СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Советский патент 1966 года по МПК G01V1/38 

Изобретение относится к сейсморазведочной аппаратуре для разведки малых глубин на акваториях морей, озер и рек.

Известны сейсмоакустические станции, содержащие блок возбуждения, приемники колебаний, блоки усиления и фильтрации, блок регистрации и блок питания. Глубинность и разрешенность исследований этих станций недостаточны.

Предложенная сейсмоакустическая станция позволяет повысить глубинность и разрешенность исследований и качество записи благодаря тому, что в ней в блок возбуждения последовательно включены блок преобразования и накопления энергии, коммутатор электрической энергии и электроискровой датчик упругих колебаний.

Лля эффективного подавления вторичного удара, возникающего при электрическом разряде в жидкости, разрядные электроды помещены в перфорированные полусферы разного диаметра, которые одновременно служат вторым электродом и установлены на изолирующей плите, прикрепленной болтами к нижней части корпуса датчика колебаний.

Электроннолучевая трубка, осуществляющая запись колебаний, установлена с помощью салазок на круглой платформе, вращаемой через редуктор двигателем постоянного тока, а фотобумага, поперек которой

производится запись, помещена в фигурном назу, имеющем форму цилиндрического сегмента, концентрического с платформой. Такая конструкция обеспечивает высокие скорости развертки.

Между пьезоприемникамя включены ячейки запаздывания, что позволило повысить качество записи.

На фиг. 1 изображена блок-схема сейсмоакустической станции; на фиг. 2 - электрические схемы блока преобразования и накопления энергии и коммутатора электрической энергии; на фиг. 3 - электроискровой датчик упругих колебаний; на фиг. 4 - электрическая

линия задерл :ки; на фиг. 5 - диаграмма направленности группы; на фиг. 6 и 7 - блок регистрации.

Сейсмоакустическая станция содержит следующие блоки (см. фиг. 1): зарядный генератор /, блок преобразования и накопления энергии 2, коммутатор энергии 3, электроискровой датчик упругих колебаний 4, приемную группу 5, блок усиления колебаний 6, блок фильтрации колебаний 7 и блок регистрации

колебаний 8.

Зарядный генератор предназначен для питания блока преобразования и накопления энергии. В качестве генератора может применяться любой источник переменного напряБлок преобразования и накопления энергии содержит автотрансформатор 9 типа ЛАТР-1 (см. фиг. 2), повышающий трансформатор 10, высоковольтные кенотроны 11 и накопительные емкости 12. Повышающий трансформатор, кенотроны и накопительные емкости образуют высоковольтный однополупериодный выпрямитель с удвоением напряжения. Для повышения к.п.д. выпрямителя по его входу от автотрансформатора 9 подается переменное напряжение с огибающей, изменяющейся линейно во времени. Достигается это равномерным вращением контактной щетки 13 автотрансформатора 9 при помощи мотора 14 постоянного тока. Благодаря такой форме входного напряжения к.п.д. выпрямителя достигает 90-95%, в отличие от обычных RC- схем заряда, к.п.д. которых не люжет превышать 50%.

Блок преобразования и накопления через коммутатор энергии соединяется с электроискровым датчиком упругих колебаний. Коммутатор состоит из пятиэлектродного воздушного разрядника 15 я 16 с дополнительным шестым электродом 17, улучшающим условия пробоя основных разрядных промежутков, и Инициирующего генератора 18.

Коммутатор энергии предназначен для принудительной синхронизации момента пробоя датчика упругих колебаний, в результате чего возбуждается акустический импульс, и для предотвращения самопроизвольного пробоя и стекания заряда с электродов датчика.

Конструкция коммутатора обеспечивает высокую стабильность его работы при изменении условий окружающей среды и пробой электроискрового датчика при больших перенапряжениях. Пробой коммутатора вызывается в заданный момент времени генератором ударного возбул дения 18, благодаря чему накопительные емкости разряжаются на датчик упругих колебаний.

Генератор 18 состоит из повышающего автотрансформатора 19 (автомобильная бобина), емкости 20 и механически размыкаемого ключа 21. В момент размыкания ключа возникает высоковольтный импульс, инициирующий пробой пятиэлектродного разрядника 15 и 16. Для питания генератора используется аккумулятор напряжением 12 в.

Датчик упругих колебаний состоит из корпуса 22 (см. фиг. 3), входных штуцеров 23 с резиновыми прокладками, изолирующей плиты 24, направляющей втулки 25, электрода 26 и полусферы 27, одновременно являющейся электродом. Изолирующая плита 24 крепится к корпусу при помощи болтов 28 и металлической шайбы 29.

Электроискровой датчик предназначен для генерирования коротких акустических видеоимпульсов, необходимых для получения высокой разрешающей способности и достаточной глубины исследований. Акустические видеоимпульсы возникают в воде в результате электрического пробоя между электродами 26, 27.

Электрический высоковольтный разряд в воде сопровождается мощными акустическими явлениями. Конструкция датчика позволяет быстро заменять выщедшие из строя детали электрод 26, изолирующую плиту 24, регулировать длину пробойного промежутка и работать как в пресной, так и в соленой воде, а также в скважинах. Для подавления возникших при электрическом пробое в жидкости повторных ударов, вызываемых пульсациями и захлопыванием газового пузыря, применяются рассеивающие перфорированные полусферы 27, которые одновременно служат одним из электродов. Полусферы крепятся к изолирующей плите болтами 28. В зависимости от количества полусфер, диаметра отверстия в них, а также в зависимости от отношения нлощади перфорации к общей поверхности сферы, применение полусфер обеспечивает уменьшение интенсивности повторного удара в 2-3 раза.

Упругий импульс, инициируемый датчиком, распространяется в воде и придонных отложениях, отразивщись от поверхностей раздела различных слоев ириходит к приемной грунне.

Приемная группа содержит 9 пьезоприемников, помещенных в хлоровиниловый щланг, залитый маслом, и линию задержки (см. фиг.

4). Приемная группа предназначена для приема отраженных сигналов и борьбы с помехами.

Высококачественная занись широкополосных сигналов (до 2-3 кгц) в условиях волнения на море и подавление отражений от границы вода-воздух обеспечивается за счет колокольного распространения чувствительности приемников и односторонней диаграммы направленности группы (см. фиг. 5).

Для получения односторонней вертикальной диаграммы направленности приемная группа соединяется с линией задержки. Линия задержки выполнена из пассивных звеньев 29 (см. фиг. 4) и обеспечивает постоянную задержку в широкой полосе частот. Отдельные звенья линии разделены эмиттерными повторителями 30, которые одновременно позволяют согласовать входные сопротивления пьезоприемников с входным сопротивлением лиНИИ задержки и задают чувствительность приемников группы.

Для усиления слабых сигналов сигнал с выхода нриемной группы поступает в блок усиления колебаний. Блок построен из термостабилизированных каскадов на полупроводниках. В блоке предусмотрена ручная регулировка усиления, а также нолуавтоматическая регулировка усиления с различными постоянными времени и диапазонами регулировки.

Выходные каскады позволяют получать на вторичной обмотке выходного трансформатора нанряжение Ь.акс 300 в для отклонения луча электроннолучевой трубки. Для получения высококачественной записи и борьбы

фильтрации колебаний. Блок включает в себя фильтры высоких и низких частот. Регулировка полосы пропускания фильтров производится независимо друг от друга, чем достигается возможность выбора полезной полосы частот в любом интервале от 400 до 4000 ги. Фильтры выполнены из цепочек и нагружены на свои волновые сопротивления. С выхода фильтров сигнал поступает в блок регистрации колебаний (см, фиг. 6 и 7).

Для регистрации принятых колебаний применяется электроннооптический преобразователь на основе электроннолучевой трубки (ЗЛТ) 31. ЭЛТ вместе с фокусирующей оптической системой 32 крепится горизонтально на специальных салазках 33, размещенных на круглой платформе 34. Кроме того, на этой платформе размещен блок питапия ЭЛТ, состоящий из высоковольтпого выпрямителя п транзисторного преобразователя постоянного тока (на чертеже не указан). Платформа вращается вокруг вертикальной оси с равномерной скоростью при помощи двигателя 35 постоянного тока, соединенного с платформой через редуктор 36. В специальных фигурных пазах 37 перед ЭЛТ протягивается фотобумага 38, которая непосредственно перед платформой изгибается по окружности для обеспечения линейности развертки. Светящееся пятно фокусируется на бумаге и производится запись сигнала, подаваемого на вертикальные пластины ЭЛТ. Такая конструкция регистратора обеспечивает: а) высокую скорость развертки, необходимую для записи широкополосных сигналов; б) легкость регулировки и измепение времени развертки; в) запись трасс 39 поперек фотобумаги друг под другом, что представляет больпюе удобство при интерпретации; г) большую экономию фотобумаги, которая движется со скоростью 5-7 мм/сек; д) практически неограннченную длину записи, лимитируемую лишь емкостью кассет. Кроме того, применение ЭЛТ позволяет вести как амплитудную, так и плотностную запись.

Сейсмоакустическая станция работает еледующим образом:

1.Включается мотор регистратора и лентопротяжный механизм.

2.В лшмент, когда трубка проходит мимо правого края бумаги {точка А на фиг. 7), импульс синхронизации запускает мотор., вращающий щетку автотрансформатора 9 (см. фиг. 2).

3.В течение следующих четырех оборотов платформы с ЭЛТ происходит заряд накопительных емкостей 12 (см. фиг. 2).

4.В момент, когда трубка находится у левого края бумаги (точка Б на фиг. 7), импульс синхронизации вызывает размыкание ключа 21 (см. фиг. 2), в результате чего происходит пробой коммутатора.

5.Накопительные емкости 12 при этом разряжаются на датчик упругих колебаний, генерирующий акустический импульс.

6.Одновременно происходит отпирание луча ЭЛТ и осуществляется фотозапись отметки момента.

7.Упругие импульсы, отраженные от дна и различных границ раздела, расцоложенных под дном, воздействуют на пьезоприемники приемной группы, преобразуются в электрические сигналы, усиливаются, фильтруются и записываются на фотобумагу в виде отдельных расположенных друг под другом трасс.

8.Для определения временного масштаба записываются на лепте синусоидальные колебания частотой 1000 гц от специального генератора.

Описанный порядок работы позволяет избавиться от электрических помех и наводок, связанных с процессом коммутации.

Цикл повторяется периодически с частотой 0,7-1,0 ги. Станция может работать как в процессе движения судна, так и во время его стоянки (точечные зондирования). При работе в движении, в отличие от обычной сейсморазведки, получается сейсмогеологический разрез в некотором временном масщтабе.

Предмет изобретения

1.Сейсмоакустическая станция для разведки малых глубин на акваториях морей, озер и рек, содержащая блок возбуждения, приемпики колебаний, блоки усиления и фильтрации, блок регистрации с электроннолучевой трубкой и блок пптания, отличающаяся тем, что, с целью повыщеп1 Я глубиппости исследовапий, в блок возбуждепия последовательно включены блок преобразования и накопления энергии, комл1утатор электрической энергии и электроискровой датчик упругих колебаний.

2.Станция по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью эффективного подавления вторичного удара, возникающего при электрическом разряде в жидкости, разрядные электроды помещены в перфорированпые полусферы разного диаметра, которые одновременно служат вторым электродом и установлены на изолирующей плите, прикрепленной к нижней части корпуса датчика колебаний.

3.Станция по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения высоких скоростей развертки, электроннолучевая трубка, осуществляющая запись колебаний, установлена с помощью салазок на круглой платформе, вращаемой равномерно через редуктор двигателем постоянпого тока, а фотобумага, поперек которой производится запись, помещена в фигурном пазу, имеющем форму цилиндрического сегмента, концентрического с платформой.

4.Станция по пп. 1, 2, 3, от.тчающаяся тем, что, с целью повышения качества записи, между пьезоприемниками включены ячейки запаздывания.

csj

ч

по т т т т т I / / / -

36

35

35.