УСТРОЙСТВО для ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКИХСИГНАЛОВ Советский патент 1971 года по МПК G01V1/28 G01V1/36 

Изобретение относится к области вибрационных методов сейсморазведки, основанных на возбуждении в геологической среде упругих колебаний с линейно изменяющейся частотой.

Известны устройства, содержащие воспроизводящий блок, анализатор снектра и регистратор, в которых получаемая сейсмическая информация является результатом спектрального анализа суммы отрезков косинусоид, частоты которых пропорциональны временам прихода, а амплитуды-интенсивностям волн, регистрируемых сейсмоприемником. Указанная сумма косинусоид образуется путем детектирования сигнала сейсмоприемника исходным сигналом вибратора.

Амплитудный спектр отдельного косинусоидального импульса кроме основного максимума, несущего информацию о кинематических и динамических свойствах волны, имеет ряд медленно убывающих побочных максимумов, затрудняющих выделение слабых отражений на фоне сильных.

Целью предлагаемого устройства является подавление побочных максимумов, сопутствующих спектральному анализу отрезка косинусоиды.

если анализируемая функция имеет разрыв п-го порядка, то побочные максимумы убывают при возрастании частоты со обратно пропорционально . В известных устройствах анализируются отрезки косинусоид, в общем случае имеющих на концах отрезка разрыв нулевого порядка. В результате побочные Л1аксимумы получаемого спектра убывают как

.

Увеличив порядок разрыва анализируемой косинусоиды путем умножения ее на некогорую функцию /-(О, обращающуюся вместе со своей г-й производной в нуль на Koiniax отрезка, можно значительно ослабить фон номех, которые возникают при анализе, и тем самым облегчить выделение слабого сигнала в присутствии сильного.

В предлагаемом устройстве сейсмический сигнал, подлежащий спектральному анализу и представляющий собой сумму косинусоид разностных частот, зарегистрированную в процессе детектирования отраженного сигнала, предварительно умножается на известную функцию F (t) с помощью амплитудного модулятора, включенного между воспроизводящим и анализирующим блоками устройства. Умножение осуществляется путем изменения коэфф1щиента передачи модулятора по закону F(t) в соответствии с управляющим сигналом, вырабатываемым воспроизводящим блоком. На фиг. 1 (а и б) изображены соответственно схемы регистрирующей и обрабатывающей частей одного из канало15 вибрационной сейсмической станции; на фиг. 2 представлена схема устройства для обработки сейсмических сигналов с электромеханическил модулягоро.м; на фиг. 3 - схема устройства для обработки сейсмических сигналов с электронны.м модулятором; на фиг. 4 изображены диаграммы анализируемого сигнала и его амплитудного снектра для устройства ири обработке без модулятора; на фиг. о - диаграммы анализируемого сигнала и его а.мнлитудного снектра для устройства с Jмoдyлятopoм. Регистрирующая часть (см. фиг. 1,а} вибрационной сейсмической сганции, как и в известных устройствах, состоит из задающего генератора ), выход которого подключен через усилитель мощности 2 на вход сейсмического вибратора 3, установленного на земной поверхности 4. Выход генератора 1 нодключен также к одному из входов детектора 5, второй вход которого через сейсмический усилитель 6 соединен с сейсмонриемником 7. Выход детектора 5 подключен ко входу промежуточного регистратора 8. Предлагаемое устройство (см. фиг. 1,6), являющееся обрабатывающей частью вибрационной сейсмической станции, состоит из блока Я воспроизводящего анализируемый сигнал (конструкция которого зависит сг способа заниси, например, магнитная или фотозаиись, на регистраторе 8), связанного с генератором 10 модулирующего сигнала f (t). Один из двух входов модулятора И (сигнальный вход) подключен к выходу воснроизводящего блока 9, а другой (управляющий вход) - к выходу генератора 10 модулирующего сигнала F(t}. Выход модулятора И соединен со входом анализатора 12. Для заниси результирующей снектрограммы служит выходной регистратор 13, вход которого подключен к выходу анализатора 12. Рассмотрим примеры выполнения модулятора //. Простейщим нримером конструкции модулятора 11 (на чертеже не ноказан) в случае записи анализируемого сигнала на фотопленку (например, способом неременной нлотности), может служить нейтральный светофильтр, выполненный на такой же фотопленке и зафиксированный относительно воспроизводимого участка записи. Прозрачность светофильтра плавно изменяется вдоль анализируемой записи в соответствии с огибающей F(t). Такой светофильтр, наложенный на основную запись, позволяет весьма просто осуществить генеририроваиие модулирующей функции F(t) и перемножение ее с анализируемым сигналом непосредственно при воспроизведении последнего. ции f (t) и модуляция анализируемого сигнала могут быть совмещены нри использовании потенциометра специальной конструкцин (см. фиг. 2). Выходное напряжение, снимаемое с движка нотенциометра, равно произведению напряжения анализируемого сигнала, приложенного к потенциометру, на коэффициент передачи последнего, определяемый положением движка. Закон изменения коэффициеита передачи потенциометра при плав1юм перемещении движка относительпо токопроводящего слоя определяет фор.му огибающей F(/). Для этого токопроводящий слой наносится на поверхность кольца гаки.м образом, чтобы коэффициент передачи .метра при одном цикле воспроизведепия мог плавио из.менять ся по мере пере.мещения движка от заземле ной точки до точки слоя, к которо.му приложено напряжение анализируемого сигнала (от нуля до единицы) и далее до заземленной точки (от единицы до нуля) в соответствии с законом F (t). Таки.м образом, указанный потенциометр, у которого лТ,вижок механически связан с барабаном воснроизводящего блока 9, а токопроводящий слой нанесен в соответствии с заданным законом F (t), служит в качестве гоператора 10 модулирующего сигнала. При подаче анализируе.мого сигнала с выхода воспроизводящего блока 9 на электрический вход потенциометра выходное нанряжение, снимае.мое с движка, будет равно произведению огибающей F (t) и анализируемого сигнала. Следовательно, рассмотренный потенциометр выполняет такнсе и функции модуля гора //. Для ускорения проведения анализа модулятор 11 долже); быть безынерционным и может быть выполнен на электронной ламне (см. фиг. 3). Па управляющую сетку пентода, подключенную к выходу воснроизводящего блока Я поступает анализируемый сигнал, а на защитную - .модулирующий сигнал с выхода генератора 10, синхронизируемого воспроизводяш,им блоком 9. Выходной сигнал модулятора 11, снимаемый с анодной нагрузки RI лампы Ль подается на вход анализатора 12. Пень из резистора и емкости Ci служит для выбора режима работы лампы Л,. Работа регистрирующей части станции принципиально не отличается от работы известных устройств. Электрические колебания линейно изменяющейся частоты, вырабатываемые задающи.м генератором /, усиленные по мощности усилителе.м 2, преобразуются сейсмическим вибратором 3 в упругие колебания грунта 4. Сигнал на в.ходе сейсмоприемника 7, представляющий собой сумму отраженных от геологических границ волн, преобразуется носледпи.м в электрический сигнал, который после усиления сейсмически.м

тора 5. На другой вход детектора 5 в качестве опорного сигнала подаются с выхода задающего генератора 1 электрические колейания линейно изменяющейся частоты. Выходной сигнал детектора 5, представляющий собой сумму колебаний разностных частот, записывается промежуточным регистратором 8, одним из существующих способов записи, позволяющей многократное воспроизведение.

При воспроизведении анализируемый сигнал с выхода блока 9 поступает на вход амплитудного модулятора и, выполненного по одной из схем, рассмотренных ранее. Преобразованный анализируемый сигнал с выхода модулятора 11 поступает на вход анализатора спектра 12. Результаты анализа в виде спектротрассы регистрируются выходным регистратором 13.

На фиг. 4 изображен один из отрезков косинусоиды и его спектр, а на фиг. 5 - спектр преобразованною модулятором 11 того же отрезка косинусоиды в соответствии с огибающей F(t), которая, например, имеет вид

(0-ifl-cos 2

где: т - длительность анализируемого импульса. Из сравнения спектров на фиг. 4 и 5 видно, что побочные максимумы у преобразованного модулятором // сигнала значительно меньще, чем у непреобразованного. При выборе огибающей F(t) в виде колоколообразной кривой побочные максимумы практически полностью исчезают.

Предмет изобретения

1. Устройство для обработки сейсмических сигналов, содержащее воспроизводящий блок. 7//ШЯ //// к /// I /ww

анализатор спектра и регистратор, отличающееся тем, что, с целью ослабления побочных максимумов, сопутствующих анализу, между воспроизводящим блоком и анализатором

спектра включен модулятор, осуществляющий перемножение анализируемого сигнала на функцию, обращающуюся на концах анализируемого отрезка в нуль вместе со своей производной.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулятор Выполнен в виде электронной схемы с лампой, одна управляющая сетка которой соединена с сигнальным выходом воспроизводящего блока, а вторая управляющая сетка подключена к выходу генератора модулирующего сигнала, причем вход анализатора спектра подключен к анодной цепи указанной лампы.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулятор выполнен в виде потенциометра, коэффициент передачи которого изменяется в соответствии с заданным модулирующим сигналом, причем движок его механически жестко связан с осью барабана воспроизводящего блока и электрически подключен ко входу анализатора спектра, а сигнальный выход воспроизводящего блока соединен с токопроводящим слоем потенциометра таким образом, что точка соединения по отнощению к

другой заземленной точке слоя, делит общее сопротивление потенциометра на две равные и симметричные части.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулятор выполнен в виде светофильтра, прозрачность которого изменяется вдоль заипси в соответствии с заданным модулирующим сигналом. wy//// cwx

1,L

Ч / i -4

V I k

tt -jag-j-;.;...,. ..-.---J..--.. ... TMTIT I

С2з.±;й

..