УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЕЙСМОГРАММЫ Советский патент 1972 года по МПК G01V1/22 

Изобретение относится к сейсморазведочной аппаратуре. Получение неискаженной информации о геологических слоях в любых условиях сейсморазведочной практики является основным требованием, предъявляемым ко всем узлам сейсморазведочной станции, в том числе и к сейсмическим усилителям. Для выполнения этого требования в процессе исследования и настройки сейсмоусилителей в лабораторных, а также в заводских условиях применяют устройства, которые воспроизводят сигналы, подобные наблюдаемым на практике.

Известно устройство для исследования усилителей в составе сейсмостанции, которое воспроизводит детерминированную последовательность сейсмических колебаний, соответствующую определенному геологическому разрезу - так называемую детерминированную сейсмограмму.

Устройство состоит из вращающегося барабана, на котором укреплена черная бумажная лента с вырезами, имитирующими наполняющую какой-то определенной сейсмограммы (тракт формирования наполняющей сейсмограммы) ; воспроизводящей установки, которая преобразует изменение светового потока при движении бумажной ленты перед фотоэлементом в электрические колебания (так называемая наполняющая сейсмограммы)

усилителя электрических колебаний; многоконтактного переключателя, ползунок которого вращается вместе с барабаном и имитирует код кривой огибающей сейсмограммы.

С переключателя снимают результат перемножения наполняющей и огибающей и подают на оконечный усилитель. Динамический диапазон изменения сейсмограммы обеспечивается этим переключателем. Когда не нужен

сложный спектр в процессе исследования, используют устройство, в котором вместо фотовоспронзводящей установки содержится звуковой генератор. Выход генератора закорачивается программным устройством, что позволяет создавать фиксированные по величине перепады гармонического сигнала.

Программное устройство состоит из контактов, скользящих по полоскам фольги, которые укреплены на барабане. В этом случае

наполняющая сейсмограммы представляет собой гармонический сигнал фиксированной частоты с внезапными перепадами амплитуды, длительность перепадов задается программным устройством. Огибающая формируется

по-прежнему многократным переключением.

менением частоты гармонических колебаний и комбинаций их перепадов.

В результате можно смоделировать ограниченное число сейсмограмм, приближающихся к реально наблюдаемым в нескольких точках местности. Основной недостаток известных устройств заключается в ограниченном и поэтому недостаточно детерминистском представлении разнообразнейших геологических условий работы сейсмических усилителей.

Предложенное устройство для формирования статической сейсмограммы учитывает разнообразнейшие условия работы сейсмоусилителей. Основные статистические характеристики случайного статистического сейсмоимпульса и сейсмограммы в настоящее время известны. Статистическая сейсмограмма отличается от реально наблюдаемой в данной точке местности сейсмограммы тем, что она является случайной функцией времени и на практике не наблюдается. Она является необходимой абстракцией для воспроизведения разнообразнейших условий работы сейсмостанции.

Предложенное устройство воспроизводит сейсмограмму, характеристики которой совпадают с известными статистическими характеристиками, полученными в результате статистической обработки.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства, состоящего из двух частей: тракта формирования последовательности сейсмоимпульсов и тракта формирования собственно сейсмограммы; на фиг. 2 - блоксхема одного канала.

Тракт формирования последовательности сейсмоимпульсов охватывает три канала. Тракт формирования собственно сейсмограммы состоит из тракта формирования наполняющей и тракта формирования огибающей сейсмограммы. Тракт формирования наполняющей сейсмограммы включает сумматор /, усилитель постоянного тока 2, модулятор 3 и развязывающий эмиттерный повторитель 4 на выходе. Тракт формирования огибающей сейсмограммы состоит из генератора огибающей 5 и развязывающего эмиттерного повторителя 6. Тракт формирования огибающей сейсмограммы подключается к модулятору 3 тракта формирования наполняющей посредством тумблера 7.

Каналы формирования потока случайных сейсмоимпульсов (1-й, 2-й, 3-й) абсолютно идентичны. Каждый канал моделирует поток случайных статистических сейсмоимпульсов. Этот поток вследствие «мертвого времени, имеющегося в каждом канале, воспроизводит с погрещностью требуемый пуассоновский поток импульсов. Для уменьшения погрешности до пренебрежимо малой величины (менее 5%) в устройство необходимо ввести минимум три параллельных канала формирования последовательности сейсмоимпульсов. Потоки импульсов от каждого канала поступают на сумматор / тракта формирования наполняющей сейсмограммы. На выходе сумматора получают наполняющую сейсмограммы в виде пуассоновского потока случайных сейсмоимпульсов с требуемыми характеристиками.

Этот поток усиливается зсилителем 2 и модулируется модулятором 3 огибающей сейсмограммы. Эмиттерный повторитель 4 на выходе развязывает схему от нагрузки. Блок-схема одного канала представлена на

фиг. 2.

Назначение каждого канала - формирование потока статистических сейсмоимпульсов с огибающей типа импульсов Берлаге, которые характеризуются амплитудой сейсмоимпульсов, частотой и фазой возникновения наполняющей отдельного сейсмоимпульса и интенсивностью следования импульсов.

Канал состоит из двух частей: верхняя часть формирует случайную наполняющую

импульса, нижняя часть - огибающую импульса по форме импульса Берлаге или любой другой форме.

Верхняя часть канала работает следующим образом.

Модулятор 8 на выходе канала перемножает случайную последовательность огибающих с наполняющей сейсмоимпульса. Белый щум равномерным спектром от датчика белого щума 9 через развязывающий эмиттерный

повторитель 10 поступает на избирательный усилитель 11, который вырезает узкую полосу спектра, симметричную относительно частоты /0 20 кгц. Добротность избирательного усилителя регулируется в широких пределах,

что позволяет изменять ширину вырезаемого спектра.

Модулятор 12 с мультивибратором 13 (гетеродинным устройством) переносят вырезанную полосу спектра в низкочастотную область. Для этого частота следования импульсов с мультивибратора совмещается с частотой /0.

Фильтр низкой частоты 14 вырезает нежелательные высокочастотные продукты модуляции. В результате получают наполняющую сейсмических импульсов.

Нижняя часть канала работает так. Шум от датчика белого щума 15 через эмиттерный повторитель 16 подается на усилитель переменного тока 17, а затем на пороговое устройство 18 типа амплитудного дискриминатора. С выхода устройства 18 прямоугольные импульсы, возникающие в случайные и независимые моменты времени, поступают на

формирователь 19, а затем усиливаются усилителем постоянного тока 20. На выходе усилителя переменного тока 17 имеется ограничитель на диодах по минимуму, который преобразует белый щум в пуассоновскую последовательность коротких импульсов. Для этого ограничитель имеет плавную регулировку порога ограничения, который может быть изменен в широких пределах. С выхода порогового устройства 18 поступульсов. Формирователь 19 преобразует эту последовательность в поток огибающих сейсмоимпульсов. «Мертвое время канала, искажающее статистические характеристики пуассоновской последовательности сейсмоимпульсов, определяется длительностью формирования прямоугольного импульса 18.

Устройство может эксплуатироваться в двух режимах; стационарном и нестационарном. В нестационарном режиме оно выдает статистическую сейсмограмму, падающую со временем по экспоненте; в стационарном режиме- стационарную статистическую сейсмограмму. В последнем режиме тумблером 7 отключается тракт формирования огибающей сейсмограммы.

Устройство можно использовать для получения стационарных и нестационарных случайных функций, приближенно моделирующих статистическую сейсмограмму. В этом случае стационарность и нестационарность приближенной сейсмограммы по-прежнему обеспечивается коммутацией тумблера 7. 2-й и 3-й каналы отключаются от входа сумматора, отключается и сумматор 1 от входа усилителя постоянного тока 2, случайные сейсмоимпульсы поступают лищь с первого канала на вход усилителя постоянного тока 2, минуя сумматор /. Статистические характеристики приближенной сейсмограммы (спектральная плотность, корреляционная функция) более

просты в обращении, что позволяет более олно нровестн статистическое исследование усилителя.

Предмет изобретения

1. Устройство для формирования сейсмограммы, содержащее тракты формирования наполняющей и огибающей сейсмограммы,

отличающееся тем, что, с целью расщирения пределов моделирования геологических разрезов, тракт формирования наполняющей сейсмограммы выполнен в виде совокупности не менее трех идентичных каналов, которые

через сумматор, усилитель постоянного тока и модулятор связаны с трактом формирования огибающей сейсмограммы, причем каждый канал разделен на две части, выходы которых подключены к модулятору.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что одна из частей каждого канала, формирующая случайную наполняющую статистического сейсмоимпульса, состоит из последовательно соединенных датчика щума, избирательного усилителя, гетеродинного устройства и фильтра низкой частоты, а другая часть, формирующая огибающую сейсмоимпульса, состоит из последовательно соединенных датчика щзма, усилителя переменного тока, порогового устройства, формирователя и усилителя постоянного тока.