Программное устройство для управления источником сейсмических волн Советский патент 1979 года по МПК G01V1/14 

ческих волн, которое состоит из тактового генератора импульсов постоянной частоты f , выход которого, с одной стороны, через преобразователь частоты (представлен в схеме ГЛ - раз яаным нереверсивным накапливающим сумматором с грухшой из уп управляемых ключей на входе) соединен со входом преобразователя импульсной пос ледовательности в га рмоническую функцию 2J . С другой стороны, выход тактового генератора через ступенчатый делитель частоты с коэффициентом передачи j , где i 0,1,2,3,.... , число триггеров в цепи деления частоты f о , устангшливаемое с помощью пе, |эеключателя, подключен к счетному входу m -разрядного счетчика тактовых импульсов, который , прЗ)аарядШ) соединен с управляемыми входами преобразователя частоты. При работе известного дрограммного устройства на вход счетчика тактовых импулы:ов поступают импульсы с частотой -л . Если к моменту подачи тактовых импульсов счетчик находился в состоянии N«N , то через время -fc в нем будет записано число WzN которое, непрерывно поступая на вход преобразователя частоты, суммируется в нем с частотой f . При этом на выходе преобразователя частоты появляются импульсы переполнения, частота которых находится в линейной зависимости от времени и равна io F FffTrN .pt, F : начальная частота 2развертки ff . скорость pj fiepTK S. частоты. Если требуемый диапазон изменения частоты F задан нижним F и верх ним Fg значениями, которым соответ ствуют граничные состояния счетчика тактовых импульсов N и No то при i -ом положении переключателя длите сигнала развертки опред лится выражением При проведении сейсморазведочных работ вибрационным методом возникает необходимость возбуждения сейсмических колебаний с любым наперед заданным спектром, что из-за не обходи мост 2А птимального согласования полезной лины записи регистратора с длительостью возбуждаемого сигнала может ыть достигнуто только при независиом выборе длительности развертки -и . иапазона линейного изменения часоты. Как видно из выражений (l) и (2) в известном программном устройстве длительность развертки Тр зависит. от выбранных значений граничных частот диапазона. Если потребовалось бы изменить одну или обе граничных частоты, то это привело бы к изменению величины Тр . Согласовать заданную длительность развертки с новым диапазоном частот можно было бы так, подобрав величину скорости развертки d. , что в те- чение времени Тр выходная частота линейно изменялась бы от значения F,j (в начале развертки) до значения (в конце развертки). Для этого потребовалось бы изменить частоту заполнения счетчика тактовых импульсов путем изменения коэффициента передачи ступенчатого делителя частоты, задав при этом дробное значение числа i , что в известном устройстве принципиально невозможно осуществить с помощью переключателя, способного изменять коэ(| фициент передачи указанного делителя частоты в сторону его увеличения или уменьшения только в два раза. Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность в широких пределах задавать значения как начальной, так и конечной частот диапазона развертки (диапазон ограничен значениями Р 0 и F гтчах) не предусмотрен также выбор направления линейного изменения частоты (от F к Fg или Fg к F ). Недостатки известного программного устройства при использовании его в качестве источника управляющих в аппаратуре эозбуждения при указанных ра- богах с необходимым подбором спектра возбуждаемых колебаний, согласованного с эффективной полосой частотной характеристики среды, определяемой, в свою очередь,конкретными сейсмо.-ге.о- логическими условиями наблюдения, вз-за уменьшения эффективной длины записи полезных сигналов по отношению к обшей полезной длине записи регистратора привели бы к снижению доли энергии зарегистрированных сигналов по отношению к энергии помех, а это привело к снижению глубинности исследовани Цель предлагаемого изобретения - увеличение глубинности исследований за счет обеспечения возможности независимого изменения параметров свип-сирналов. Она достигается тем, что в прог- раммном генераторе для управления сей смическим вибратором, содержащем так товый генератор импульсов, вьсход кото рого, с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен ко входу преобразователя импульсной пос- ледовательности в гармоническую функц и, с другой стороны, - к счетному входу управляемого делителя частоты, а такж реверсивный счетчик тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами указанного основного преобразователя частоты, дополнительно введены аналогичный основному вспомогательный преобразователь частоты, схемы вычитания частот, переключатель и схема срав нения частот, также три регистра для ввода, соответственно, длительности развертки, нижней и верхней частот рабочего диапазона, причем вспомбгательный преобразователь частоты включен меж;&у счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с выходом регистра длительности развертки, а управляющие входы указанного вспомогательного преобразователя частоты поразрядно соединены с выходом разности схемы Вычитания частот, и, с другой стороны, - со входами решет- ров верхней и нижней частот указанного переключателя, прячем один из двух кодовых выходов этого переключателя, поразрядно подключен к установочным вхо дам реверсивнопэ счетчика, а другой к одному из двухкодовых входов схемы сравне1шя частот, второй вход которой порязрядно соединен с кодовым выходом того же реверсивного счетчика, а сбросовые входы всех пересчетных элементов генератора подключены к выходу указанной схемы сравнения частот. На чертеже представлена блорь схема предлагаемого программного устройства для управления источником сейсмических волн., Программное устройство включает в 1себя тактовый генератор 1 импульсов. выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь 2 частоты подключен ко входу преобразователя 3 импульсной последовательности в га()- моническую функцию и, с другой стороны, к счетному входу управляемого делителя 4 частоты} реверсивный счетчик 5 тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами основного ггреобразователя 2 частоты. Между счетным входом реверси&ного счетчшса 5 и выходом управляемого делителя 4 частоты включен вспомо- гательный преобразователь 6 частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с кодовым выходом разности схемы 7 вычитания частот, причем управляющие входы делителя 4 поразрядно подключены к кодовому выходу регистра 8 длительности развертки. Выходы регистров верх11ей 9 и ниж ней 1О частот соответственно поразрядно соединены, с одной стороны, со входаш уменьщаемого и вычитаемого схемы 7 вычитания частот и, с другой стороны, со входами верхней и нижней частот переключателя 11 частот. Один из двух кодовых выходов переключателя 11 поразрядно подключен к установочным входам счетчика 5, а другой - с одним из выходов схемы 12 сравнения частот, второй вход которой поразрядно соединен с кодовым выходом того же счетчика 5. Выход схемы 12 сравнения частот подключен ко всем сбросовым входам пересчетных элементов программного устройства (на схеме не показано). Перед началом работы преобразователи 2 И- 6, счетчик 5 и делигель 4 находится в обращенно м состоянии, переключатель 11 установлен в положение, соответствующее требуемому направлению изменения частоты выходного сигнала, а в регистры 8,9 и 10 вве-ri дены численные значения, соответственно, длительности развертки Тр , верхней F а и нижней F частот зада1шого диапазона развертки частоты. Пусть задано напраачение изменения частоты от F| в - этого переключатель 11 устанавливается в положение, при котором кодовый выход регистра Ю нижней частоты Fj будет подключен к установочным входам реверсивного счетчика 5, а кодовый выход регистра 9 верхней частоты F первому входу схемы 12 сравнения час тот. Счетчшс 5 при этом переводится в положение суммирования. По сигналу пуск, который может быть подан как оператором, например, с помощью кнопки, так и от внешнего синхронизирующего устройства, например, от регистратора сейсмостанции (на схеме не показано), производится установка в счетчике 5 числа Мц , соответствующего частот е р и на вы ходе генератора 1 появляются тактовые импульсы с частотой ,, . Тактовые импульсы поступают на вход управляемо го делителя 4 и на выходе последнего пмвляются импульсы с частотой v. гйе Ny -численное значение длитель-TO , установленное в регистре Частота выходных импульсов делителя 4, поступающих на вход преобразователя 6, преобразуется последним в другую постоянную частоту, значение которой как и в основном преобразователе 2 частоты находится в линейной зависимости от поступающего на его управляющие входы числа Л N С выхода разности схемы 7, которая может быть выполнена, по любой из известных потенциальных схем вычитания, на управляющие входы преобразователя 6 непрерывно поступает, число , соответствующее разности частот FB Рц . Следовательно, с выхода преобразователя 6 на вход счет- чика 5 поступают импульсы с частотой isгде hg - число двоичных разрядов в преобразователе 6. Числовое содержание счетчика 5, на чиная с момента пуск, будет изменяться по закону . (« В соответствии с которым частота fg .TaKTOBbtx импульсов, поступающих на вх сановного преобразователя 2, будет пре образована последним в частоту N I io NB-NH . / 2 Где Л2 - число двоичных разрядов в преобргкзпв-ателе 2. 828 Как видно из выражения {5), частота на выходе преобразователя 2 линейно возрастает со скоростью NB-NH В момент,когда числовое содержание счетчика 5 достигнет значения N NB (4), схеме 12 сравнений выдаст импульс сброски устройство будет возвращено в исходное состоя1ше. Длительность Тр развертки частоты от Fj ДО FB определяется как отнсьшение разности числовых состояний счетчика 5 в начале и конце развертки к частоте счетных импульсов, поступа- ющих с выхода преобразователя 6, и равна Выражение (7) ;прказьтает, что; длительность развертки сигнала в предлагаемом устройстве не зависит от за-. данного диапазона изменения частоты к определяется только разрядностью счетных схем, частотой f Q и числом N , установленным в регистре 8. Выбрав, например, частоту f 2 1О , числу N-J- будет соответствовать длительности Тр , задаваемая дискретно через 1 сек, при через О,1сек при ,через 6,01 сек при ,и т.д. Подставляя значение Тр выра- жение (5) найдем частоту, которая будет в конце .развертки JQ ., 0 NB-NK Т«в РвИз выражения (8) следует, что конечная частота развертки равна заданному значению Р g При задании направления изменения частоты от FQ к F реверсивный счетчик 5 будет переведен в положение вычитания, а на его установочные входы будет подано переключателем 11 число N g , установленное в регистре 9. На первый вход схемы 12 сравнения переключатель 11 подает число Нц , введенное в регистр 1О. Работа устройства в этом случае ничем не отличается от работы рассмотренного случая с возрастанием частоты от FH Для получения выходного сигнала с постоянной частотой в регистры 9 и 10

вводится требуемое значение частоты F р г первый вход схемы 12 сравнения при этом отключается от выходов, регистров 9 и 10 переключателем 11. После ввода числа в счетчик 5 числовое содержание последнего изменяться не будет (импульсы с выхода преобразователя 6 в этом случае не пост гаают на вход счетчика 5 вследствие равенств F F« РП ) и на выходе преобразователя 2 появятся импульсы с постоянной частотой

fo качестве преобразователя 3 импульсной последовательности в сигнал гармонической формы (импульсной или синусоидальной) может быть испольао,ван любой из известных преобразователей с постоянным коэффициентом передачи по частоте, например, такой, как в известном устройстве.

Предлагаемое программное устройство для управления источником сейсми ческих волн; обеспечивает формирование управляющих сигналов импульсной или синусоидальной формы с постоянной или линейно-изменяющейся частотой у которых длительность развертки и диапазон изменения частоты могут выбираться в широких пределах и независимо друг от друга, а направление изменения частоты может быть задано как в сторону возрастания, так и в сторону убывания частоты.

Использование новых элементов вспомогательного преобразователя, схемы вычитания, 11ереключателя | и схемы сравнения частот, а также трех регистров для раздельного ввода выгодно отличает предлагаемое устройство от известных, так как при этом появляется возможность при максимальном .исполь-. зовании полезной длины записи регистратора задавить в различных сейсмогеоло гических условиях тот спектр управляющего сигнала, который после возбуждения источником будет оптимальным образом согласован с частотной характеристикой среды. В результате возрастет доля энергии полезных сигналов по от ношению к энергии помех, а это повысит глубинность исследований с невзрыв ным источником.

Широкие пределы задания спектра управляющего сигнала и возможность изменения направленкя развертки частоты

расщиряет суи1ествую ций набор методов при проведении детальных сейсмических исследований, например, при прослеживании отдельных горизонтов с различ- ными частотными характеристиками.

И, наконец, автоматизация процесса установки скорости развертки частоты сушественно повыщает как точность задания сигналов с требуемыми характеристиками, так и удобство обслуживания программного устройства, ограничивая круг ручных и вычислите л ьнь1х операций вводом исходных данных; длительности сигнала развертки, диапазона частот и направления линейной развертки частоты.

Формула изобретения

2Э

Программное устройство для управления источником сейсмических волн, содержащее тактовый генератор импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен ко входу преобразователя импульсной последовательности в гармони- . ческую функцию и, с другой стороны - к счетному входу управляемого делителя частоты, а также реверсивный счетчик тшстовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами указанного основного преобразователя частоты, отличаю5щееся тем, что, с целью увеличения гл бинности исследований за счет обеспечения возможности независимого изменения параметров свип-сигналов, в него дополнительно введены аналогичный основному вспомогательный преобразователь частоты, схема вычитания частот, переключатель и схема сравнения частот, а также три регистра для ввода, соответственно, длительности

S развертки, нижней и верхней частот рабочего диапазона, причем вспомогательный преобразователь частоты включен к:ежду счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управOляемого делителя частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с выходом регистра длительности развертки, в , управляющие входы указанного вспомогательного преобразова5теля частоты поразрядно соединены с выходом разности схемы вычитания частот, HjC другой стороны, - со вхо- дами регистров верхней и нижней частот

указанного переключателя, причем один иа двух кодовых выходов этого перекпкпвгеля поразрядно подключен к установочным входам реверснвного счетчика, а другой - к одному из двух ко довых входов схемы сравнения частот, второй вход которой поразрядно соединен с кодовым выходом того же роверсивногр счетчнка, а сбросовые входы

всех пересчетных элемет-ов генератора подключены к выходу указанной схемы сравнения частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США N 3257623, кл. 331-4О, 1969.

2.Авторское свидетельзство СССР № 239655, кл. Q 01 V 1/14, 1969.