инвертора, вход которого является вторым входом блока управления и соединен также с входами второй схемы ИЛИ и пятой схемы И. другой вход которой является третьим входом блока, а выход соединен с входом первой схемы ИЛИ, кроме

0 того, блок управления содержит шестую схему И, выход которой является третьим выходом блока управления, а к входам подключен второй выход второго триггера, выход инвертора и третий вход блока управления.

5

Изобретение относится к сейсморазведке и может быть использовано для измерения и анализа волновых процессов, амплитуда которых незначительно превышает уровень помех Цель изобретения - повышение помехоустойчивости накопления сейсмического сигнала с амплитудами не меньше уровня помех и быстродействия. Устройство состоит из генератора, счетчиков адреса строк и столбцов, коммутатора, двух цифроаналоговых преобразователей, индикатора, мультиплексора, блока графической памяти, блока управления, схем И, реверсивного счетчика Оцифрованные сейсмические сигналы заносятся в блок графической памяти, каждая ячейка которого соответствует определенной амплитуде сигнала, а каждый столбец - определенному времени относительно начала возбуждения сигнала. 1 з. п ф-лы 2 ил. Ё

Г0

Фиг.1

Фиг. 2