Устройство для преобразования вибросейсмической информации Советский патент 1978 года по МПК G06F17/15 

вания кор| еляционнрй функции в формате с фиксирюванной запятой. Вибрационные сейсмические сигналы имеют большую длительность (до десятков секунд), и поэтому входная система автоматической регулировки усиления не влияет на большой динамический диапазон выходных сигналов. Как известно, передавать числа в большом динамическом диапазоне в формате с фиксированной запятой без потерь можно лишь за счет пропорционального увеличения разрядности, т.е. роста объема оборудования, а в противне случае динамический диапазон сигналов сокращается. Следствием этих недостатков является невозможность выделения слабых глубинных сигналов, следовательно, малая глубинность разведки.

Цель изобретения - повышение отношения сигнал-шум, расширение динамического диапазона выходных данных и сокращение.оборудования.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены вычитатель порядков, блок сигналов нормализации, регистр порядка результата, регистр мантиссы результата, блок нормализации, запоминающие устройства мантиссы и порядка результата. При зтом второй вход блока анализа знаков соединен с первым входом блока выделения порядка и знака сейсмического сигнала, второй выход которого подключен ко второму входу сумматора порядков . Выход сумматора порядков подсоединен к первому входу вычитателя поряд Ков,соединенного со вторым входом дешифратора. Второй вход вычитателя порядков соединен с выходом запоминающ го устройства порядка результата и с первым входом регистра порядка резуль1гата,вых(5д которого подключен ко вхору эап 4инающего устройства порядка результата,Второй вход регистра результата через блок сигналов нормализации соединен с первым выходом сумматора мантисс и с первым входсэм блока нормализации,второй вход котордго подключен ко второму выходу сумма- тора мантисс.Выход блока нормализации через регистр мантиссы результата подключен ко входу запоминающего устройства мантиссы результата, выход которого подсоединен ко второму входу сумматора мантисс,

На чертеже показана структурная схема устройства преобразования вибросеисмической информации в импульсную форму.

Устройство содержит блок 1 вьщеления порядка и знака опопрного сигнала, выход которого соединен со входом запоминающего устройства (ЗУ) 2 опорного сигнала. Блок 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала соединен вторым выходом со вторым входом сумматора 4 порядков, а первым выходом со

вторым входом блока 5 анализа знаков. ЗУ 2 опорного сигнала соединено своим первым выходом с первым входом сумматора 4 порядков, а вторым выходом с первым входом блока 5 анализа знако Выход сукматора 4 подключен к первому входу вычитателя 6 порядков, выход КОТОРОГО подключен ко второму .входу дешифратора 7, к первому входу которого подсоединен выход блока 5 анализа. Выход дешифратора 7 подключен к первому входу сумматора 8 мантисс, певый выход которого через блок 9 сигналов нормализации соединен с первым входом блока -нормализации 10, при это второй выход сумматора 8 мантисс подключен ко второму входу блока нормализации 10. Первый вход регистра 11 порядка результата соединен со вторым входом вычитателя б порядков, а его второй вход подключен к выходу блока 9 сигналов нормализации.. Выход блока нормализации 10 через регистр 12 мантиссы результата подключен ко входу З

13мантиссы результата, вьдход которог соединен со вторым входом .сугиматора

8 мантисс. Выход регистра 11 порядка результата подсоединен ко входу ЗУ

14порядка результата, выход которого соединен со вторым входом вычитателя 6 порядков.

Устройство производит вычисление корреляционных функций входных сигналов, представленных в формате с плавающей запятой:

1

, 2,,.., К

;fjS,.Xj, К 1, 2М;

(1)

значение корреляционной функции ;

6j- значение опорного сигнала;

Х| - значение сейсмического сигнала.

Устройство обеспечивает обработку сигналов любой длительности.

В результате (N+ М) - кратного повторения цикла, в запоминающих устройства 13,14 мантиссы и порядка результата образуются результирующие значения корреляционной функции Т.. , к 1, 2, ..., М.

При выполнении одной парной операции внутреннего цикла

.

устройство работает следующим образом Опорный сигнал5g, содержащий порядок, мантиссу и знак мантиссы, поступает на вход блока 1 выделения порядка и знака опорного сигнала, а сейсмический сигнал X,

содержащий порядок,

мантиссу и знак мантиссы, - на вход блока 3 вьаделения порядка и знака сейсмического сигнала.

На выходах блоков 1,3 выделения порядка и знака опорного н сейсмического сигналов образуются значения сигналов, состоящие из порядков и знаков мантисс, а мантиссы содержат только е ницу старшего разряда и нулевые значения остальных разрядов. Это позволя ет осуществлять плавагачее умножение суммированием порядков, а накопление производить с помсядью дешифратора,что ускоряет вычисления и сокращает обору дование. При этом выражение для корре ляционной функции можно записать в ви )Si(«uKO 2, P(Si)P(Xi,), il,2...,N; и 1Д,...АА, где S«d«(&i) обозначает знак числа5, к15;Ь его порядок. Значения порядка из знака мантиссы опорного сигнала 6g поступают в ЗУ 2 опорного сигнала, там запоминаются и извлекаются для вычислений. Порядок сйгналабе поступает на первый вход сумматора 4 порядков, на второй вход которого поступает порядок сигнала Х2С первого выхода блока 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала. Со второго выхода блока 3 знак мантиссы поступает на первый вход блока 5 анализа знаков, на второй вхо которого поступает знак мантиссы Sg со второго выхода ЗУ 2. Сумматор 4 по рядков вычисляет сумму порядков P(Xg) Р (5р) и выдает ее на первый вход вычитателя б порядков, а блок 5 анализа знаков образует логическое произведение знаков, т.е. знак произведения. Из ЗУ 14 порядка результата извлекается порядок ,, а из ЗУ 13 мантиссы результата - мантисса,. Порядок Т, поступает на первый вход регистра 11 порядка результанта, записывается в регистр, одновременно зтот порядок подается на второй вход вычитателя 6 порядков, который образует разность порядков слагаемых; tP((Sg)-(. Значение разности порядков поступает на дешифратор 7, который образует на выходе единицу в разряде, вес которого соответствует разности порядков на входе дешифратора. Сигнал с выхода блока 5 анализа знаков поступает на другой вход дешифратора и обеспечивает передачу сигнала с выхода дешифратора на первый вход сумматора 8 мантисс в дополнительном коде. На второй вход сумматора мантисс подается мантисса Т ..с выхода ЗУ 13 мантиссы резул Сумматор 8 мантисс обеспечивает выработку признаков нормализации на первом выходе, а на втором выходе образует в дополнительном коде манти суммы , Xg бе . Блок 9 сигналов но малиэации анализирует признаки нормализации и выдает управлякмцие сигналы нормализации на первый вход блока нормализации 10 и на второй вход регистра И порядка результата, куда ранее было занесено значение порядка Т . Под действием сигнала нормализации, значение регистра порядка результата изменяется на нужную величину, образуя порядок . Мантисса суммы поступает на второй вход блока нормализации 10, с выхода которого нормализованная мантисса суммы Т заносится в регистр 12 мантиссы результата. Далее мантисса и порядок результата записываются в запоминающие устройства 13,14 мантиссы и порядка результата соответственно. На этом заканчивается первая парная операция внутреннего цикла, аналогично происходит вторая парная операция, начинающаяся с извлечения из ЗУ 2 опорного сигнала и знака сигнала 5 , и т.д. до окончания внутреннего цикла V e-«4i; затем на вход блока 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала поступает сигнал , и организуется новый внутренний цикл. По окончании (N + М)-го цикла на выход устройства подается М результирующих значений корреляционной функции в формате с плавающей запятой с запоминающих .устройств порядка и мантиссы результата. Основным преимуществом изобретения является повышение отношения сигналшум и динамического диапазона выход ных сигналов, так как введение запоминающих устройств результата позволяет вычислять корреляционные функции от сигналов практически неограниченной длины. Поскольку количество слов памяти равно числу точек корреляционной функции М, которое обычно во много раз меньше длины опорного сигнала W , наращивание длины опорного сигнала не влечет пропорционального наращивания памяти, а приводит к незначительному росту разрядности запоминающего устройства мантиссы рузльтата благодаря организации накапливания корреляционной функции в формате с плавающей запятой, следовательно, сокращается количество оборудования. Важным преимуществом является также высокое быстродействие, достигаемое применением сумматора порядков, вычитателя порядков и дешифратора. Эти преимущества обеспечивают большой технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства. Возможность вьщеления слабых глубинных сигналов вследств11е большого отношения сигнал-шум и динамического диапазона выходного сигнала, при сокращении оборудования и высоком быстродействии устройства, повыиает глубинность и рентабельность сейсморазведки с применением вибрационных источников, тем самым обеспечивает повышение качества и удешевление комплекса сейсморазведочных работ. Формула изобретения Устройство для преобразования вибросейсмической информации в импульсную форму, содержащее блок выделения порядка и знака опорного сигнала, под ключенный ко входу запоминающего устройства опорного сигнала, первый выход которого подсоединен к первому входу сумматора порядков, второй выхо его подключен к первому входу блока анализа знаков, выход которого соединен с первым входом дешифратора, выход которого подсоединен к первому входу сумматора мантисс, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал-шум и расширения динамического диапазона выходных данных, в него введены вычитатель порядков, блок сигналов нормализации, блок нормализации, регистр порядка результата, регистр мантиссы результата, за помингиощее устройство порядка результата, запоминающее устройство мантиссы результата, причем второй вход( блока анализа знаков соединен с перйа-код

йыход вым выходом блока выделения порядка и знака се смического сигнала, второй выход которого подключен ко второму входу сумматора порядков, выход которого подсоединен к первому входу вычитателя порядков, соединенного со вторьм входом дешифратора, а второй вход вычитателя порядков соединен с ВХОДОМ запоминающего устройства порядка результата и с первьш входом регистра порядка результата, выход которого подключен ко входу запоминающего устройства порядка результата, а его второй вход через блок сигналов нормализации соединен с первым выходом сумматора мантисс и с первым входом блока нормализации, второй вход которого подключен ко второму выходу сумматора мантисс, а выход блока нормализации через регистр мантиссы результата подключен ко входу запоминающего устройства мантиссы результата, выход которого подсоединен ко второму входу сумматора мантисс. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Крейсберг В.М. Разработка быстродействующего коррелятора-фильтра КФЦ. Отчет по теме 123/66. ВНИИГЕОфизика, М., 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 304583, кл.Хя 06 f 15/34, 1969. 3.Патент США № 3863058, кл. 235152, (М.кл. 06--f 15/34), 1975.