Устройство для сейсмической разведки Советский патент 1980 года по МПК G01V1/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

Изобретение относится к сейсмической разведке и радиотелеметрии и может быть использовано в акустической локации и ультразвуковой дефектоскопии. Известно устройство, служащее как для радиоуправления взрывом, т. е. передачи по радиоканалу команды на подрыв заряда в скважинах, так и для передачи требуемой измерительной информации 1. Передаваемая и регистрируемая информация в сейсморазведке состоит из момента возбуждения колебаний, который на сейсмограмме называется отметкой момента взрыва (ОМ), и момента прихода первого вступления прямой сейсмической волны к регистрирующему их сейсмоприеминку. Интервал между этими отметками моментов, отсчитанный на сейсмограмме, называется вертикальным временем (ВВ), а соответственно установленный и регистрирующий сейсмоприемник является датчиком сигнала ВВ. Он колеблется в щироких пределах в зависимости от глубины погружения заряда и скорости в поверхностной зоне, минимальное значение его не превышает 5 мс, а TO4Hoctb отсчета как ОМ, так и ВВ составляет ± 1 мс. В этом устройстве и сигнал ОМ, и сигнал ВВ преобразуются еще на передающей час ти канала и в канале существуют тольк сформированные импульсы. Недостатком этого устройства является возможность регистрации ощибки на прие.мной части канала за счет сигналов-помех. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система, состоящая из двух каналов, передающего, содержащего датчик сигнала вертикального времени, передатчик, формирователь отметки момента взрыва, пороговое устройство, спусковое устройство, и приемного, состоящего из приемника, буферного преобразователя и регистратора 2. Сигнал отработки команды (ОМ) поступает через цепи формирователей на спусковое устройство (триггер), который переключается в положение «1. Переброс триггера в положение «О произойдет тогда, когда пороговое устройство в цепи формирователя сигнала ВВ -сработает от пришедшего из сейсмоприемника первого вступления сигнала. Таким образом на входе канала формируется требуемый HHTepBL между сигнала ми ОМ и ВВ. Спусковое устройство управ ляет счетчиком, сдвигающим регистром и

кодирующим устройством, в радиоканале существует кодовая комбинация сигнала ОМ и кодовая комбинация сигнала ВВ, которые на приемном конце расщифровываются и подаются на регистратор.

Недостатки такой системы следующие: Ошибки во временном положении первого вступления низкочастотного (20-70 Гц) сигнала сейсмоприемника за счет конечного времени нарастания сигнала на его выходе; при неправильной полярности подключения выхода сейсмоприемника к входу устройства могут иметь место значительные ощибки, доходящие до величины полупериода сигнала; учитьшая, что сейсмоприемник должен отключаться от системы после каждого взрыва, такая ошибка может снизить общую достоверность передачи;

несимметричное подключение сейсмоприемника непосредственно к пороговому устройству не позволяет ослаблять влияние синфазных наводок на вход канала ВВ; существующие в момент взрыва сильные электрические импульсные наводки задолго до первого вступления сигнала ВВ приводят к появлению ложных срабатываний; причем в отличие от систем, построенных с применением схемных решений первого типа, этот ложный сигнал формирует ложный интервал и не пропускает на выход истинного сигнала, так как вход триггера уже закрыт; указанное обстоятельство усугубляется еще и тем, что даже при воздействии сигнала малой длительности сработает пороговое устройство и перекинет триггер; не исключены ошибки за счет переходных характеристик радиотракта, особенно затяжек задних фронтов передаваемых сигналов; они могут исказить кодовую комбинацию, или для их устранения необходим канал с большей полосой;

не исключены также ошибки за счет затяжек задних фронтов демодулированных сигналов, так как последетекторное сглаживание при узкой ширине канала будет искажать фазы импульсов малой длительности; в этом случае возможны ошибки при декодировании;

применение кодовых комбинаций требует увеличения полосы пропускания радиоканала, что не всегда приемлемо.

Цель изобретения - повышение точности регистрации сейсмической информации. Указанная цель достигается тем, что в передающий канал введены последовательно соединенные дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами датчика сигнала вертикального времени, двухполупериодный выпрямитель, дифференциатор, а также ключ и генератор поднесущей частоты, причем, входы ключа подключены к выходам порогового и спускового устройств, выходы - к входам генератора поднесушей частоты и передатчика, а в приемный канал введены последовательно соединенные фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу приемника, детектор и селектор длительности-, а также введены формирователь сигнала записи вертикального времени, формирователь сигнала

записи отметки момента взрыва, схема запрета, причем, выходы селектора длительности подключены к входам вышеуказанных формирователей, выходы которых соединены с входами регистратора, а второй выход формирователя сигнала записи вертикального времени - к входу схемы запрета, выход которой подключен ко второму входу формирователя сигнала записи отметки момента взрыва.

Кроме того, детектор приемного канала

состоит из парафазного каскада, два выхода которого подключены к входам двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные усилитель и пороговое устройство, двух одновибраторов и схемы ИЛИ, к четырем входам которой подключены выходы вышеуказанных одновибраторов и пороговых устройств.

Сущность предлагаемоего изобретения заключается в следующем. По радиоканалу передаются в виде радиоимпульсов с поднесущей все импульсы, как ложные, так и полезные, причем и сигнал сейсмоприемника превращается с помощью порогового устройства из аналогового в импульсный. На приемном конце канала применена схема детектирования без последетекторного сглаживания, кроме того эта схема служит для амплитудного разделения полезного сигнала и помех радиоканала, что ослабляет влияние помех без применения фильтров, а также увеличивается точность передачи фронтов сигналов малой длительности. Ко роткие сигналы в промежутке между ОМ и ВВ дополнительно устраняются за счет применения временной селекции по длительности. Для ослабления синфазных наводок выход сейсмоприемника подключается к симметричному дифференциальному усилителю. Для увеличения точности фиксации переднего фронта на вход порогового устройства подается не сигнал от сейсмоприемника, а как бы скорость нарастания за счет введения дифференциатора. Уменьшение ощи бок за счет низкочастотных переходных процессов в радиоканале (при передаче задних фронтов) осуществляется частично применением на выходе приемника фильтра высоких частот.

- На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства, состоящая из передающего канала.

Передающий канал включает дифференциальный усилитель 1, двухполупериодный выпрямитель 2, дифференциатор 3, пороговое устройство 4 в тракте передатчика, схему 5 формирования сигнала ОМ, спусковое устройство (триггер) 6, ключ 7, генератор 8 поднесущей, модулятор 9 радиостанции (передатчик) и приемного канала, датчик 10 сигнала вертикального времени, приемник 11 радиостанции, фильтр 12 высоких частот, парафазный каскад 13, усилитель 14, усилитель 15, пороговое устройство 16, пороговое устройство 17, одновибратор 18, одновибратор 19, схему 20 ИЛИ, селектор 21 длительности, формирователь 22 сигнала записи ВВ, схему 23 запрета ОМ по ВВ, формирователь 24 сигнала записи ОМ, регистратор 25.

Дифференциальный усилитель 1 служит для подавления синфазных помех на входе канала ВВ. Двухполупериодный выпрямитель 2 служит для исключения зависимости полярности подключения датчика ВВ к входу устройства. Дифференциатор 3 является форсирующим звеном для устранения ошибок за счет конечного времени нарастания сигнала ВВ. Пороговое устройство 4 (триггер Шмитта) служит для выделения полезного сигнала от шума на входе радиоканала и формирования импульсов ВВ. Схема 5 формирования сигнала ОМ служит для выделения сигнала момента срабатывания детонатора, подаваемого из взрывомашинки на вход устройства. Спусковое устройство 6 служит для фиксации момента взрыва с целью формирования сигнала на входе модулятора радиопередатчика. Ключ 7 служит для формирования импульсов, кодируюш.их необходимую информацию о сигналах ОМ и ВВ на поднесущей частоте. Генератор 8 поднесущей частоты служит для создания защитной частоты подмодуляции. Модулятор 9 радиостанции и передатчик служат для передачи сигналов по радиоканалу. Датчик 10 сигнала вертикального времени - сейсмоприемник, установленный непосредственно у устья скважины. В приемнике 11 радкостанции осуществлена демодуляция несущей и выводится информация на поднесущей частоте. Фильтр 12 высоких частот служит для ослабления сигналов низкочастотной помехи и для некоторой компенсации переходной характеристики радиоканала.

13-20 образуют детектор, служащий для демодуляции радиосигналов поднесущей на выходе приемника без последующего сглаживания, т. е. получения огибающих модулированного поднесущей сигнала на выходе приемника, а также амплитудного разделения сигнала и щума. Парафазный каскад 13 служит для получения двух одинаковых по амплитуде, но противоположных по фазе напряжений (радиоимпульсов на поднесущей). Усилители 14 и 15 напряжения служат для усиления сигналов, подаваемых на пороговые устройства. Пороговые устройства 16 и 17 служат для амплитудного выделения полезного сигнала из щумов.

Одновибраторы 18 и 19 - формирователи, заполняющие пробелы в пачках импульсов, полученных из входных радиоимпульсов

на поднесущей. Схема 20 ИЛИ выделяет огибающие пачек импульсов.

Селектор 21 длительности не пропускает в промежутке между ОМ и ВВ на выход ВВ импульсы с малой длительностью (менее 1 мс), служит таким образом дополнительным заградительным фильтром для коротких импульсов наводок.

Формирователь 22 сигнала записи ВВ служит для формирования из переднего фронта продектированной огибающей сигнала, имеющего амплитуду и длительность, достаточную для записи на магнитную головку сейсмостанции.

Схема 23 запрета не позволяет появляться другим ложным отметкам момента (кроме истинного) после того, как появится сигнал ВВ. Она необходима для того, что в силу действующих требований приемки полевых материалов, на трассе ОМ не должно быть никаких импульсов в пределах ±100мс от истинной отметки момента. На заграничную аппаратуру это требование может не распространяться, не распространяется оно также и на трассу ВВ. Устройство работает следующим образом. На передающ«м канале сигнал отметки момента взрыва ОМ из взрывомащинки веSличиной более 100 В попадает на схему 5 формирования, которая ограничивает его по амплитуде и выделяет передний фронт, этим фронтом запускается спусковое устройство (триггер) б и закрывает с момента

0 поступления сигнала ОМ ключ-вентиль 7, не давая возможности напряжению поднесущей (защитной) частоты попадать с генератора 8 на модулятор 9 передатчика. Начальное положение триггера 6 таково, что после включения питания частота

генератора подается на модулятор 9. Сигнал на входе передатчика таким образом после прихода ОМ пропадает и возобновляется опять только тогда, когда приходит первое вступление сигнала, а также и все

Q другие полуволны сигнала ВВ. Сигнал ВВ подается на вход устройства по симметричНОМ.У кабелю с сейсмоприемника, установленного непосредственно у устья скважины. Для ослабления синфазных наводок на этот кабель служит входной дифференциальный

усилитель 1, сигнал с его выхода подается для исключения ошибки в регистрации ВВ от выбора полярности подключенного датчика на Двухполупериодный выпрямитель 2, выполненный на микросхемах по принципу схемы выделения модуля.

Для устранения ошибки в передаче сигнала ВВ, возникающего за счет конечного времени нарастания его переднего фронта, в устройство введено форсирующее звено (дифференциатор) 3, сигнал на выходе

S дифференциатора имеет довольной крутой передний фронт, так что увеличение порогового напряжения мало влияет на погрешность передачи сигнала ВВ, кроме того дифференциатор сам по себе значительно уменьшает низкочастотные помехи на входе (хотя высокочастотные помехи он даже увеличивает). Длительность импульсов на выходе дифференциатора определяется его постоянной времени и выбирается произвольно. На выходе порогового устройства 4 таким образом появляются импульсы, открывающие ключ 7 уже по второму входу и дающие возможность напряжению поднесущей с генератора 8 попадать на модулятор (передатчик) 9. Такое решение позволяет исключить ошибки за счет случайной помехи, больщой амплитуды, и если такая помеха возникает, то, в отличие от известного, она, хотя и проходит на выход, но и пропускает истинное значение момента ВВ на вход передатчика. На приемном канале. Сигнал на выходе приемника 11 радиостанции имеет сильные затяжки задних фронтов радиоимпульсов за счет переходной характеристики канала связи, кроме того, за счет амплитудно-частотной характеристики радиоканала существующих радиостанций для радиотелефонной связи, при которой низкочастотные составляющие ослабляются значительно меньше, чем высокочастотные (более чем в три раза на частотах края диапазона), на выходе приемника существуют интенсивные низкочастотные помехи. Эти помехи вносят существенные искажения в фазах передаваемых сигналов (особенно сильны эти помехи на частоте 200-300 Гц). Двухполупериодный детектор без сглаживания работает следующим образом. Сигналы с выходов усилителей 14 и 15 после парафазного каскада 13 попадают на пороговые схемы 16 и 17. Задним фронтом каждого из выходных сигналов пороговых схем запускаются одновибраторы 18 и 19, цель которых заключается в формировании импульсов, заполняющих пробелы между импульсами, проходящими с пороговых устройств. Подача всех четырех импульсов на схему 20 ИЛИ практически определяет огибающую поданного на вход детектора радиоимпульса. Далее как и полезный сигнал, так и помеха попадает с выхода схемы ИЛИ на селектор длительности. На выходе же селектора 21 сигнал помехи отсутствует, однако передний фронт полезного сигнала тоже сдвинут на время селекции. Сигнал с выхода селектора дифференцируется и соответственно отрицательные пики запускают формирователь 24 сигнала записи ОМ, а положительные запускают формирователь 23 сигнала записи ВВ. Как было указано выше, сигнал от формирователя ВВ управляет схемой 23 запрета, которая запрещает после получения первого же вступления ВВ все последующие сигналы ОМ. Однако необходимо признать, что задний фронт огибающей USB этом случае смещается на длительность сигналов одновибраторов t}.-ti (хотя эта величина меньще полупериода несущей). Таким образом из изложенного видно, что импульсы помехи малой длительности на регистратор не проходят, хотя значение сигнала ОМ и сигнала ВВ сдвигается, схема не пропускает этот сигнал на вход формирователя, правда в этом случае истинное значение ВВ будет естественно сдвинуто на время селекции (поэтому такая схема будет эффективно работать при наводках малой длительности до 1 мс). Формула изобретения 1.Устройство для сейсмической разведки, содержащее в передающем канале датчик сигнала вертикального времени, передатчик, формирователь отметки момента взрыва, пороговое устройство, спусковое устройство, а в приемном канале - приемник, буферный преобразователь и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности регистрации сейсмической информации, в передающий канал введены последовательно соединенные дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами датчика сигнала вертикального времени, Двухполупериодный выпрямитель, дифференциатор, а также ключ и генератор поднесущей частоты, причем, входы ключа подключены к выходам порогового и спускового устройств , выходы - к входам генератора поднесущей частоты и передатчика, а в приемный канал введены последовательно соединенные фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу приемника, детектор и селектор длительности, а также введены формирователь сигнала записи вертикального времени, формирователь сигнала записи отметки момента взрыва, схема запрета, причем, выходы селектора длительности подключены к входам вышеуказанных формирователей, выходы которых соединены с входами регистратора, а второй выход формирователя сигнала записи вертикального времени - к входу схемы запрета, выход которой подключен ко второму входу формирователя сигнала записи отметки момента взрыва. 2.Устройство по п. 1, отлинающееся тем, что детектор приемного канала состоит из парафазного каскада, два выхода которого подключены к входам двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные усилитель и пороговое устройство, двух одновибраторов и схемы ИЛИ, к четырем входам которой подключены выходы вышеуказанных одновибраторов и пороговых устройств.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

jf9

..j