СМЕСИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДЛЯ СЕЙСМОСТАНЦИЙ Советский патент 1966 года по МПК G01V1/00 

Описываемое устройство предназначено Для использования в сейсморазведочной аппаратуре. Оно может быть использовано и в ана.логичной многоканальной аппаратуре для направленного нр;иема звуковых или радиоволн, .возбуждаемых имнульсными источниками.

В сейсморазведочной анпаратуре широко применяются разнообразные смесители электрических сигналов, нредназначенные для записи одним регистрирующим устройством - гальванометром, перописцем, магнитной го.ловкой - суммы сигналов, поступающих одновременно на несколько входов смесительного устройства.

Одни из видов смесителей - односторонние (двойные, тройные и т. п.) используют непрерывно включенными за время регистрации ко:лебаний от одного взрыва; другие - двусторонние- включают после регистрации первых вступлений всеми каналами. Включение двустороннего (непрерывного) смесителя через заданный промежуток времени после начала регистрации сейсмического процесса можег быть использовано для неискаженной регистрации не только прямых и преломленных волн, но и волн, отраженных от мелких горизонтов :и имеющих малые кажущиеся скорости. Непереключаемые односторонние смесители не обладают такими возможностями. При их

применении в развязывающих элементах за трачивается излишняя энергия.

Предложенный двусторонний смеситель

включается в заданный момент времени после начала регистрации сейсмического нроцесса. При его применении эффективная чувствительность регистрирующего канала и амплитуды па записях изменяются в результате включения связей значительно меньше, чем обычно. Уровень микросейсм до и после регистрации .взрыва оказывается значительно более одинаковым, чем на сейсмограммах, получаемых с помощью существующей аппаратуры. Значительно уменьшается амплитуда в первой части записи, что облегчает ее читаемость и позволит в известной степени сократить расстояние между трассами на видимой записи, а значит, и ширину бумаги для регистрации.

Поскольку при современной методике предусматривается один и тот же предельный уровень микросейсм до начала записи на ленте независимо от того, включен или не вкотючен смеситель, для получения отраженных волн

от глубоких горизонтов зачастую неоправданно увеличивают расход взрывчатых материалов, так как применять нужную чувствительность при регистрации глубоких отраженных волн нельзя из-за высокого уровня микроПредложенный смеситель позволяет снизить расход взрывчатых материалов, особепио в условиях, когда применяемая аппаратура сиабжеиа только автоматическими регуляторами усилепия. Как правило, при совместном использоваиии программного и автоматического регуляторов усиления автоматический регулятор включают после программного, а схему смешения включают после автоматического. При таком включении программный регулятор не может компенсировать изменения средней амплитуды записи, возникающего s результате включения смесителя. Предло кек} ый смеситель избавляет и от этого иедостатка. Отличие предложенного смесителя заключается в том, что с каждум лз его входов соединены одна пли две параллельно включенные ячейки, состоящие из комплексных или омических сопротивлений, соединенных с нодвижным полюсом переключаемого контакта, нормально разомкнутый полюс которого соединен с цепью одного из каналов сейсмостанции, нормально замкнутый полюс - с точкой нулевого потенциала, а вторые выводы сопротивлений - с цепью другого канала сейсмостапции, причем пусковое устро11ство соединено либо с одппм, либо с другим, либо одновременно с двумя исполнительными устройствами, уираВоТяюидими переключением контактов в упомянутых ячейках. Регистрирующие элементы через один подключепы к выходам смесителя через нормально замкнутые полюса нереключаемых контактов, нормально разомкнутые полюса которых соединены с выходом дополнительного генератора. В смесителе в качестве щунтов для регистрирующих элементов применены развязывающие сопротивления схе.мы двухкомиоиентного смешения. Па фиг. 1 изображеиа элементарная ячейка, составляющая основу смесителя; па фиг. 2- простейшая схема смесителя, сконструированная из предложенных элементарных ячеек; на фиг. 3 - эквивалентная схема, соответствующая схеме фиг. 2 при включении связи; на фиг. 4 - трассы записи, получаемые с существуюЩ:НМИ с.хемами смешения; иа фиг. 5 - эквивалентная схема одного канала схемы фиг. 2 при выключенной связи; на фиг. 6 - трассы занисп, получаемые в результате применения предложенной элементарной ячейки; на фиг. 7 - более сложная схема, в каждом из каналов которой исиользуется ио две элементарные ячейки, с раздельиым унравлением коммутацией в каждой из иих; на с||иг. 8, 9 и 10 - схемы смесителя, в которых наряду с предлагаемыми ячейками используются и другие элементы, предиазначенные для улучшения характеристик направленности смесителей для улучшеиия читаемости получаемых записей и повышения информационной содержательности каждой из трасс получаемых записей. ное сопротивление /, соединеппое с переключаемым полюсом 2 переключаемого контакта 3, нормально замкнутый иолюс 4 которого соединен с точкой (проводом) 5 нулевого потенциала, а нормально разомкнутый полюс 6 соединен с цепью одного из регистрирующих каналов. Противополол ный вывод 7 сопротивления / соединен с цепью другого регистрирующего канала. Соединением полюса 6 одной ячейки с выводом 7 другой идентнчной ячейки получается простейшая схема непрерывного смесителя (фиг. 2). К каждой точке такого соединения нрисоединены таклсе источники 8 сигнала, внутреннее сопротивление которого в дальнейшем обозначается Z,, и регистрирующий элемент 9, внутреннее сопротивление которого в дальнейшем обозначается 2„. С целью улучшения частотных и амнлитудных характеристик канала источники напряжений и регистрирующие элементы могут включаться последовательно или параллельно с согласующими комплексными сопротивлениями; в этом случае Zo и Z обозначают комплексное сопротивление соответствующих двухполюсников между их точками подключения к смесительной схеме и проводом 5 нулевого потенциала. Источниками сигнала могут быть выходные трансформаторы, узловые точки внутри усилителей, магнитные головки и другие элементы регистрирующего канала. Элементы 5 и 5 в смесительный блок могут и не входить, далее частично, однако величина их сопротивлений, наряду с заданным коэффициентом связи q, определяет величину сопротивлений / связи, которая в дальнейшем обозначается Z. Для управления контактами 5 используется пусковая схема 10, на выход которой включено исполнительное устройство 11 (релейная группа, дистанционный переключатель и т. п.), снабл :енное этими контактами. Число идентичных ячеек связи на единицу меньше числа источников S сигнала. Часть эквивалентной схемы устройства фиг. 2 с включенными контактами 3 приведена на фиг. 3. В этой схеме комплексное сопротивление 12 является эквивалентом сопротивления, обеспечивающего взаимную развязку соседних каналов. Его величина равна 7 ч и Напряжение U0,, которое было бы измерено в точке соединения ZQ и Z при отключении их от сопротивлений связи, равно - F п,« i- и где ,,, - Э.Д.С., приложенная источником снгнала (фиг. 2). Среднеквадратичная амплитуда микросейсм на записи до включения смесителя в ранее применявщейся схеме, отличающейся от схемы фиг. 2 отсутствием норЗапись микросейсм в начальной части со среднеквадратичной амплитудой До при ранее применявшейся схеме непрерывного смесителя показана на фиг. 4. После включения смесительной схемы напряжение в /п-ом узле смесителя, вызываемое собственной э.д.с. , равпо и - п - кт - От а суммарное напряжение в т-ном узле, вызванное всеми Э.Д.С., приложенными к схеме, приблизительно равно к - От Формула (1) справедлива для цепи из бескоиечного числа ячеек, если все э.д.с. равны по величине и некоррелированы между собой. Для микросейсм условие иекоррелироваппостн выполняется. Среднеквадратичная амплитуда микросейсм на записи после включения смесителя а к будет пропорциональна Uf. Отсюда следует, что 1/1 ь 1-J2 При это отношение приблизительно равно 0,56 т. е. после включения смесителя среднеквадратичный уровень микросейсм в применяемых схемах непрерывного смешения падает приблизительно в 1,8 раза. Средний уровень записи фона при регистрации взрыва падает яа столько же. На фиг. 4 момент включения смесителя, сопровождаемый уменьшением амплитуды фона, обозначен го. В результате применения иастояш,его предложения в схемах многоканальных смесителей до их включения нагрузка 9 шунтируется через нормально замкнутый полюс 4 сопротивлением 1 связи, величина которого равна Z,. В соответствии е эквивалентной схемой фиг. 5 напряжение в точке подключения регистрирующего элемента будет равно 2о -Ь Z,. т. е. меньше, чем UQ . Величины Z и Z CBHзаны с коэффициентом связи q равенством: Zc (.q Поэтому величина среднеквадратичной амплитуды микросейсм до включения смесителя OQ (фиг. 6) при использовании схемы фиг. 2 будет равна Отношение амплитуд микросейсм в начале п в конце заннск будет равно jTo --) (7,- 1 - д + 2 Г 1 -г (2 а )/2 (l + )V2(l- J-grПри 0, 0,42 это отношение изменяется в пределах от 1,1 до 0,91, т. е. амплитуды при включении смеснтеля изменяются менее чем на 10%. Иенользование сопротивлений 1 связи в качестве шунтов позволяет избежать применения специальных сопротнвлений для этой цели, т. е. дает возможность добиться положительного эффекта, почти ие усложняя схемы. Сравнение схемы фиг. 2 с обычной показывает, что едннствеппое усложнение заключается в применепни переключаемых контактов вместо пормально разомкнутых. Число контактных групп не увеличивается. На фнг. 7 показана схема, отличаюш,аяся от схемы фиг. 2 тем, что между каждыми двумя соседгшми источникамн сигнала 8 включено параллельно по две элементарных ячейки фнг. 1. Параллельное включение в данном случае соответствует параллельному соединению выводов 4, 6 п 7 обеих ячеек. Сопротивления / и /5 в этих ячейках выбраны отличаюП1,нмися, что позволяет получать разные коэффициенты связи i/ /а. например (,25; . Соиротивлепня 13 соединены с переключаемыми контактами 14 исполнительного устройства /5. Контакты 3 принадлел ат исполнительпому устройству П, как и на фиг. 2. Для управления исполнительными устройствамн // и 15 используется пусковая схема 16. Эта схема обеспечивает или срабатывание одного из устройств 11 или 5 в заданный момент времеин, или срабатывание сразу двух устройств, или срабатывание сначала одного, а затем через заданный промежуток времени другого устройства. При совместном переключении контактов 3 и 14 получается коэффициент связи q-л, значительно отличаюнцпйся от (7i и qz, например, при q 0,25 и (/а 033 (:) 0, при (,2 и 9. 0.33 (/з 0,5. Если в схеме фиг. 7 переключаемые контакты 14 заменить нормально разомкнутыми, то получится лучшее выравнивание чувствительности при большей связи между каналами и незначительное умеиьн1енне чувствительности при включении слабой связи. На фиг. 8 изображено более простое устройство, имеюш,ее столько же сопротивлений связн, как и схема фиг. 2. Вспомогательные регистрирующне элементы 17 этого устройства, количество которых равно половине числа источников 8 сигнала, соединены с выводами 7 половины элементарных ячеек через нормально замкнутые полюса 18 переключаемых контактов /9.Нормально разомкнутые полюса 20 этих контактов соединены обш,им проводом с выходом генератора 21 сигналов, В цепи питания этого генератора включен нормально разомкнутый контакт 22, нринадлежащий тому же исполнительному устройству 23, которому принадлел ат и контакты 19. Пускевая схема 24 может приводить в действие либо только исполнительное устройство //, либо совместно исполнительные устройства 11 и 23, либо вначале устройство 11, а через заданный промежуток времени устройство 23. Использование переключаемых контактов 19 вместо нормально замкнутых контактов позволяет исключить из видимой записи трассы от вспомогательных регистрирующих элементов. Это достигается подачей на вспомогательные регистрирующие элементы напряжения высокой частоты 200-400 гц, которое размоет зайчики. Включение генератора 21 происходит мгновенно после замыкания контакта 22. Для этой цели генератор собирается на полупроводниковых триодах. На фиг. 9 изображено устройство, получаемое .в результате соединения схемы фиг. 8 с дополнительной цепью связи, состоящей из сопротивлений 25 дополнительной связи, подключаемой к основным входам схемы фиг. при помощи нормально разомкнутых полюсов 26 переключаемых контактов 27. Нормально замкнутые полюса 28 этих контактов до включения цепи дополнительной связи закорачивают развязывающие сопротивления 29 в цепи основных входов смесителя, включенные между основными источниками сигнала и осиовными регистрируюш.ими элементами 9. Контакты 27 принадлел ат исполнительному устройству 30, которое может быть приведено в действие либо одновременно с устройством 23, либо позже при помощи пусковой схемы 31. При срЯбатывании всех исполнительных устройств (11, 23 и 30) получается схема двухкомпонентного смещения. При значительно лучщих характеристиках направленности, чем в схеме фиг. 7, в схеме фиг. 9 использовано столько же элементов (контактов и сопротивлений) на один вход, сколько в схеме фиг. 7. На фиг. 10 приведено устройство, обладающее такими же характеристиками направленности, как и схема фиг. 9, но имеющее несколько меньщую чувствительность, чем последняя, до включения цепей связи. Эта схема может применяться при условии, что 2 2Zp, где ZP - величина развязывающего сопротивления 29. Такое соотношение свойственно двухкомпонентным смесителям, у которых выход равен нулю при подаче на все соседние входы равных сигналов в противофазе. Общее число элементов на один капал в схемах фиг. 9 и 10 одинаково. В устройстве, изображенном на фиг. 10, основные регистрирующие элементы 9 соединены с источниками 8 сигналов через нормально замкнутые полюса переключаемых контактов 32. Нормально разомкнутые полюса этих контактов соединены с точ.ками соединения сопротивлений дополнительной связи 25. Переключаемый полюс контакта 32 помимо зомкнутым полюсом переключаемого контакта 33, который включен аналогично контакту 3, входящему в элементарную ячейку (фиг. 1). Переключаемый полюс контакта 33 соединен с развязываю1цим сопротивлением 29, другой вывод которого соединен с нормально замкнутым полюсом контакта 32. Нормально замкнутый полюс контакта 55 соединен с точкой нулевого потенциала. Таким образом, до включения смесителя развязывающее сопротивление 29 щунтирует основной регистрирующий элемент 9. Точка соединения сопротивления 29 и регистрирующего элемента 9 соединена также с нормально разомкнутым полюсом 6 переключаемого контакта 3, переключаемый полюс 2 контакта 3 соединен с точкой соединения двух сонротивлений / связи. Сопротивления / связи образуют непрерывную цепочку, причем половина точек соединений между ними соединена с контактами 3, а другая половина -с вспомогательными источниками 34 сигнала. Точки соединений с контактами 5 и с источниками сигнала чередуются. Нормально замкнутые полюса 4 контактов 5 соединены с точкой нулевого потенциала. Таким образом, к элементарным ячейкам фиг. 1 в этой схеме дополнительно присоединено еще одно сопротивление 1. К точкам соединений сопротивлений У с вспомогательными источниками 34 сигнала через нормально замкнутые полюса пер еключаемых контактов 19 подключены вспомогательные регистрирующие элементы /7. Как видно из схемы, до включения смесителя регистрирующие элементы /7 щунтированы двумя сопротивлениями / связи. Нормально разомкнутые полюса контактов 19 соединены с генератором 21, как в схемах фиг. 8 и 9. Контакты 5 и 55 принадлежат одному исполнительному устройству 35, которое управляется пусковой схемой 31 так же, как и исполнительное устройство // на фиг. 9. Контакты 32 принадлежат другому исполнительному устройству 30, которое идентично устройству 30 в схеме фиг. 9. Взаимодействие элементов в схеме фиг. 10 определяется выбором режима пускового устройства 31. Если это устройство приводит в действие только исполнительное усгройство 35, то получается обычная схема непрерывного смешения. В результате переключения конта-ктов 5 сопротивления / связи отключаются от точки нулевого потенциала и подключаются к основным регистрирующим элементам 9. При переключении контактов 55 сопротивления 29 отключаются от точки нулевого потенциала и закорачиваются через нормально разомкнутые полюса контактов 55 и нормально замкнутые полюса контактов 32. Если сопротивления / связи выбраны так, чтобы получить коэффициент связи g Q,25, то при срабатывании устройства 55 чувствительность к нерегулярным сигналам и амплитуды записи возрастают на 1,5 дб. При включении осталь23 и 30 вместе, или сначала 23, а затем 30) чувствительность к нерегулярным сигналам будет уменьшаться, приближаясь к «ачальной.

Исключение вспомогательных трасс с записи при включении двухкомпонентного смешения быть достигнуто и при пропускании через гальванометры постоянного тока достаточной силы, однако в этом случае более вероятны систематические смешения их нульпунктов.

Сравнение всех схем (фиг. 2, 7, 8, 9 и 10), в которых используются предложенные элементарные ячейки фиг. 1, показывает, что схемы фиг. 7, 9 и 10 обладают большими возможностями, чем схема фиг. 8, а схема фиг. 8 - большими возможиостям.и, чем схема фиг. 2. Вместе с тем схемы фиг. 7, 9 и 10 сложнее остальных, но одинаковы по сложности друг с другом. Схемы 9 и 10 обладают лучшими характеристиками налравленности, чем схема фиг. 8. Схема фиг. 10 имеет «аилучшую стабильность чувствительности « нерегулярным сигналам.

Предмет изобретения

1. Смеситель сигналов для сейсмостанций, содержаший сопротивления связи, пусковое устройство и исполнительные устройства с переключаемыми контактами, отличающийся тем, что, с целью выравнивания чувствительности к нерегулярным сигналам до и после включения связи между каналами, с каждым из его входов соединены одна или две параллельно включенные ячейки, состояшие из комплексных или омических сопротивлений, соединенных с подвижным полюсом переключаемого контакта, нормально разомкнутый полюс которого соединен с цепью одного из каналов сейсмостанций, нормально замкнутый

полюс соединен с точкой нулевого потенций ла, а вторые выводы сопротивлений соединены с цепью другого канала сейсмостанций, причем пусковое устройство соединено либо с одним, либо с другим, либо сразу с двумя исполнительиыми устройствами, управляющими переключением контактов в упомянутых ячейках.

2.Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью подбора степени отстройки от

помех, регистрируюшие элементы через один подключены к выходам смесителя через нормально замкнутые полюса переключаемых контактов, нормально разомкнутые полюса которых соединены с выходом дополнительного

генератора.

3.Смеситель по пп. 1, 2, отличающийся тем, что в нем в качестве шунтов для регистрируюших элементов применены развязываюшие сопротивления схемы двухкомпонентного

смешения. ,.| J® ..n |5 ..h I

JV

fae.ff

N

. 10