Цифровая геоакустическая станция Советский патент 1977 года по МПК G01V1/22 

(54) ЦИФРОВАЯ ГЕОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ косу с приемниками упругих колебаний, аналого-цифровой преобразователь; устройство управления, устройство обработки, включающее в себя коммутатор, запоминающие устройства и цифровой сумматор, устройства регистрации, представленные накопителями на магнитной ленте, преобразователем коднапряжение, регистратором и осциллографом З, Электрический сигнал с выходов приемников упругих колебаний через усилители передается по косе к аппаратуре, расположенной на борту судна. Интервал дискретизации принимаемого аналогового сигнала постоянный, который пбычно выбирается из условия Pt тр где it интервал дискретизации; р - граничная частота принимаемого сигнала. Однако при геоакустической разведке граничная частота принимаемого сигнала уменьшается в связи с поглощением высоких частот излученного сигнала при распространении вглубь земли. Чем больше длительность принимаемого сигнала (реализации), тем более заметно уменьщение гра ничной частоты. Дискретизация таких сигна лов с ПОСТОЯННЫМинтервалом создает избь .точность информации, что ведет к увеличе-. нию расхода магнитной ленты и времени обработки полученных данных. Цель изобретения - уменьщение объема регистрируемых сигналов без потери информативности. Достигается это за счет того, что в цифровую геоакустическую станцию, содержащую источники упругих колебаний, косу с приемниками упругих колебаний} аналогоцифровой преобразователь, устройство об- работки, устройства регистрации и устройство управле1шя, введены генератор перестраиваемой частоты следования импульсов блок выявления закона изменения частоты принимаемых сигналов, выполненный, напри мер, на основе цифрового частотного детектора, и блок задания закона изменения чаототы, представляющий собой коммутируемы многофункциональный генератор, причем входы синхронизации аналого-цифрового пре образователя и устройства обработки подкл чены к выходу генератора перестраимемой частоты, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к устройству обработки и к входу блока выявления закона, выход последнего и выход блока задания закона подключены к генератору перестраиваемой частоты, выход устройства управления соединен с входами генератора, блока выявления закола н блока задания закона. На чертеже представлена блок-схема uHcjvf ровой геоакустической станции. Цифровая геоакустическая станция содерит источники 1 упругих колебаний, косу с приемниками 2 упругих колебаний, аналогоцифровой преобразователь 3, устройство управления 4, устройство обработки 5, генеч ратор перестраиваемой частоты 6, блок задания закона 7, блок выявления закона 8, устройства регистрации 9, представленные накопителями 10 на магнитной ленте, преобразователем код-напряжение 11, регисрратором 12 и осциллографом 13, блок контроля 14 и блок ввода служебной информации 15. Один из сигнальных входов аналого-цифрового преобразователя 3 соединен с выходом приемников 2, другой - с выходом преобразователя код-напряжение 11 и сигналь ными входами осциллографа 13 и регистратора 12, управляющий вход последнего подключен к одному из выходов устройства управления 4. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 подключен к входу блока выявления закона 8 и сигнальному входу устройства обработки 5, управляющий вход которого соединен с одним из выходов уст ройства управления 4, соответствующие выходы последнего подключены к входам источников 1 упругих колебаний и аналогоцифровой преобразователь 3, сигнальные выходы устройства обработки 5 подключены соответственно к входам преобразователя код-напрясжение 11 и накопителей 10, второй вход последних через устройство управления 4 подключен к выходу блока ввода служебной информации. 15. Выход накопителей 10 соединен с одним из входов блока контроля 14, второй вход которого подклн чен к устройству управления 4, выходы бло« ка контроля 14 подключены соответственно к преобразователю код-напряжение 11 и устройству управления 4, соответствующие выходы последнего подключены к выходу блока выявления закона 8, входу блока за Дания закона 7, входу регистратора 12 и входу генератора 6, другие входы последнего соединены соответственно с выходом блока выявления закона 8 и выходом блока задания закона 7, выход генератора 6 подключен параллельно к входам устройства обработки 5 и аналого-цифрового преобразователя 3, управляющий вход , последнего подключен к соответствующему выходу устройства управления 4. Цифровая геоакустическая станция работает следующим образом. Устройство упра&ления 4 формирует сигналы управления, которые поступают на источники 1 управления колебаний, возбуждающие импульсы давления звукового диапазона частот. Источники 1 упругих колебаний могут быть, например, электрогидравлического, электрохимического и пневматического типов. Отраженные волны, поступая на приемники 2 упругих колебаний, преобразуются в непрерывные электрические сигналы, которые через усилители подаются на аналого-цифровой преобразователь 3. Синхрониза ция работы аналого-цифрового преобразователя 3 производится импульсами генератора 6. Цифровые коды с аналого-цифрового преобразователя 3 поступают на устройство об работки 5. Обработка заключается в том, что принятые сигналы, представляющие смес многократно повторяющихся полезных сипналов и щума, преобразованные в цифровую форму, запоминают в течение отрезка времени наблюдения одной реализации меньшего времени между двумя излучениями. Затем полученные значения первой реализации суммируют по соответствующим дискретам времени со значениями последующих (; ализаций и все полученные значения усредняют по числу просуммированных реализаций. В результате таких действий достигается статистический эффект, т.е. увеличение соотношения сигнал-шум на выходе устройства обработки. Обработанный сигнал по командам с устройства управления 4 подается через преобразователь код-напряжение 11 на осциллограф 13 и регистратор 12 для визуальной регистрации и выводится с воэ,. можным сжатием (расширением) во времени ,. и на накопители 10 на магнитной ленте для дальнейшей обработки на ЭВМ. Генератор 6 перестраиваемой частоты следования импульсов работает в одном из двух режимов. В первом режиме частота следования импульсов генератора 6 .изме- н5Гется в соответствии с сигналами, подаваемыми с блока задания закона 7 изменения частоты. Выбор закона изменения частоты по командам с устройства управления 4 производится исходя из условий поглощения высоких частот излученного сигнала при распространении вглубь земли. Во втором режиме частота следования импульсов генератора 6 изменяется в соответствии с сигналами, приходящими с блока выделения закона 8 изменения частоты принимаемого сигнала, .на вход которого передаются цифровые коды с аналого-цифрового преобразо вателя 3. Переключение режимов генератора 6 производится по командам с устройст ва управления 4. Таким образом, как в пер вом, так и во втором режимах подают пере менный интервал дискретизации принимаемого сигнала, что позволяет существенно меньшить регистрируемую информацию без отери ее информативности. Пусть граничая частота принимаемого сигнала ( 4 кГц, а длительность регистрируемой (наблюдаемой) реализации равна Т 1 с. нтервал дискретизации ut - 5- sT+nio выбран из условия, что принимаемый сигал имеет ограниченную длительность во ремени. При этих условиях в устройстве рототипе необходимо регистрировать слеующее количество N , к-разрядных слов: Т 1 Определим, при тех же условиях, какое коичество к-разрядных слов Nj, необходимо регистрировать в предлагаемой цифровой еоакустической станции. Выберем, например, линейный закон изенения частоты дискретизации из предпоожения, что частота принимаемого сигнаа меняется также линейно от f гр.в, 4 кГц (в начале наблюдения) до f гр.н. 100 Гц (в конце наблюдения). Тогда i1А « 5f p/5-iOO частота дискретизации будет РЭ 00 слов i,0-IOСреднее количество слов, регистрируемых время наблюдения одной реализации в „«... предлагаемой цифровой гидроакустической станции равно N JOOOcAOB At pijO-IO Таким образом, объем регистрируемой информации по сравнению с устройство прототипом уменьшается в m ° |;{ - -20руь. Такая ликвидация избыточности информации повышает эффективность обработки, а также последующей обработки полученных данных на ЭВМ. Значение величины щ может достигнуть большей величины, например, при изменении дискретизации по экспоненциальному закону. В цифровой геоакустической станции предусмотрен автоматический контроль работоспособности устройств, входящих в станцию. Осуществляется контроль следующим образом. По команде из устройства управления 4 блок контроля 14 подает на преобразователь код-напряжение 11 последовательность контрольных цифровых кодов, соответствующих эталонному сигналу. Эталонный аналоговый сигнал с выхода преобразователя коднапряжение 11 поступает на вход аналогецифрового преобразователя 3, управляемо го сигналом с устройства управления 4. Устройство управления 4 в режиме контроля отключает выход приемников 2 упругих колебаний от аналого-цифрового преобразо-. ва теля 3 и подключает выход преобразователя код-напряжение 11. Остальные устройства работают так же, как и в рабочем режиме. При записи последовательности цифровых кодов из устройства обработки 5 на накопители 10. происходит одновременное считьь вание г;х на блок контроля 14, в котором проиэво ДИТС& сравнение поступающих кодов с последова тельностью контрольных кодов, соответствующих эталонному сигналу. В случае несовпадения указанных кодов с заданной точностью блок контроля 14 выдает сигнал неисправности в устройство управпениз 4. С блока ввода служебной информации 15 через устройство управления 4 на накопители 10 можно, например, записать координаты места работы, глубину, астрономическое время и прочие необходимые данные. Задание и выявление закона изменения частоты принимаемых сигналов и изменение

е соответствии с этим законом интервала дискретизации в десятки раз уменьшает объем регистрируемых сигналов, что ведет к экономии магнитной ленты и времени обработки информации.

Формула изобретения

Цифровая геоакустическая станция, содержащая источники упругих колебаний, косу с

приемниками упругих колебаний, аналогоцифровой преобразователь, устройство обработки, устройства регистрации и устройство управления, отличающаяся

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Поликов М. К. Теория аналоговой и цифровой сейсморазведочной аппаратуры , М., 1973, с. 223-241.

2.Авторское свидетельство № 243205 кл. G О1 V 1/ОО, 1969. .

3.Патент США № 343989,кп. 340-15,5, 1969 (прототип). тем, что, с целью уменьшения объема регистрируемых сигналов без потери информативности, в неэ введены генератор перест раиваемой частоты следования импульсов, блок выявления закона изменения частоты принимаемых сигналов, выполненный, например, на основе цифрового частотного детектора, и блок задания закона изменения частоты, представляющий собой коммутируемый многофункциональный генератор, причем входы синхронизации аналого-цифрового прюобразователя, устройства обработки подключены к выходу генератора перестраиваемой частоты, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к устройству обработки и к блоку выявления закона, выход последнего и выход блока задания закона подклк чены к генератору перестраиваемой частоты, выход устройства управления соединен с входами генератора, блока выявления зако- на и блока задания закона.