Самонастраивающийся скоростной фильтр Советский патент 1980 года по МПК G01V1/20 

(54) САМОЙАСТРАИВАЮЩЙСЯ СКОРОСТНОЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относится к сейсмической разведке и сейсмологии, а именно к способам и устройствам для обнаружения и выделении сейсмических сигналов, скорости которых заранее неизвестны, но лежат в некотором заданном диапазоне скоростей.

Известны способы и устройства для выделения таких сигналов, основанные на использовании метода разновременного суммирования 1 или линейной веерной фильтрации 2.

Эффективность этих способов выделения регулярных волн в заданном диапазоне скоростей зависит от числа обрабатываемых каналов, соотношения энергий и спектрального состава сигНсшов и помех. При одновременной обработке достаточно большого числа кана.пов и узком веере пропускания известные узкополосные интерференционные системы и веерные фильтры обладают достаточно высокой разреша .щей способностью к регулярным волнам. Однако чем выше ра:зрешающая способность таких фильтров, тем сильнее корреляционные связи шумовы помех на выходе фильтра и тем выше вероятность появления ложных границ

и Осей синфазности на временном разрезе.

Если же скорости сейсмических сигналов меняются во времени и пространстве в широких пределах, то приходится задавать широкий веер пропускания полезных волн, что приводит к резкому снижению эффективности фильтрации.

0

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ обнаружения сейсмических волн и устройство для его осуществления, основанные на энер5гетическом анализе сейсмических колебаний с1 последовательным пёребо-ром скоростей полезных волн 3.

Устройство состоит из п измерительных каналов, каждый из которых

0 содержит блок измерения величины отношения сигнал/помеха.

Регулярные волны обнаруживают по отношению сигнал/помеха, измеряемсму по сейсмограммам в скользящем временном интервале (t-Т, t+T) . Этот способ для своей реализации не требует задания статистических свойств сигналов и помех и обладает высокой помехоустойчивостью и разрешающей способностью.

Основные недостатки этого метода обработки, ограничивающие область его применения, связаны, во-первых, с потерей информации о форме регулярных сейсмических волн и, во-вторых, со сложностью восстановления волнового поля в диапазоне скоростей

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства. Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введен сумматор, а в каждый канал устройствавведены узкополосные скоростные фильтры и модуляторы, причем один выход узкополосного скоростного фильтра соединен со входом блока измерения отношения сигнал/помеха, а второй выход - с первым входотл модулятора, второй вход которого соединен с выходом блока измерения отношения сигнал/помеха, а выходы всех модуляторов подключены ко входам сумматора

На чертеже приведена блок-схема описываемого самонастраивающегося скоростного фильтра.

Устройство содержит систему узкополосных скоростных фильтров 1, осуществляющих разложение сейсмической записи на элементарные узкополосные сигналы по скоростям, лежащим в диапазоне пропускания. Блоки измерителей-формирователей 2 измеряют величины отношения сигнал/помеха в скользящем интервале времени .на выходах узкополосных фильтров и формируют управляющие сигналы. Элементарные сигналы с выходов узкополосных фильтров 1 и соответствующие им управляющие сигналы с выходов измерителей-формирователей 2 подаются на входы модуляторов 3, осуществляющих перемножение этих сигналов. Узкополосные модулированные сигналы с выходов модуляторов 3 подаются на входы сумматора 4, в котором формируется выходной сигнал.

Сигнал на выходе самонастраивающегося фильтра имеет вид:

гад ssC-t,,t, , п

где п 1,2...N - номер годографа

в веере пропускания;

SCt,N„)ЬJ,)3 - элементарный CHrf нал со скоростью Vji,, выделенный узкополосиым фильт «.Ь);p(,g L из исходной

t5,tt,(v,-) записи y(t); P(.t,)- с f 1,ч - отношение энергии элементарного сигнала со скоростью V к энергии помех (определяется в скользящем временном окне);

,r()l - управляющий сигна зависящий от величины отношения си ГE ал/помеха;

y(t) - исходная сейсмограмма ;

К 1,2...к - номер канала сейсмограммы.

Величина отношения сигнал/помеха характеризует достоверность обнаружения регулярной волны со скоростью V( в момент t. Эффективность фильт.. рации в данном способе обработки повышается за счет того, что модуляция элементарных узкополосных сигналов управляющими сигналами, зависящими от отношения сигнал/псмеха, позволяет усилить достоверно выделяемые волны во всем диапазоне скоростей и ослабить зашумленные участки записи и ложные сигналы.

В отличие от способов энергетического анализа на выходе регистрируются не энергограммы по заданному набору скоростей, а сейсмограммы, на которой волновое поле, осложненное помехами, заменено совокупностью регулярных волн, скорости

5 которых лежат в заданном диапазоне, а достоверность обнаружения превышает определенный уровень.

Самонастройка фильтра заключается в том, что .благодаря установлеQ ;нию связи между интенсивностью выходного сигнала и достоверностью регулярных волн на входе, область пропускания фильтра (ширина и ориентация веера, пропускания) в каждый момент времени не остается постоянной, а автоматически изменяется в зависимости от скоростей достоверных волн, зарегистрированных на входе.

Формула изобретения

Самонастраивающийся скоростной фильтр, состоящий из п измерительных каналов, каждый из которых содержит блок измерения величины отношения сигнал/помеха, отличающийс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в устройство введен сумматор, а в Кс1ждый канал устройства введены узкополосные скоростные фильтры и МОдуляторы,причем один выход узкополосного скоростного фильтра соединен со входом блока измерения отношения сигнал/помеха, а второй выход - с первым входом модулятора, второй вход которого соединен с выходсм блока измерения отношения сигнал/помеха, а выходы всех модуляторов подключены ко входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рябинкин Л.А. Теория и практика метода РНП. Москва, Гостоптехизяат, 1962. 5 2. Нахамкин С.А. О веерной фильтрации . Изв. АН СССР, сер. эика Земли, № 11, 1969. 7100106 3. Авторское свидетельство СССР Фи- №316053, кл. G 01 V 1/28, 1970 (прототип).