УСТРОЙСТВО для СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1967 года по МПК G01R23/16 

Известны способы спектрального анализа сейсмических сигналов, основанные на использовании сейсмической энергии вибратора.

Предлагается устройство для спектрального анализа сейсмических сигналов. Оно содержит лентопротяжный механизм для транспортировки полевой магнитограммы, каретку с блоком магнитных головок, цифроаналоговый нреобразователь, фильтр, широтно-имнульсный модулятор, переключатели, барабан оперативной памяти, редукторы, усилители с фильтрами, неремножители, генератор рабочих косинусоид, фазовращатель, интеграторы, блок голово-к, барабан выходной информации, барабан для бумаги с перописнем и стрелочный индикатор фазы. Это устройство отличается от известных тем, что нривод лентопротяжного механизма магнитной ленты через редуктор соединен с магнитным барабаном оперативной памяти, подключенным через второй редуктор к установленным на обш.ей оси магнитному и бумажному барабанам выходной информации. Установленный на подвижной каретке лентопротяжного механизма блок считывающих маг.нитных головок сейсмических и опорных каналов соединен с дифроаналого-вым преобразователем, выход которого через фильтры низких частот, широтно-имнульсные модуляторы и один из контактов двухполюсного переключателя подключен к блоку универсальных магнитных головок барабана оперативной намяти. Эти головки через вторые .контакты переключателя соединены со входами усилителей с фильтрами. Выходы двух усилителей подключены к генератору косинусоид, а выходы остальных усилителей - к одним из входов перемножителей, другие входы которых соединены через фазоврандатель с генератором косннусонд, а выходы подключены ко входам интеграторов. Выходы интеграторов через переключатель барабана выходной информации соединены с блоком универсальных магнитных головок, подключенных через вторые контакты уномянутого переключателя н усилитель перезанисн к неронисцу бумажного барабана. Это устройство дает возможность повысить качество восстановления импульсной сейсмограммы по нскаженной частотной характеристике геологической среды.

Схема описываемого устройства приведена на чертеже.

Лентонротяжный механизм / предназначен для транспортировки полевой магнитограммы 2, полученной на вибрационной сейсмостанции. Блок 3 магнитных головок для считывания записей установлен на каретке 4 и способен перемещаться вдоль полевой магнитограммы для совмещения начала временного отсчета этой пленки с соответствующим временем мащины. Цифроаналоговый преобразователь 5, фильтр

6, широтно-импульсный модулятор 7, переключатель 8 блока магнитных головок и блок 9 магнитных головок служат для перезаписи сигналов на барабан JO оперативной памяти. Последний с.тужит для увеличения скорости обработки сейсмограмм; он имеет п+б каналов: д 12-н24 каналов используется для записи сейсмических сигналов, а из шести вспомогательных три канала служат для записи упомянутых выше опорных косинусоид, полученных в вибрационной сейсмостанции, на других трех каналах хранятся записанные однажды от некоторого постороннего генератора три опорные косинусоиды, фазы -которых в среднем по совокупности равны соответствуюш;им фазам опорных косинусоид, регистрируемых в вибрационной сейсмостандии.

Блок магнитных головой используется как для записи, так и для воспроизведения путем переключения его переключателем 8. Барабан оперативной памяти связан с лентопротяжным механизмом через редуктор 11.

Вместо барабана оперативной памяти можно использовать кольцо из широкой перфорированной магнитной ленты. В процессе считывания сигналы с барабана оперативной памяти параллельно но п каналам подаются через усилители 12 с фильтрами на входы перемножителей 13. Другие входы перемножителей соединены с генератором 14 рабочих косинусоид через фазовраш,атель 15. Выходы перемножителей подключены ко входам интеграторов 16. Сигналы с выходов интеграторов записываются при ломощи блока 17 головок на съемную магнитную ленту, натянутую на барабан 18 выходной информации, который имеет общую ось с барабаном 19 для бумаги. На бумагу при .помощи перопиаца 20 поканально через переключатель 21 и усилитель 22 нерезаниси могут быть переписаны результаты обработки. Барабан Выходной информации связан с барабаном оперативной памяти при помощи редуктора 23, Который обеспечивает один ненолный оборот барабана 18 приблизительно за 2500 оборотов барабана 10.

Генератор косинусоид предназначен для формированиятекущихкосинусоид:

ЛтС05(ю -cpj ,l,2,...,M; . Одновременно с каждой текущей косинусоидой генератор 14 должен выдавать две опорные косинусоиды Л,АСОЗ ((О/ - фг) и номер т-ной текущей косинусоиды в виде им.пульсов в двоичном коде.

Кодовые импульсы, соответствующие «омеру т, регистрируются с некоторой разрядкой на магнитную нленку барабана 18 для использования их В качестве меток времени в результирующей сейсмограмме. Опорная косинусоида Л а cos (ш.з - фоз) с наивысшей частотой сравнивается по фазе с опорной косинусоидой Лес cos (соз - фз), переписанной на барабан оперативной памяти с полевой магнитограммы. При возникновении рассогласования указанных косинусоид вырабатывается сигнал ошибки, который, складываясь с пилообразиым напряжением генератора («е показан), обеспечивает получение напряжения, изменяющего эту ошибку в сторону уменьшения. Частота следования импульсов генератора синхронизируется с импульсами от замыкания контактов 24 лри помощи кулачка, установленного на барабане оперативной памяти.

Для окончательного согласования фаз текущих косинусоид cos ( - фо„), вырабатываемых в генераторе косинусоид, с соответствующими косинусными членами служит фазовращатель, управляемый сигналами рассогласования фаз опорных косинусоид Лс(.С08(,-)

и Л,X cos ( Фго ) В динамике устройство выполняет операцию

/ (ШЛО f Rj (О cos J dt, (1)

„n где ,1,2, ....,M; Мя 2500; Д/ 2-10-3 сек;

т;

/7-3%

Т,М -f

т;

I, Т-,, б -некоторые постоянные;

а - величина, определяющая скорость

изменения частоты вибратора; j(i) - функция, полученная «а выходе вибрационной сейсмостанции, она равна л

RJ it) - У h (//,) COS f ш.; -,.ti- + п (О,

/

0

h(tf.)-искомые ординаты импульсной

сейсмограммы; n(t) -некоторая случайная помеха.

-Предполагается, что на исходной магнитной лленке параллельно записаны п различных функций RJ (t) (п 12ч-24 - число сейсмотрасс В сейсмостанции); кроме того, на этой же пленке имеются раздельные записи нескольких трех-, четырехопорных косинусоид тина cos(,-) ,2,3,..., полученных в вибрадионной сейсмостанции на Магнитной линии задержки, которая имитирует идеальные геологические среды с одной отражающей

границей с временем пробега волны Т-. Особенностью олерацин (1) является то, что скорость а изменения частоты вибратора, входящая в выражение для фазы ф„, может меняться во времени, следуя некоторой программе

au(t) лишь приблизительно ( с точностью 5- 10%). Прн этом программа не фиксируется, поэтому в функцию машины входит автоматическое определение величины а и ввод ее в фазу ф,.,.

Полевую магнитограмму, свернутую в виде кольца, заправляют на лентопротяжный механизм таким образом, чтобы начало записей полевой магнитограммы приблизительно совлало с началом записи на барабан ОлератиВНой пащий лентопротяжный механизм с барабаном 10. Передаточное число редуктора сделано такнм, что один оборот кольца соответствует одному обороту барабана 10. В процессе вращения кольца и барабана 10 вручную совмещают начало временного отсчета нолевой магнитограммы с соответствующим временем вращения барабана 10 цутем перемещения каретки, добиваясь нри этом совпадения фаз опорныхкосинусоидЛес СОЗ(Ш( - ф;)и

Л,. cos(Wj/ - фо;) по стрелочному индикатору фазы 25.

При массовой обработке нолевых магнитограмм црОЦесс перемещения кареткн может быть автолШтизирован. Следует отметить, что продесс совмеш.ення фаз осуществляется на том участке полевой магнитограммы, где заранее известно, что скорость изменения частоты вибратора, т. е. величина а, равна с точностью до 5-10% наперед заданной постоянной величине ао, которая была использована для расчета фаз оцорных косинусоид:

cos ( - y. -f

iTi

храиящнхся в барабане JO. На других участках .величина а может меняться в щирокнх пределах.

По совмещенни времени отсчета начинают поканально перезапись сигналов и нолевой магнитограммы на барабан W со скоростью в десятки раз большей, чем та скорость, которая применялась в вибрациониой сейсмостанции для занисн на полевую магнитограмму.

При использовании быстродействующего цифроаналогового преобразователя всю нолевую информацию можио перезаписать прн одном ходе нолевой магнитограммы. В этом случае необходимость кольцевання этой магнитограммы отпадает.

После того как вся исходная информация перезаписана на барабан 10 начинается ее обработка. При этом редуктор переключается на другую скорость, которая обеспечивает в десятки раз больщую скорость вращения барабана 10, чем нри иерезаниси на него. В результате такой двойной трансформации скорости первоначальный процесс, занисанный на полесую магнитограмму и имеющий длительность 3-30 мин, считывается с барабана 10 за доли секунды. Считываемые сигналы поступают на входы перемножнтелей через усилитель 12 с фильтром. Фильтр служит для сужения общего динамического диапазона считываемых сигналов в случаях, когда перепад амплитуд на входе перемножителей оказывается недопустимо больнмм для качественного перемноження. На другне входы неремножителей подаются текущие рабочие косинусоиды Лтсоз(), вырабатывающиеся в генераторе косинусоид и пропущенные через фазовращатель.

частоту, олизкую к частоте первой опорной косинусоиды Ли.соз(со1/ - фой), фазовращатель управляется сигналом рассогласования первой нары опорных косинусоид, т.€. Л,соз(со11-фм)

и Л c:cos(ojit - ф). Когда частота текущей рабочей косинусоиды нриближается ко второй опорной косинусоиде, фазовращатель, начииая с некоторой частоты, управляется второй парой опорных косинусоид, и т. д.

Число .пар опорных косинусоид определяется допусками на Величниу а, а нределами изменения этой величины в процессе работы вибратора. Если вибратор следует в своей работе с точностью до 5-10% некоторому нанеред заданному закону ау((), причем отношение «о )тах - можно ограинчнться тремя (Oniin

рами опорных косинусоид. При больших отклонениях величины а число пар опорных косинусоид следует увеличить.

Перемноженные на неремиожнтелях сигналы поступают на ннтеграторы и после интегрирования записываются на барабан 18. Сброс накопленного в интеграторе снгнала осуществляется после каждого оборота барабана Ю, ноэтому выходная ннформацня оказывается занисаиной на барабан 18 в виде амплитудноимпульсной модуляции. По окончании обработки результирующая сейсмограмма может

быть ноканально воспроизведена и перезаписана на бумагу барабана 19 при номощи пероннсца. Съемная магнитная лента, натягиваемая на барабан 75, по своим параметрам-должна быть согласована с лентой, используемой в

серийной сейсмостанцни. Поэтому по магнитограммам, получаемым на выходе устройства, может быть прн необходимости построен геологический разрез на серийно выпускаемых машинах для Н11тернретации сейсмических

даиных.

Предмет изобретения

Устройство для спектрального анализа сейсмических сигналов, содерл ащее лентопротяжный механизм для транспортировки полевой магнитограммы, каретку с блоком магнитных головок, цифро-аналоговый преобразователь,

фильтр, широтно-импульсный модулятор, нереключатели, барабан оперативной памяти, редукторы, усилители с фильтрами, перемножителн, генератор рабочих косинусоид, фазовращатель, интеграторы, блок головок, барабан

выходной информации, барабан для бумаги с перонисцем и стрелочный индикатор фазы, отличающееся тем, что, с целью повышения качества восстановления импульсной сейсмограммы по искаженной частотной характеристике геологической среды, привод лентопротяжного механизма магнитной ленты через редуктор соединен с магнитным барабапом оперативной памяти, подключенным через второй редуктор к установленным на общей оси магинформации, причем установленный на иодвижной каретке лентопротяжного механизма блок считывающих магнитных головок сейсмических и опорных каналов соединен с цифроаналоговым лреобразователем, выход которого через фильтры низких частот, широтноимпульсные модуляторы, и один из конта-ктов двухполюсного переключателя подключен к блоку универсальных магнитных головок барабана оперативной йймятн, -которые через вторые контакты переключателя соединены со входами усилителей с фильтрами; выходы двух

усилителей подключены к генератору косинусоид, а выходы остальных усилителей-к одним из входов перемиол ителей, вторые входы которых соединены через фазовращатель с генератором косинусоид, а выходы подключены ко входам интеграторов; выходы интеграторов через .переключатель барабана выходной информации соединены с блоком универсальных магнитных головок, подключенных через вторые контакты упомянутого переключателя и усилитель перезаписи к перописцу бумажного барабана.

rfjz;i -S:IH 2.„..J

/ Н №