Устройство для регистрации сейсмических волн Советский патент 1978 года по МПК G01V1/24 

Устройство для регистрации сейсмических волн предназначено для изучения прохождения упругих волн в горных породах, например в скальных грунтах, и может быть использовано в инженерной сейсморазведке, при сейсмических исследованиях горных массивов, а также в других областях, в частности в электроизмерительной технике.

Известны ультразвуковые устройства (1 j, для измерения времени распространения упругих волн в горных породах и сейсмические станции 2 для регистрации времени прихода первых вступлений сейсмических воли, а также сейсмические станции (3), регистрирующие как время распространения сейсмической волны в изучаемой среде, так и саму волну. Ультразвуковые устройства содержат генераторы ультразвуковых колебаний, излучатели этих колебаний, приемные датчики, измерители времени прохождения упругой волны со стрелочными указателями или с цифровыми индикаторами. Ультразвуковые устройства измеряют только один параметр упругой волны - время ее распространения, причем на незначительных базах (до 1 м), что ограничивает область их применения в основном лабораторными задачами.

Устройство (IJ, состоящее из измерителя времени, управляемого датчиками черезусилители, формирователи и ключи, позволяет измерить время распространения в полевых условиях на базах от 0,15 до 30 м. Сейсмические станции, включая и цифровые сейсмические станции, состоящие из датчиков, усилителей, преобразователгй сигнала и магнитных регистраторов фиксируют время распространения сейсмических волн и сами волны в полевых условиях на базе от сотен метров и более.

Ультразвуковые устройства не позволяют проводить измереиия в полевых условиях на больших базах, причем они регистрируют только время распространения волны.

Сейсмические станции, в частности цифровые сейсмические станции, не позволяют регистрировать упругие волны на малых базах, так как не обладают нужным быстродействием.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для цифровой регистрации сейсмических волн {5, содержащее датчик, соединительную линию схему формировання импульса момента взрыва, усилитель и регистратор, включающий в себя аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь с пишущим прибором.

Однако это устройство не обеспечивает возможности регистрации упругих волн в горных породах. в диапазоне длительностью 20- 6000 МКС (соответствует базе на скальных породах приблизительно 0,2-30 м), так как используемый магнитный регистр не обладает требуемым быстродействием. Кроме того, форма представления данных о самой упругой волне и времени ее распространения затрудняет непосредственный ввод информации в серийные ЭЦВМ.

Цель изобретения состоит в увеличении быстродействия при регистрации упругих волн в горных породах и повышении эф()ективности обработки данных, т. е. в расширении возможностей устройства.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены буферное запоминающее устройство на дискретных интегральных элементах, перфоратор, управляемый коммутатор и управляемый аналоговый интегратор, причем ко входу буферного запоминающего устройства подключен один из выходов преобразователя аналог-цифра, один из выходов буферного запоминающего устройства соединен с перфоратором, второй его выход соединен с преобразователем цифра-аналог, третий выход - с управляемым коммутатором, один из входов которого соединен с выходом усилителя, другой вход - с выходом аналогового интегратора с двумя управляющими входами, один из которых соединен с выходом схемы формирования импульса момента взрыва, а другой - со вторым выходом преобразователя аналогцифра.

Наличие буферного запоминающего устройства на дискретных интегральных элементах дает возможность применять быстродействующий преобразователь аналог-цифра, коды с выхода которого в процессе преобразования будут последовательно записываться в буферную память и затем переписываться как на перфоленту, так и, с целью контроля, через обратный преобразователь цифра-аналог на бумагу пишущего герибора обычного быстродействия, например переписца.

На чертеже представлена блок -схема уо ройства для регистрации сейсмических волн.

Устройство для регистрации сейсмических волн содержит датчик I, усилитель 2, управляемый коммутатор 3, преобразователь аналог-цифра 4, буферное запоминающее устройство 5 иа дискретных интегральных элементах, схему 6 формирования импульса момента взрыва, управляемый аналоговый интегратор 7, перфоратор 8, преобразователь цифра-аналог 9 и пишущий.прибор 10.

Управляемый аналоговый интегратор 7 представляет собой схему интегрирования постоянного эталонного напряжения, причем начало и конец интегрирования определяются соот1к тствующими импульсами.смещенными по времени и приходящими на два его раздельных

входа Б и Д. Управляемый коммутатор 3 по команде, приходящий на его вход Г подключает на вход преобразователя акалог-цифра выход аналогового интегратора 7. В исходном состоянии на вход преобразователя аналогцифра 4 подключен через коммутатор 3 выход усилителя 2.

Буферное запоминающее устройство 5 состоит из ячеек памяти, в которых размещаются коды измеряемого процесса и код времени его распространения. Перфоратор 8, включающий в себя устройство для согласования с выходом запоминающего устройства 5, служит для получечия перфоленты с записью в цифровом коде сейсмической волны и времени ее распространения. Для контроля за качеством регистрации и с целью получения экспресс-информации служит обратный преобразователь цифра-аналог 9 и п lUJyщий прибор 10. Д тчик I и усилитель 2 необходимы для получения и усиления электрического сигнала, пропорциомльного регистрируемой величине. Схема 6 формирования импульса момента взрыва определяет начало работы аналогового интегратора 7.

Устройство работает следующим образом.

Упругая сейсмическая волна, вызванная взрывом или ударом, приходит к месту установки датчика (сейсмоприемника, акселерометра) и вызывает на его выходе соответствующий электрический сигнал, который усиливается усилителем 2 и через коммутатор 3 поступает на вход преобразователя аналог-цифра 4. В преобразователе аналог-цифра 4 сигнал цифруется, и коды с его выхода поступают в буферное запоминающее устройство б на д скретных интегральных элементах. Практически одновременно со взрывом (или ударом) срабатывает схема б формирования импульса момента взрыва, которая запускает аналоговый интегратор 7. Пока волна от места взрыва идет к месту установки датчика 1 на выходе интегратора 7 формируется линейно-нарастающее напряжение, мгновенное значение которого пропорционально времени, прошедшему с момента взрыва. С приходом фронта волны преобразователь аналог-цифра 4 формирует на своем выходе А импульс, который поступает на вход Б интегратора 7: При этом интегратор включается. Окончательная величина напряжения на выходе интегратора 7 соответствует времени распространения упругой сейсмической волны. Как только заполняются отведенные для регистрируемого процесса ячейки памяти в «буферном запоминающем устройстве 5, на его .выходе В появляется импульс, который поступает на вход Г коммутатора 3. При этом коммутатор 3 вместо выхода усилителя 2 подключает на вход преобразователя аналог-цифра 4 выход аналогового интегратора 7, и преобразователь аналог-цифра. 4 измеряет выходное напряжение интегратора 7, пропорциональное времени распространения упругой волны, а цифровой код полученного в результате-этв го измерения числа передает в отдельные ячейки памяти буферного запоминающего устройства 5. На этом заканчивается работа предлагаемого устройства а автоматическом режиме.

Дальше оператор с помощью перфоратора 8 С1тисывает содержимое буферного запоминающего устройства 5 на перфоленту, причём на перфоленте сначала автоматически прибивается массив данных, а затем -- код времени распространения волны. После sansiCH на перфоленту оператор с помощью обратного преобразователя цифра-аналог 9 производит запись процесса на пишущий прибор 10 с целью контроля и получения экспресс-информации.

Основными особенностями предлагаемого устройства ЯВЛЯЮТСЯ:

высокое быстродействие и запись информации на перфолЙ1ту, позволяющую непосредственно вводить ее в любую серийность ЭЦВМ, без специальных дополнительных устройств ввода;

Запись на одну и ту же перфоленту исследуемого процесса и времени его распространения в горных породах, что повышает эффективность обработки в ЭЦВМ.

Формула изобретения

Устройство для регистрации сейсмических волн, например в скальных грунтах, содержащее датчик, соединительную линию, схему формирования импульса момента взрыва, усилитель и регистратор, включающий в себя аналого-цифровой пре И5разователь и цифро-аналоговый преобразовате.ь с пишущим прибором, отличающееся тем. что, с целью ув(;личения быстродействия устройства и повышения эффективности автоматической обработки данных, в него дополнительно введены буферное

запоминающее устройство на дискретных интегральных элементах перфоратора, управляемый коммутатор и управляемый аналоговый интегратор, причем к входу буферного запоминающего устройства подключен один нз выходов преобразователя аналог-цифра, один из выходов буферного запоминакУщего устройства соединен с перфоратором, второй его выход соединен с преобразователем цифра-аналог, тре тий выход - с управляемым коммутатором, один из входов которого соединен с выходом усилителя, другой вход - с выходом аналогового интегратора с двумя управляющими входами, один из которых соединен с выходом схемы формирования импульса взрыва, а другой - со вторым выходом преобразователя

аналог-цифра.

Источники Ш1формацни, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 384086, кл. О 01 V 1/24, 1973. .

2.Авторское свидетельство СССР № 303606, кл. G 01 V 1 24, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 428329, кл. G 01 V 1/24, 1974.

4.Авторское свидетельство СССР № 482748, кл. G 01 V 1/28, 1975.

5. Авторское свидетельство СССР № 396648, кл. G 01 V 1/18. 1973.