Устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн Советский патент 1992 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к геофизиче- скойтехнике, а именно к- кустройствам для возбуждения сейсмических сигналов и может быть использовано при проведении вибросейсмических работ по методу многоволновой сейсморазведки.

Цель изобретения - повышение эффективности сейсмической разведки путем возбуждения в одном сеансе нескольких типов волн.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для вибрационного возбуждения сейсмических волн, на фиг. 2 - структурная схема программного генератора устройства.

Устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн содержит виброплатформу 1 с установленными на ней парами встречно вращающихся дебалансных вибровозбудителей 2, соединенными с приводными электродвигателями, энергоустановку 3, входы управления которой подключены к выходу программного генератора 4 и выходу датчика 5 обратной связи, а выход соединен с входом датчика 5 обратной связи, статорными обмотками 6 электродвигателей и через регулируемый источник 7 постоянного тока - с роторными обмотками 8 электродвигателей, инвертор 9, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами регулируемого источника 7 постоянного тока, а первый выход - с обмотками роторов 8 электродвигателей одного направления вращения и-второй выход - с роторными обмотками электродвигателей противоположного направления вращения. Программный генератор 4 содержит последовательно

XJ XJ 00 XJ

А

ю

соединенные тактовый генератор 10, сумматор 11 и делитель 12, триггер 13 направления, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми входами первой и второй схем И 14, 15, вторые входы которых соединены с выходом тактового генератора 10, выход первой схемы И 14 связан с суммирующим входом регистра 16 текущей частоты, а выход второй схемы И 15 - с вычитающим входом регистра 16 текущей частоты, вход данных которого связан с выходом регистра 17 начальной частоты и первым входом первой схемы 18 сравнения, второй вход которой связан с выходом регистра 16 текущей частоты, вторым входом сумматора 11 и первым входом второй схемы 19 сравнения, второй вход схемы 19 сравнения соединен с регистром 20 конечной частоты, а выход с R-входом триггера 13 направления и первым входом схемы 21 выбора режима, второй вход которой связан с выходом первой схемы 18 сравнения и S-входом триггера 13 направления, а выход с R-входом триггера 22 сеанса, выход которого соединен с третьими входами схем И 14,15, а S-вход является управляющим входом программного генератора.

Устройство работает следующим образом.

Дебалансный вибрационный источник можег быть представлен как линейно направленная сила, линейная направленность которой достигается за счет противоположного направления вращения пар одинаковых дебалансных вибровозбудителей 2. Направление действия силы в плоскости вращения определяется взаимным соотношением фаз, вращающихся дебалансов.

Горизонтальная направленность достигается разворотом одного из вибровозбудителей 2 на 180°. Это приводит к совпадению по знаку горизонтальных составляющих круговых сил обоих дебалансов, а вертикальные составляющие будут иметь противоположные знаки, при этом возбуждаются поперечные волны,

Режим работы устройства для возбуждения сейсмических волн задает программный генератор 4. Энергетическая установка 3 полностью повторяет по частоте и фазе опорный сигнал, поступающий от программного генератора 4. Опорный сигнал с выхода программного генератора 4 поступает на вход управления энергетической установки 3, которая представляет собой электромашинный преобразователь системы двигатель постоянного тока - синхронный генератор. В начальный момент скорость вращения якоря двигателя постоянного тока энергоустановки 3 устанавливается так, чтобы на выходе синхронного генератора появлялось переменное напряжение с частотой, равной частоте опорного сигнала. Одповременно на вход обратной связи энергетической установки 3 поступает сигнал от датчика 5 обратной связи, включенного в одну из фаз синхронного генератора электромашинного преобразователя. При

этом в процессе работы энергоустановка 3

поддерживает равенство фаз эталонного

сигнала, вырабатываемого программным

генератором 4 и выходного напряжения.

Выходное напряжение энергетической установки 3 подается на статорные обмотки 6 синхронных электродвигателей, приводящих в действие вибровозбудители 2, причем статорные обмотки 6 включают таким образом, чтобы пары вибровозбудителей 2 вращались в противоположные стороны. Синхронное вращение вибровозбудителей 2 достигается подачей на роторные обмотки 8 постоянного напряжения от источника 7. При этом, если одинаковое подключение роторных обмоток 8 обеспечивает гармонические колебания вертикальной силы, то изменение фазы вращения одного из вибровозбудителей 2 на 180° приведет к колебаниям в горизонтальной плоскости.

Изменение фазы вращения осуществляется изменением полярности постоянного питающего напряжения роторных обмоток 8 с помощью инвертора 9, в простейшем случае, выполненного как сдвоенный переключатель с тремя положениями.

Первый режим работы (сеанс с прямым свипом) начинается с запуска энергетической установки 3 на начальную частоту, значение которой определяется опорным

сигналом, вырабатываемым программным генератором 4. После разгона вибровозбудителей 2 до начальной частоты, ступенчато увеличивая, подают постоянное напряжение с регулируемого источника 7 постоянного тока на роторные обмотки 8, чем обеспечивается вертикальная или горизонтальная поляризация возбуждаемых колебаний.

Программный генератор 4 по команде

Пуск с кнопки включается на увеличение частоты опорного сигнала, вслед за опорным сигналом увеличивается частота вращения вибровозбудителей 2. При достижении верхней заданной частоты программный генератор 4 отключается, вибровозбудители 2 продолжают вращаться за счет инерции и через некоторое время измеряемое 2-3 мин останавливаются.

Второй режим отличается тем, что после

достижения верхней частоты отключают роторные обмотки 8 синхронных двигателей одного направления вращения, переключают инвертор 9 и затем подают ступенчато увеличивающееся питающее постоянное напряжение. Ступенчатая подача напряже- ния обеспечивает плавный разворот одного из вибровозбудителей 2 в паре на 180°. После этого проводят вторую половину сеанса с убывающей частотой (обратный свип). возбуждая другой тип волн.

Таким образом, в одном сеансе возбуждения получают информацию на двух типах волн, практически не затрачивая дополнительного времени, так как на сеанс с убыва- ющей частотой отводится время, затрачиваемое ранее на остановку дебалан- сных вибровозбудителей 2. За счет этого при применении устройства повышается эффективность сейсмических работ.

Работа программного генератора 4 заключается в следующем. До прихода команды Пуск триггер 22 сеанса программного генератора А удерживает в закрытом состоянии схемы И 14, 15. Регистр 16. выполнен- ный, например, как реверсивный счетчик, содержит двоичный код числа, занесенный из регистра 17 начальной частоты, который может представлять собой декадный переключатель с бинарным кодированием. Код начальной частоты поступает на вход сумматора 11, в котором по каждому импульсу тактового генератора 10 происходит суммирование кода, а импульсы переполнения с выхода сумматора 11 поступают на дели- тель 12, с выхода последнего снимается ча- стота, равная установленной в регистре 17 начальной частоты и в данный момент - в регистре 16 текущей частоты. Работа программного генератора 4 может протекать в двух основных режимах - сеанс с нарастанием частоты от нижней до верхней (прямой свип) и сеанс вначале с нарастанием частоты, затем с убыванием частоты (прямой и обратный свипы). Режимы задаются схемой 21 выбора режима.

В первом режиме генератора 4 работает следующим образом.

По сигналу Пуск триггер 22 сеанса и триггер 13 направления устанавливаются в единичные состояния, открывая схему И 14 для прохождения импульсов от тактового генератора 10 к суммирующему входу регистра 16, увеличивая значение кода на его выходе. Это увеличивающееся значение, суммируясь по каждому тактовому импульсу в сумматоре 11, приведет к линейному нарастанию частоты на входе делителя 12. Значение кода текущей частоты с выхода регистра 16 текущей частоты поступает на

вход схемы 19 сравнения, куда поступает также заданное значение кода с регистра 20 конечной частоты, который может быть аналогичен регистру 17 начальной частоты. При достижении текущей частоты значения, установленного в регистре 20 конечной частоты, схема 19 сравнения вырабатывает импульс, который поступает через схему 21 выбора на триггер 22 сеанса, устанавливает его в нулевое состояние и разрывает схему И 14, заканчивая сеанс.

Второй режим работы генератора 4 отличается тем, что к триггеру 22 сеанса через схему 21 выбора режима подключают выход схемы 18 сравнения. При этом при достижении текущей частотой кода конечной частоты, установленного в регистре 20, схема 19 сравнения так же как, и в первому режиме, вырабатывает импульс, но этот импульс не попадает на триггер 22 сеанса, а опрокидывает триггер 13 направления, который закрывает схему И 14 и открывает схему И 15, подключая выход тактового генератора 10 к вычитающему входу регистра 16 текущей частоты, на выходе которого и соответственно на выходе делителя 12 начинает уменьшаться значение частоты. При достижении в регистре 16 текущей частоты кода начальной частоты вырабатывается импульс схемой 18 сравнения, который через схему 21 выбора режима опрокидывает триггер 22 сеанса, последний закрывает схему И 15, заканчивая сеанс.

Формула изобретения Устройство для вибрационного возбуждения сейсмических волн, содержащее виброплатформу с установленными на ней парами встречно вращающихся дебаланс- ных вибровозбудителей, соединенных с приводными электродвигателями, энергоустановку, первый и второй входы управления которой соединены соответственно с выходами программного генератора и датчика обратной связи, а выход соединен с входом датчика обратной связи, статорны- ми обмотками приводных электродвигателей и с входом регулируемого источника постоянного тока, два выхода которого соединены с роторными обмотками приводных электродвигателей, отличающееся тем, что. с целью повышения эффективности сейсмической разведки путем возбуждения в одном сеансе нескольких типов волн, в устройство введен инвертор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами регулируемого источника постоянного тока, первый выход соединен с роторными обмотками приводных электродвигателей одного направления вращения, приводных электродвигателей противопо- а второй выход - с роторными обмотками ложного направления вращения.

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических сигналов при проведении вибросейсмических работ по методу многоволновой сейсморазведки. Цель изобретения - повышение эффективности сейсмической разведки путем возбуждения в одном сеансе нескольких типов волн. Устройство содержит виброплатформу с дебалансными источниками встречного вращения, энергоустановку, электродвигатели-, программный генератор, датчик обратной связи, регулируемый источник постоянного тока. Для расширения возможностей устройства в него введен инвертор, соединенный входами с выходами регулируемого источника постоянного тока, а выходами - с обмотками роторов однонаправленного вращения. 2 ил.

Пус

Фиъ.1

Шиг.2