Устройство для регистрации сейсмической информации Советский патент 1993 года по МПК G01V1/22 

38, .блок 39 синхронизации. Блок контроля (фиг. 4)содержит ключ 40, формирователь41 напряжения, триггеры 42 и 43, дешифратор 44, регистр 45, блоки 46 и 47 сравнения, блок 48 уставок, коммутатор 49, элемент 50И и формирователь 51 импульсов.

Регистры 11 и 12 выполнены кольцевыми. Дешифраторы 29 и 31 могут быть выполнены в виде постоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Циклограмма сигналов на фиг. 5 составлена из расчета выполнения элементов памяти на микросхемах типа 537. Устройство для регистрации сейсмической информации работает следующим образом. -./. .;;. . ; ...;- : . ; ,:.. .,. . Работой устройства управляет блок 9. Импульсы генератора 27 поступают на делитель 28 частоты, вход и выходы разрядов которого подключены к дешифратору 29. На выходах дешифратора 29 формируются сигналы, обеспечивающие управление работой устройства. При этом сигналы (фиг. 5 а,..с, ф) формируются независимо от выходных сигналов триггеров 16 и 32, сигналы фиг. 5т.у формируются при единичном состоянии триггеров 32 и 16 соответственно.

Чувствительные элементы (ЧЭ) блока 1 формируют аналоговые сигналы о сейсмо- воздействии, например, по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Выходные сигналы блока 1 поступают на соответствующие три информационных входа блока 3 выборки-хранения и на входы блока 2 усилителей, которые осуществляют фильтрацию входных сигналов, чтобы уменьшить влияние посторонних помех, не относящих-; ся к сейсмовоздействиям. В начале каждого цикла дешифратора 29 по сигналу (фиг. 5,6) текущие напряжения ЧЭ блока 1 одновременно запоминаются в блоке 3 выборки- хранения. Коммутатор 4 поочередно подключает к- входу АЦП 5 выходы блоков 2 и 3 в соответствии с циклограммой (5.В...З). При подключении каждого из напряжений АЦП 5 сбрасывается в 0 сигналами (фиг. 5,к). Преобразование в АЦП 5 заканчивается к моменту формирования импульсов (фиг. 5л). Время преобразования (в числе периодов генератора 27) может быть больше указанного на фиг. 5.

Выходные сигналы дешифратора 29 (фиг. 5м.н) поступают на счетные входы счетчиков 33 и 34 соответственно блока 21. При нулевом сигнале (фиг 5,и) коммутатор 35 блока 21 подключает к адресным входам элемента 22 выходной код счетчика 33, а при единичном сигнале (фиг. 5,и) - выходной код счетчика 34. По сигналам разрешения (фиг.б.л) и нулевом сигнале (фиг.Й.и) в элемент 22 памяти по трем адресам подряд

записывается выходная информация АЦП Ь о сейсмовоздействии, номер подключаемого к АЦП 5 канала (управляющий код коммутатора 4) и одноразрядная выходная

5 информация коммутатора 13. По сигналам разрешения (фиг. 5,л) и единичном сигнале (фиг. 5,и}из элемента 22 воспроизводится /информация, которая записывается в регистр 23 по срезам сигналов (фиг. 5,п), совпадающим с единичным сигналом на управляющем входе регистра 23 (фиг. 5,р). При нулевом сигнале на управляющем входе (фиг. 5,р) регистр 23 работает в режиме сдвига него выходная информация последо5 вательным кодом поступает в вычислительный блок 20. Поскольку перед началом режима записи сейсмической информации производится сброс в ноль счетчиков 33 и 34 блока 21 импульсом (фиг.5,ф), то в каждом

0 цикле дешифратора 29 сначала из элемента 22 воспроизводится информация по трем адресам подряд, а потом записывается новая информация по тем .же адресам.

В результате текущая информация в

5 элементе 22 постоянно обновляется, а выходная информация элемента 22 задерживается относительно входной его информации на величину, равную числу адресов элемента 22.

0 Информация с промежуточного аналогового выхода АЦП 5 поступает на информационный вход порогового блока 30 и через коммутатор 36 при наличии управляющих импульсов (5,е,ж,з) поступает на установоч5 ный вход триггера 37 с заданным порогом срабатывания, например, последовательно

. соединенные триггер Шмитта и RS-триггер. При срабатывании триггера 37 (фиг. 5,х) блок 39 синхронизации по фронту первого,

0 следующего за ним импульса синхронизации (фиг. 5,к), вырабатывает импульс (фиг. 5,ц), который устанавливает в единицу триггер 38 (фиг. 5,ч) и, проходя через дешифратор 31, устанавливает в единицу триггер 32,.

5 что сигнализирует о начале регистрации в блоке 7 памяти информации о Сейсмовоздействии. Дешифратор 29 начинает вырабатывать импульсы записи информации в блок 7 памяти (фиг.5,т).

0 По импульсам, поступающим на вход разрешения элемента 25 блока 7 (фиг.б.е), совпадающим с нулевыми сигналами на входе записи-воспроизведения (фиг. 5т), в элемент 25 записывается выходная инфор55 мация регистра 23. Код счетчика 33 блока 24 изменяется положительными фронтами импульсов дешифратора 29 (фиг. 5,т). Код счетчика 34 блока 24 остается нулевым. Нулевым сигналом с выхода триггера 32 выходной код счетчика 33 через коммутатор 35 блока

24 подключен к адресным входам элемента

25 блока 7 памяти. Поскольку выходная информация элемента 22 блока 6 задерживается относительно его входной информации, в элемент 25 блока 7 будет зарегистрирована сейсмическая информация, предшествующая срабатыванию порогового блока 30,

По сигналу переноса на одном из выходов счетчика 33 блока 24 триггер 32 и триггеры 37, 38 блока 30 сбрасываются в ноль. Цикл записи информации в блок 7 прекращается, а запись в блок 6 продолжается. При очередном срабатывании триггера 37 порогового блока 30 осуществляется очередной цикл записи сейсмической информации в блок 7 вместе с информацией, предшествующей срабатыванию блока 30. Общее число циклов записи в блок 7 определяется емкостью его элемента 25. Выходной код счетчика 33 блока 24 поступает на группу входов дешифратора 31. По заполнению блока 7 памяти дешифратор 31 вырабатывает единичный сигнал, поступающий на информационный вход вычислительного блока 20. При этом дешифратор31 запрещает прохождение выходных импульсов блока 39 синхронизации порогового блока 30 на установочный вход триггера 32. Хранение сейсмической информации в блоке 7 продолжается до тех пор, пока информация из блока 7 не будет переписана в вычислительный блок 20 и не произойдет очередное срабатывание порогового блока 30.

Счетчик 10 выполняет функцию хронометра астрономического времени. На вход счетчика 10 поступает один из выходных сигналов дешифратора 29 с периодом, равным циклу работы дешифратора 29. Срабатывание счетчика 10 происходит синхронно с фронтами выходных импульсов генератора 27. В соответствующих разрядах счетчика 10 формируется код года, месяца, дня, часа, минуты и секунды. В счетчике 10 предусмотрена шина ввода точного времени из вычислительного блока 20. Кольцевой регистр 12 работает в режиме сдвига по спадам тактовых импульсов (фиг. 5,к). На его выходе формируется последовательный код номера прибора, ранее записанный в регистр 14 по шине 18. При нулевом сигнале с выхода триггера 38 блока 30 выходной код регистра 12 через коммутатор 13 поступает на один информационный вход элемента 22 блока 6 и записывается в нем вместе с выходной информацией АЦП 5 и номером подключаемого канала с выхода дешифратора 29, По спаду импульса (фиг, 2.к), совпадающего с импульсом (фиг.2,ц), в регистр 11 записывается текущая информация счетчика 10. Выходной импульс блока 39 о начале регистрации информации о сейсмовоздей- ствии устанавливает триггер 38 блока 30 в единицу, который переключает коммутатор

5 13 на передачу информации с регистра 11 на информационный вход элемента 22 блока 6. При этом кольцевой регистр 11 работает в режиме сдвига по спадам тактовых импульсов (фиг. 5,к) при нулевом сигнале на его

0 управляющем входе (фиг,5,ц). В результате в блок 7 вместе с предшествующей информацией о сейсмовоздействии записывается одним разрядом в последовательном коде номер-прибора, а вместе с информацией

5 после воздействия записывается в том же разряде дата и время воздействия.

Воспроизведение информации из блока 7 в вычислительный блок 20 осуществляется

0 по импульсу, поступающему из блока 20 на установочный вход триггера 15. По фронту импульса (фиг, 5,ф) дешифратора 29 вслед за триггером 15 срабатывает триггер 16. Дешифратор 29 начинает формировать после5 довательность импульсов (фиг. 5,у), поступающую на управляющий вход регистра 26 блока 7, на тактовый вход которого поступают выходные импульсы генератора 27 (фиг,5а). На управляющий вход элемента

0 25 блока 7 поступает единичный сигнал, поскольку в этом режиме импульсы (фип5,т) не формируются. Режим работы блока 6 не изменяется. По импульсам (фиг. 5,с), поступающим на вход разрешения элемента 25

5 блока 7, воспроизводится информация, которая параллельным кодам записывается в регистр 26 спадом импульса (фиг.5,а), совпадающим с единичным сигналом на управляющем входе (фиг.5,у). По спадам импульсов

0 (фиг,5а), совпадающим с нулевым сигналом на управляющем входе, производится сдвиг информации в регистре 26. Выходная информация регистра 26 последовательным кодом поступает в вычислительный блок 20. При воспроизведении информации при еди5 ничном сигнале триггера 32 выходной код счетчика 34 через коммутатор 35 блока 24 подключен к адресным входам элемента 25 памяти. Код счетчика 34 блока 24 изменяется положительными фронтами импульсов

0 дешифратора, инверсными сигналам (фиг. 5,у). После окончания считывания всей записанной информации из блока 7 блок 8 вырабатывает сигнал сравнения кодов счетчиков 33 и 34 блока 24, который производит сброс

5 триггера 15, счетчиков 33 и 34 блока 24 и триггеров порогового блока 30. Устройство переходит в режим ожидания сигнала с выхода порогового блока 30 о начале регистрации информации о сейсмовоздействии.

Для контроля работоспособности устройства предназначен блок 17 контроля. По сигналу контроля с выхода блока 20 триггер 42 блока 17 устанавливается в единичное состояние. Сигналом дешифратора 29 (фиг. 5,6) триггер 43 устанавливается в единицу вслед за триггером 42. По фронту триггера 43 формирователь 51 вырабатывает импульс, которым устанавливаются в нулевое состояние все триггеры, регистры и счетчики устройства (на фиг. 1 не показано). Открывается ключ 40 и пропускает на вход формирователя 41 один из выходных сигналов делителя 28 частоты. Формирователь 41 вырабатывает синусоидальный сигнал на входе чувствительных элементов блока 1 для имитации сейсмовоздействия. Дешифратор 44 вырабатывает единичный сигнал, который поступает на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 подключает к входу АЦП 5 эталонную шину 19 (питания). В блок 6 записывается выходной код АЦП 5, соответствующий напряжению шины 19. Код счетчика 33 блока 21 адреса при записи информации в режиме контроля всегда опережает код счетчика 34. Поэтому в регистр 23 из элемента 22 переписывается текущая информация со сдвигом не более, чем на три адреса. Выходная информация с регистра 23 также как и в режиме записи поступает на вход блока 20 последовательным кодом. Напряжение шины 19 достаточно для формирования сигнала на аналоговом выходе АЦП 5, превышающего порог срабатывания блока 30. Пороговый блок 30 формирует импульсы (фиг. 5,ц,ч) о начале записи информации в блок 7. Триггер 32 устанавливается в единицу. Дешифратор 29 формирует импульсы записи информации (фиг.б.т) в блок 7. По этим же импульсам происходит увеличение адреса в счетчике 33 -блока 24. Нулевым сигналом триггера 32 коммутатор 35 блока 24 подключает выходы счетчика 33 к адресным входам элемента 25.

По достижению первого заданного значения кода в счетчике 33 блока 24 дешифратор 44 блока 17 контроля переключает сигнал на управляющем входе коммутатора 4 с единичного значения на нулевое. К входам АЦП 5 через коммутатор 4 подключаются выходы блоков 2 и 3. В блоки б и 7 памяти записывается информация блока 1 чувствительных элементов при подаче на их входы синусоидального электрического сигнала с выхода формирователя 41 напряжения. По достижению второго заданного значения кода в счетчике 33 блока 24 дешифратор 44 вырабатывает импульс, синхронный с импульсом (фиг. 5,6). который устанавливает в

1 триггер 15. При этом же значении кода счетчика 33 на выходе дешифратора 44 формируется импульс, синхронный с импульсом (фиг, 5,ф), который сбрасывает в 0 счетчики

блока 21 и триггер 32. По импульсу с выхода дешифратора 29 (фиг.5,ф) триггер 16 устанавливается в 1. Устройство переходит в режим воспроизведения информации, записанной в блок 7 памяти. С этого момента код

0 счетчика 34 блока 21 адреса опережает код счетчика 33 и выходной код блока 6 будет задерживаться относительно выходного кода АЦП 5 на величину, равную емкости элемента 22 блока 6.

5 К адресным входам элемента 25 и группе входов дешифратора 44 подключаются выходы счетчика 34 блока 24. По сигналам разрешения (фиг,5,с) при единичном сигнале на управляющем входе из элемента 25

0 воспроизводится информация по адресам, соответствующим коду счетчика 34 блока 24. Запись информации параллельным кодом из элемента 25 в регистр 26 производится по спадам сигналов (фиг.5,а),

5 совпадающих с единичным сигналом (фиг.5,у) на его управляющем входе. При нулевом сигнале (фиг.5,у) производится сдвиг информации в регистре 26. Выходная информация регистра 26 последовательным

0 кодом поступает в вычислительный блок 20, а параллельным кодом - на одну группу входов регистра 45 и блока 46 сравнения блока 17 контроля. Совокупность регистра 45 и блока 46 работает в режиме формирования

5 максимального выходного кода регистра 26. Если выходной код регистра 26 превышает выходной код регистра 45, то блок 46 по сигналу с выхода элемента 50И вырабатывает импульс записи выходного кода регистра

0 26 в регистр 45. Единичный импульс элемента 50И вырабатывается при совпадении единичных сигналов (фиг.5,у), триггеров 16,44 и инверсии сигнала (фиг.5,а).

В блоке 47 производится сравнение вы5 ходного кода регистра 45 с заданным кодом уставки, который формируется в блоке 48. Если выходной код регистра 45 превышает код уставки блока 48, то блок 47 вырэбаты- вает сигнал о норме, который поступает в

0 вычислительный.блок 20. Переключение ус- тавок блока 48 к блоку 47 осуществляется коммутатором 49. Пока воспроизводится информация, соответствующая напряжению шины 19, выходной код блока 24 адреса

5 меньше первого заданного значения и дешифратор 44 вырабатывает управляющий сигнал/подключающий к блоку 47 сравнения код первой уставки. При воспроизведении информации, соответствующей выходным напряжениям блока 1. к блоку 47

сравнения подключается код второй устав- км, а регистр 45 сбрасывается в 0 выходным сигналом дешифратора 44. Как только коды в счетчиках 33 и 34 блока 24 сравняются, блок 8 вырабатывает импульс, по которому сбрасываются в 0 счетчики блока 24, триггер 15, триггеры 37, 38 порогового блока 30 и триггеры 42, 43 блока 17. Устройство переходите режим ожидания начала записи сейсмической информации в блок 7 по сигналу с порогового блока 30.

Устройство длительное время может работать в автономном режиме записи сейсмической информации в блок 7 памяти без передачи информации в вычислительный блок 20 из блоков 6 и 7 памяти. При подключении вычислительного блока 20 для передачи запомненной информации из блока 7, в вычислительный блок 20 одновременно передается текущая информация из блока 6 памяти через регистр 23. В результате информация о сейсмовоздействии не теряется даже в случае совпадения сейсмовоздейст- вия с интервалом передачи информации из основного блока 7 памяти в вычислительный блок 20.

Формула из об р е т е н и я Устройство для регистрации сейсмической информации, содержащее блок чувствительных элементов, выходы которого подключены к входам блока усилителей, выходы блока усилителей подключены к первой группе информационных входов первого коммутатора, выход первого коммутатора подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, группа выходов которого подключена к одной группе входов первого блока памяти, а один выход - к первому входу анализатора, первый выход анализатора подключен к первому входу второго блока памяти, блок контроля, первый выход которого подключен к входу блока чувствительных элементов, блок управления, первый выход которого подключен к одному входу счетчика, второй выход - к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, а первая группа выходов - к группе управляющих входов первого коммутатора, а такхсе вычислительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, г него введены блок выборки-хранения, .первый и второй регистры, второй коммутатор, блок сравнения, первый и второй триггеры, кодовая шика и эталонная шина, выходы блока чувствительных элементов подключены) к информационным входам блока выборки-хранения, выходы которого подключены к второй группе информационных входов первого коммутатора, один информационный вход которого соединен с эталонной шиной, выходы первого блока памяти подключены к информационным 5 входам второго блока памяти, первая и вторая группы выходов которого подключены к первой и второй группам входов блока контроля, а третья и четвертая группы выходов подключены к первой и второй группам вхо0 дов блока сравнения, выходы счетчика подключены к информационным входам первого регистра, кодовая шина подключена к управляющим входам второго регистра, выходы первого и второго регистров под5 ключены соответственно к первому и второму информационным входам второго коммутатора, выход которого подключен к одному информационному входу первого блока памяти, первый и второй выходы вого триггера подключены соответственно к информационному входу второго триггера и к второму входу анализатора, выход второго триггера подключен к первым входам блока контроля и блока управления, второй вход

5 которого соединен с вторым выходом анализатора, второй и третий выходы анализатора, выход второго триггера, второй выход блока контроля, один из выходов первого блока памяти и один из выходов первой

0 группы выходов второго блока памяти подключены к выходам с первого по шестой вычислительного блока, первый, второй выходы и группа выходов которого подключены соответственно к первому входу первого

5 триггера, второму входу блока контроля и группе входов счетчика, третий и четвертый выходы блока контроля подключены coot- ветственно к одному управляющему входу первого коммутатора, второму зхо0 ду первого триггера, а пятый выход блока контроля подключен к одному управляющему входу первого блока памяти и к третьему входу анализатора, выход блока сравнения подключен к третьему входу блока контро5 ля, одному управляющему входу второго блока памяти, третьему входу первого триггера и четвертому входу анализатора, один выход второго блока памяти подключен к пятому входу анализатора, четвертый и пя-

0 тый выходы анализатора подключены соответственно к первому управляющему входу первого регистра и управляющему входу второго коммутатора, вторая и третья группы и часть первой группы выходов блока

5 управления подключены к группам управляющих входов соответственно первого блока памяти, второго блока памяти и анализатора, третий выход блока управления подключен к управляющему входу блока выборки-хранения и шестому входу блока

контроля, четвертый выход блока упрзвле- подключен к управляй/щому пходу второго

ния подключен к шестому входу анализатора, второму и первому управляющим входам соответственно первого и второго

триггера и седьмому входу блока контроля, восьмой и девятый входы которого соединены с соответствующими выходами третьей

регистров, пятый выход блока управления 5 группы выходов блока управления.

фиг.1

(BJIJQ): (ffitfji)

Л

.З

Фа А 4

Редактор

Составитель А.Смирнов

Техред М.МоргенталКорректор М.Керецман