УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Советский патент 1966 года по МПК G01V1/36 

Известные устройства для выделения и преобразования полезного сейсмического сигнала из микросейсмических помех содержат эмиттерный новторитель, линейный имнульсиый усилитель, диодный ограничитель, следящую систему и усилитель-формирователь импульсов.

Предлагаемое устройство конструктивно отличается от известных тем, что в нем на вход эмиттерного повторителя включен преобразователь синусоидальных сигналов в трапецеидальные, связанный через разделительный конденсатор с оконечным каскадом усилителя сейсмостанции.

Применение описываемого устройства позволит существенно повысить точность проводимых исследований, что особенпо важно при геологическом и инженерно-геологическом изучении малых глубип. Повышение точности измерений дает возможность значительно расширить область применения малоканальных сейсмостаиций, позволит использовать их для различных видов сейсмического каротажа и изучения скоростей распространения упругих колебаний в твердых породах (на обнажениях, в горных выработках и т. д.).

дальные, дифференцирующую цепь, эмиттериый повторитель, линейный импульсный усилитель, диодный ограничитель с постоянным и переменным порогами ограничения, усилитель-формирователь импульсов, устройство, позволяющее контролировать величину и характер микросейсмических помех по стрелочному индикатору, и устройство для перехода с первой фазы приходящей волны на вторую.

Основным элементом схемы является преобразователь синусоидальных сигналов в трапецеидальные, который состоит из трансформатора Tpi с пермаллоевым сердечником и тремя обмотками /, 2 и 3. Соотношение

витков в обмотках 1 : 2, 4 : 3. Вторая обмотка имеет вывод от средней точки. К концам ее подключены диоды Д и Да, причем один из них подключается с помощью тумблера Вк. К третьей обмотке подключена мостовая выпрямительная схема, собранная на точечных германиевых диодах Дз, Д, Д-„ Дв типа Д9Д. Нагрузкой для нее является потенциометр и дополнительное сопротивление RIS, к которому параллельно подключается стрелочпый индикатор 4. Дифференцирующая ячейка состоит из конденсатора Сз и сопротивления R-Z. Эмиттерный повторитель и линейный импульсный усилитель выполнены на триодах П-13-А (Т и Т-), усилитель-форми{7з). Диодный ограничитель состоит из диода Да, сопротивления R и конденсатора Св. Эыиттерный повторитель и усилитель отличаются от общеизвестных схем лишь режимом работы и номиналами деталей.

Устройство работает следующнм образом.

Электрические сигналы синусоидальной формы, возникающие в сейсмоприемнике, усиливаются усилителем на полупроводниковых приборах. К оконечному каскаду усилителя, собранному на триоде П-25, через разделительный конденсатор Ci подключается предлагаемое устройство. Синусоидальные колебания, поступающие на трансформатор Tpi, преобразуются в нем в трапецеидальные. Время нарастания их фронта но сравнению с синусоидой уменьшается в 7-8 раз, причем оно не зависит от амплитуды синусоидальпых сигналов, начиная с 0,2 в и до максимального неиска/кенного выходного сигнала усилителя в 10 0. Преобразование осуществляется за счет нелинейных свойств нермаллоя при его намагничивании. Для этой цели иснользуется обмотка 3, мостовая схема, потенциометр 17, сопротивление и конденсатор Сд. За счет тока, протекающего в этой цепи, осуществляется преобразование электрических сигналов синусоидальной формы в трапецеидальные.

С помощью диодов Да, Д-2 и сопротивления JR они преобразуются в пололштельные импульсы трапецеидальной формы. Причем, если измерения выполняются но первой фазе, то применяется двухполупериодное выпрямление, а по второй - однополупериодное. Переключение осуществляется с помощью тумблера BKI. Полученные импульсы дифференцируются, поступают на эмиттерный повторитель, а затем - на линейный импульсный усилитель, на выходе которого получаются усиленные отрицательные импульсы. Они образуются как от полезных сейсмических сигналов, так и от микросейсмических помех. Их амплитуда линейно зависит от амплитуды синусоидальных сигналов на входе преобразователя, а временное положение их по отношению к синусоиде не зависит от нее. Во временном отнощении они располагаются почти в точке пересечения синусоиды с нулевой линией. После линейного импульсного усилителя отрицательные импульсы поступают на диодный ограничитель. Дальнейщее выделение полезного сейсмического сигнала может осуществляться двумя нутями: либо автоматически по заданному соотпощению полезный сигнал - мнкросейсмическая помеха, либо установлением огра)нчения по максимальному уровню микросейсмических помех. В первом случае напряжение ограничепия меняется пропорционально величине микросейсмических помех, во втором оно остается постоянным. При использовании автоматического ограничения нанряжение ограничения с помощью потенциометра подбирается таким, чтобы при плавном изменении микросейсмических помех амплитуда импульсов от них пе превышала напряжения занирания дппда Д. В момент нрихода полезного сейсмического сигнала, превышающего амплитзду микросейсмических помех в данный момент, напряжение занирапия диода Дв благодаря наличию фильтра g не успевает быстро увеличиться, поэтО Му и.мпульсы от первых фаз этого сигнала пройдут через диод Да. Применять автоматическое ограничение целесообразно, если па стрелочном индикаторе наблюдается плавное изменение величины микросейскических помех. В этом слзчае удается более уверенно выделить на переменном фоне мпкросейсмнческих помех слабые, резко начинарощиеся полезные сигналы, а следовательно, увеличить глубину исследования при тех же условиях возбуждения упругих колебаний. Кроме того, уменьшится время, затрачиваемое па подстройку прибора в процессе работы. Если же на фоновом значении микросейсмических помех наблюдаются резкие изменения амплитуды помех, сходные по характеру с приходящим сиг5 палом, то целесообразнее применять ограничение но максимальному уровню помех. Полезный сигнал должен превышать максимальный уровень микросейсмических помех. В этом случае с помощью тумблера Вк-2 на

0 диод Дз подается небольшое постоянное папряжение (0,2-0,4 в), а усиление усилителя подбирается таким, чтобы амплитуда импульсов от микросейсмических помех не превышала напряжения запирания диода. Импульсы от полезпого сейсмического сигнала, превысившие папряжение запирапия диода Дз, пройдут через него. Имнульсы, прошедшие через диодпый ограничитель Дв, ностунают на усилитель-формирова0 тель Гз, усиливаются им и формирзпотся в прямоугольные с длительностью переднего фронта в 20-40 мксек и затем должны быть поданы на схему управления счетпым устройством.

Тумблер Вк служит для перехода в процессе работы с первой фазы приходящей волны на вторую, а при уменьшении их амплитуд пиже уровня микросейсмических помех переходит па последующие фазы. Переход на вторую и иоследующие фазы позволит существенно увеличить глубинность исследования при одних и тех же условиях возбуждения. Периодический контроль за временем прихода первой и второй фазы сейсмической волны по мере удаления точек наблюдения от пункта удара позволит установить момент выключения счетного устройства на первой фазе приходящей волны и второй, а следовательно,

избежать ошибки в определении времени прихода первого вступления. Кроме того, проведя последовательно два измерення в одной точке по первой и второй фазам (с выключенным фильтром в усилр1теле), по разности

щего сигнала. При включенном тумблере S/Cj работа ведется по первой фазе.

Для визуального наблюдения за характером н интенсивностью микросейсмических помех применен стрелочный индикатор (в станции он может быть иснользован также для контроля нап)яжений и считывания реззльтатов измерений). Прибор измеряет падение напряжения на сопротивлении , через которое проходит ток, создаваемый микросейсмическими помехами. Этот ток проинтегрирован во времени 0,15 сек, так что прибор показывает осредпениое значение величины микросейсмических помех. По нему можно определить их интенсивность на различных фильтрациях усилителя, а зная частоту полезного сигнала, установить онтимальную фильтрацию. По нему также можно судить и об интенсивности приходящего полезного сигнала.

Этот же индикатор удобио использовать для установки необходимого уснлення усилителя.

Предмет и з о б р е т е и и я

Устройство для выделения и нреобразования полезного сейсмического снгнала из мпкросейсмических помех с визуальным контролем их величины в сейсмостанциях без виДИМОЙ запнси, содержащее эмиттерный повторитель, линейный импульсный усилитель, диодный ограничитель, следящую систему и усилитель-формирователь импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности

измерений, в нем на вход эмиттериого повторителя включен преобразователь синусоидальных сигналов в трапецеидальпые, связанный через разделительный конденсатор с окоиечным каскадом усилителя сейсмостанции.

Cs s Cs R,, U 7-ih-