Сейсмоакустическое устройство для изучения строения грунтов на акваториях Советский патент 1992 года по МПК G01V1/38 

Изобретение относится к разведочной геофизике, в частности к аппаратуре для непрерывного сейсмоакустического профилирования.

Известны устройства-для непрерывного сейсмоакустического профилирования на акваториях (звуковые геолокаторы), содержащие акустический излучатель, акустическое приемное устройство, одно или несколько устройств регистрации информации, устройство управления режимами работы, устройство обработки информации (сигналов) и таймер, задающий периодич. ность работы всей системы.

Недостаток названных устройств - невозможность коррекции программ упраале.ния режимами работы, и программ обработки информации, так как их устройства управления (блок управления) и устройство обработки выполнены по принципам жестко программируемых автоматов.

Известны устройства, в которых в качестве устройства управления режимами работы и устройства обработки информации (вычисления) используется встроенная, микроЭВМ..

Наличие микроэвм практически снимает ограничение по количеству возможных аариднтов программ управления и прО грамм обработки, делает аппаратуру легко адаптируемой к вновь разрабатываемым методикам работ и алгоритмам обработки информации.. ,

Наиболее близкой к предлагаемой явля,ется аппаратура для геологического картирования на акваториях (прототип), которая содержит акустическое излучающее устройство, таймер, акустическое приемное устройство, устройства регистрации принятых

сигналов (рабочей информации) и микроЭВМ, осуществляющую управлеиие режимами работы и обработку информации.

В акустическое приемное устройство входят собственно приемник акустических колебаний, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство и коммутатор каналов: в регистраторы входят в собственно регистрирующие устройства, устройства запоминания и цифро-аналогового преобразования; управление режимами работы осуществляется через две схемы управления, осуществляющие функции синхронизаторов, и ряд кодовых регистров для промежуточного хранения кодов команд.

Прототип имеет существенный недостаток, состоящий в низкой помехоустойчивости по отношению к электромагнитным помехам, приходящим по питающей сети, и помехам, возникающим при работе судовых радиопередатчиков, радиолокаторов, включении и выключении лебедок, насосов и другого энергопотребляющего и излучающего оборудования. Кроме того, сама сейсмоакустическая аппаратура является мощным источником помех, так как импульсный ток в излучателе может достигать десятков тысяч ампер.

Проявляется недостаток в неспособности аппаратуры восстановить без вмешательства человека исходно заданный режим работы в случае, если под воздействием помехи произошел сбой информации в подсистеме управления, т.е. нарушилась информация, под воздействием которой осуществляется управление режима рабо ты.

Недостаток обусловлен следующим. Программа управления режимами работы, в том числе.константы, задающие конкретные параметры (мощность и частота излучения, начальный коэффициент усиления, длительность регистрации информации и т.д.), в прототипе вводятся перед началом работы в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ЭВМ с помощью стандартных устройств ввода и образуют массив данных управления. При этом программы обычно вводятся с быстродействующих ленточных или дисковых устройств, а константы режимов (параметры) - с клавиатуры.

Из всех устройств памяти, используемых в ЭВМ, ОЗУ наиболее чувствительно к помехам.

Если под воздействием помехи (в результате электромагнитных наводок на соединительные кабели, провода или при кратковременном резком снижении напряжения питания) произошло изменение а

ОЗУ данных массива управления (хотя бы одного бита), то аппаратура либо сбивается и останавливается, либо переходит в режим работы, отличный от заданного.

Для восстановления работоспособности аппаратуры необходимо осуществить новый ввод данных управления, что приводит к потере времени и пропускам в исследованиях, для устранения которых требуется повт орный проход судна по данному месту.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства по отношению к электромагнитным помехам и помехам, приходящим по питающей сети, путем автоматического циклического ввода в ЭВМ данных управления с устройств, не чувствительных к электромагнитным помехам и помехам, приходящим по питающей сети.

Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее акустическое излучающее устройство, таймер, акустическое приемное устройство, регистратор информации и микроэвм, дополнительно введень1 постоянное запоминающее yctpoйcтвo (ПЗУ), программатор констант и элемент задержки.

При этом выход таймера соединен с первым входом микроЭВМ и входом эле-, мента задержки, выход которого соединен с управляющим входом акустического излучв ющего устройства, выход акустического приемного устройства соединен с вторым входом микроэвм, третий вход которой соединен с выходом ПЗУ, четвертый вход Соединен с выходом программатора констант, а выход микроэвм соединен с регистратором информации.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. Акустическое излучающее устройство 1 предназначено для накопления энергии, например электрической, и преобразования ее в акустическую, т.е. состоит из накопителя энергии и собственно акустического излучателя. Устройство может быть выполнено по любым известным принципам, например в виде генератора импульсов тока и пьезокерамического излучателя.

Таймер 2 предназначен для задания (отсчета) интервалов времени между излучениями (периода излучений) и может быть выполнен по любому известному принципу, обеспечивающему формирование выходных импульсов а интервале 0,1 -.10.

Акустическое приемное устройство 3 предназначено для приема акустических сигналов, преобразования их в электрические, усиления и фильтрации этих сигналов и преобразования в цифровую форму. Оно содержит последовательно соединенные акустический приемник (например, гидрофон), усилитель с фильтрами и аналого-цифровой преобразователь.

Регистратор 4 информации предназначен для регистрации информации (рабочих данных), т.е. сигналов, принятых приемным устройством 3. Регистратор 4 может регистрировать и служебные данные, вводимые с программатора или вычисляемые микроЭВМ. Регистрация информации может осуществляться на магнитный носитель в цифровом виде, на диаграммную бумагу в виде эхограммы или так и так одновременно. Регистратор 4 представляет собой либо накопитель на магнитной ленте (НМЛ), либо самописец.

В первом случае имеется возможность последующей обработки данных на более мощных ЭВМ. во втором - возможность оперативного контроля оптимальности получаемой информации.

Микроэвм 5 осуществляет функции управления работой составных частей (признаков) устройства, промежуточное хранение и обработку данных.

Постоянное запоминающее устройство 6 предназначено для хранения программ управления и программ обработки данных ,и может быть выполнено по любым известным в вычислительной технике принципам. Наиболее оптимальным вариантом является ПЗУ на микросхемах с ультрафиолетовым стиранием информации, выполненное по принципу электронного диска.

Программатор .7 констант предназначен для ввода в систему (в ЭВМ) констант, определяющих конкретные рабочие параметры (мощность излучения, частотный диапазон, длительность регистрации информации т.д.), служебных данных (дата, время, начальные координаты и т.д.), а также условных номеров рабочих программ, хранящихся в ПЗУ.

Программатор 7 констант может быть выполнен в виде набора кодовых переключателей, каждое положение которых соответствует конкретному значению какого-либо параметра, значению служебных данных или номеру рабочей программы.

Элемент 8 задержки предназначен для задержки во времени импульса, вырабатываемого таймером 2, на время, необходимое микроЭВ / 5,для считывания данных управления с пульса программатора 7 и из ПЗУ (обычно 0,5 - 5 мс), иможет быть выполнен.

например, в виде ждущего мультивибратора.,

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на прогрЬмматоре 7 устанавливают значения всех рабочих параметров, в таком числе служебные данные и номера программ управления обработки, записанные в ПЗУ 6, т.е. задается нужный режим работы устройства.

Ни таймере 2 устанавливают значения интервала времени между излучениями (длительности цикла зондирования), например 0,5 с.

При этом таймер 2 начинает вырабатывать через каждые 0,5 с импульс 9 (фиг.2), поступающий на вход элемента 8 задержки и первый вход ЭВМ 5. С приходом импульса 9 ЭВМ 5 обращается к ПЗУ 6 и получает из него первую команду (подпрограмму), в соответствии с которой в интервал времени 10 обращается к программатору 7. считывает установленные.на нем данные, переносит их в свое оперативное запоминающее устройство, анализирует их, вырабатывает команды составным час-тям (признакам) устройства на установку заданных исходных режимов, а также выбирает из ПЗУ 6 в ОЗУ заданные программатором рабочие программы.

. По истечении времени задержки, которое всегда должно быть достаточным для выполнения ЭВМ 5 указанных выше подготовительных операций, элемент 8 задержки вырабатывает импульс 11. в соответствии с которым акустическое излучающее устройство 1 излучает в водную среду акустиче ский сигнал (на фиг.2 акустический сигнал совпадает во времени с импульсом 11).

Акустический сигнал, распространяясь в водной среде, достигает дна, а затем и границ раздела геологических сред (слоев).. При этом часть энергии сигнала отражается от границ раздела сред с различными физическими свойствами и возвращается в виде отраженных сигналов к акустическому приемному устройству 3. Усиленные им и преобразованные в цифровую форму отраженные сигналы поступают на второй вход ЭВМ, накапливаясь в ее оперативном запоминающем устройстве в виде массива рабочих данных. ЭВМ 5 обрабатывает рабочие данные в соответствии с программами, принимаемыми из ПЗУ, и выводит их в течение времени 12 на регистратор 5.

С выработкой таймером 2 очередного иМпульса 9 цикл работы устройства повторяется.

Применение г остоянных запоминающих устройств и программаторов в технике

хорошо известно, но не известно применение их в сейсмоакустической агтпаратуре в совокупности с задержкой момента излучения и циклическим опросом их при каждом

излучении.

Положительный эффект от использования изобретения проявляется в повышении надежности и, соответственно, производи: тельности, повышении достоверности получаемой информации и т.д. благодаря повышению помехоустойчивости аппаратуры.. // ; , . ./ .

Формула изобретения Сейсмоакустическое устройство для изучения строения грунтов на акваториях, содержащее излучающее устройство, таймер, приемное устройство, регистратор информации и микроэвм, о т л и ч а ю щ, ё е с я тем, что с целью повышения помехоустойчивости по отношению к электромагнитным помехам и помехам, приходящим по питающей сети,дополнительно введены постоянное запоминающее устройство, программатор констант и элемент задержки, при этом выход таймера соединен с первым входом микроэвм и входом элемента

задержки, выход которого соединен с управляющим входом излучающего устройства, выход приемного устройства соединен с вторым входом микроэвм, третий вхОД ко торой соединен с выходом постоянного запоминающего устройства, четвертый вход микроЭВМ соединен с выходом программатора констант, а выход микроэвм подключен к регистратору информации.

Изобретение относится к разведочной геофизике, в частности к аппаратуре для непрерывного сейсмоакустического профилирования. Цель изобретения состоит в повышении помехоустойчивости по отношению к электромагнитным помехам и помехам, приходящим по питающей сети. Это достигается введением в схему сейсмоакустического устройства, содержащего микро- ЭВМ, постоянного запоминающего устройства, программатора констант и элемента задержки, соединенных с таймером и входами микроэвм, путем автоматической коррекции входных данных режима управления в ОЗУ микроЭВМ. 2 ил.(Лс

jfr/J 3 ХЖ

фс/е. 1