Двухканальная сейсмическая станция Советский патент 1981 года по МПК G01V1/00 G01V1/26 

1

Изобретение относится к сейсмической разведке.

Известна одноканальная сейсмостанция, которая содержит ударное устройство, датчик момента удара, подключенный через мультивибратор запрета импульсов повторных ударов к первой дифференцирующей цепочке, выход которой подключен к ждущей развертке, и через вторую дифференцирующую цепочку к мультивибратору задержанной отметки удара. Эта станция позволяет повысить точность и достоверность результатов исследований

Однако запуск ждущей развертки осциллографа осуществляется импульсом, получаекым после дифференцирования импульса, снимаемого с мультивибратора запрета импульсов повторных ударов. Поскольку ждущая развертка осциллографа запускается от определенного уровня поданного на него импульса, то она может запуститься не от фронта этого импульса, а от среза, что приводит к неопределенной потере времени, которое нельзя учесть. Следовательно, начало развертки может не соответствовать моменту удара,что лишает требуемой точности и достоверности полученные результаты исследований.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому |1вляется двухка5 нальная сейсмостанция, которая по сравнению с одноканальной значительно выигрывает в производительности, так как, имея два канала, позволяет строить встречный годограф, и тем

0 самым значительно сокращает время на исследование (изучаемого; профиля. В этом устройстве при подключении питания начинает работать кварцевый генератор и его импульсы, пройдя через блок триггеров и электронный коммутатор, высвечивают на электроннолучевой трубке ЭЛТ) два неподвижных световых пятна. Затем, в момент удара по изучаемой среде срабатывает

20 инерционный контактор, укрепленный на ударном устройстве, который запускает через электронный ключ ждущую развертку осциллографического индикатора. Момент начгша развертки может

25 быть задержан блоком задержки развертки. Упругая волна достигает сейсмоприемников и преобразованные механические колебания в электрические, усиленные кангшьными усилителями, высвечиваются на экране ЭЛТ в виде двух

пунктирных линий с записью сейсмосигналов 2 ,

Недостатками этой двухканальной сейсмостанции являются -негарантированные достоверность и точность получаемых результатов измерений, так как не гарантирована одновременность начала запуска развертки инерционным контактором и передача удара среде ударным устройством, и наличие блока задержки разверхки, выполненной на триггерах, не гарантирУет точность временной задержки развертки ввиду невозможности ее контроля.. Кроме того, два неподвижных световых пятна, которые высвечиваются на экране ЭЛТ до начала развертки, выжигают люминофор и. выводят ее из строя. В сейсмостанции не предусмотрена возмож-,. ность защиты трактов усиления сейсмических колебаний от электрических помех, которые особенно сильно могут воздействовать на результаты исследований при работе в штольнях и туннелях, сейсмостанция выполнена по сложной функциональной схеме, что снижает степень ее надежности.

Цель изобретения - повьшение точности регистрации временных характеристик процесса.

Эта цель достигается тем, что в двухканальной сейсмической станции, содержащей ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным ко входу усилителя, и два сейсмических канала Ксй(дый из которых содержит сейсмоприемник и канальный усилитель, выход которого соединен со входом переключателя каналов, управляющий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход ко входу осциллографа, к выходу усилителя подсоединены последовательно включенные формирователь импульсов, блок запрета импульсов повторных ударов и блок фиксации момента удара, выход которого соединен с осциллографом и с суммирующим входом одного из канальных усилителей.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой сейсмической станции; на фиг. 2 - временная диаграмма работы станции.

Схема сейсмостанции содержит ударное устройство (молот) 1, датчик 2 момента удара, усилитель 3, формирователь 4 импульсов, блок 5 запрета импульсов повторных ударов, блок 6 фиксации момента удара, осциллограф 7, сейсмоприемники 8 и 9, канальные усилители 10 и 11, выполненные в виде операционных усилителей, переключатель 12 каналов, генератор 13 прямоугольных импульсов, например кварцевый блок 14 задержки ждущей развертки осциллографа, полосовые частотные фильтры 15 и 16 и выключатели d7 - 19.

Сейсмостанция работает следующим образом.

Возбудителем сейсмических волн является молот 1, который с датчиком 2 момента удара, выполненным в виде пъезокристалла, представляет единую жесткую конструкцию, что исключает неоднородность удара молота по изучаемой среде и посылки электрического сигнала в схему. При ударе молотом 1 по изучаемой среде датчик 2 формирует синусоидальный сигнал с крутым нарастанием полуволны синусоиды (фиг. 2, 20). Пройдя через усилитель 3,сиг41сш 21 поступает на формирователь 4 импульсов, который имеет гистерезисную характеристику f Ugj( , и из синусоидального напряжения, получаемого от кристалла, формирует импульсы с крутыми фронтами (фиг. 2,22). Первый импульс, поступивший на вход блока запрета импульсов повторных ударов 5, представляющий из себя одновибратор с большой длительностью восстановления своего начального состояния, своим фронтом запускает одновибратор, переводя его в неустойчивое состояние на время (фиг. 2,23) пока молот отскакивает (0,3-0,5 с) от среды, по которой был произведен удар. В течение этого времени одновибратор не реагирует на последующие импульсы, идущие от датчика 2.

При изменении а момент удара состояния одновибратора заплескается блок 6 фиксации момента удара, который выполнен также на одновибраторе и имеет определенную (нормированную) длительность выходного импульса. Прямоугольный импульс с блока фиксации момента удара (фиг. 2,24) с одной стороны своим крутым фронтом запускает ждущую развертку осциллографа 7,а с другой стороны, например, через переменный резистор, позволяющий регулировать величину импульса по амцлитуде, подводится к суммируюцему вход канального операционного усилителя 11, куда подвсщится и принимаемый сейсмосигнал.

Таким образом, канальный операционный усилитель совмещает в себе функции усилителя сейсмосигнала и пропускает по этому каналу импульс фиксации момента удара.х Упругая волна, возбужденная в изучаемой среде молотом и дошедшая через некоторое время до сейсмоприемников 8 и 9,преобразуется в электрические сигналы, которые поступают на входы операционных усилителей 10 и 11. Выходы операционных усилителей обоих каналов подключены к переключателю, который попеременно подключает к выходу однолучевого осциллографа два сейсмоканала. Работа переключателя осуществляется от генератора (мультивибратора) 13, вырабатывающего прямоуголь- j

ные дозированные во времени с большой точностью прямоугольные импульсы С выхода переключателя потенциально смещенные относительно друг друга сигналы от двух каналов поступают на вход одноканального электроннолучевого осциллографа 7, работающего в режиме ждущей развертки, и на ЭЛТ осциллографа высвечивгиотся в виде двух пунктирных трасс, в начале одной из которых имеется дозированный по времени импульс отметки момента удара (фиг. 2,25).

Подсчитав число пунктирных точек от среза- импульса отметки момента удара (и зная длительность этого импульса) до высвеченной на трубке пришедшей .волны, можно (прибавив длительность импульса отметки удара) с большой точностью определить отрезок времени .от момента удара до прихода сейсмической волны (абсолютное время) , а подсчитав число пунктирных точек между началами волн - отрезок времени между ними (относительное время). Тем самым получаем достоверную временную информацию о процессе. Кроме того, определение временных параметрюв изучаемой среды можно производить и системой измерений самого осциллографа.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить одновременность механического воздействия на изучаемую среду с фиксацией момента этого воздействия, что приводит к повышению точности и достоверности исследований при одновременном упрощении функциональной схемы и повышении Нсщежности сейсмостанции по сравнению с существующими двухканальными сейсмостанциями. Повышение точности и достоверности исследований, в свою очередь, позволяет более правильно подбирать строительный материал и объемы строительства гидротехнических сооружений.

Для более точного и детального изучения свойств исследуемой среды на расстояниях между сейсмоприемнйками предлагаемая функциональная схема сейсмостанции позволяет включить между блоком 6 фиксации момента удара и осциллографом 7 блок 14 задержки ходущей развертки, который выполнен в виде одновибратора с плавно изменяемой длительностью выходного импульса. Этот блок дает возможность при измерении относительного времени между любыми участками изучаемой сейсмограммы использовать всю площадь экрана ЭЛТ (фиг. 2,26), Отключение блока 14 от схемы можно производить выключателем 17.

При необходимости (наличие высокого уровня помех и т.д.).между выходами канальных операционных усилителей 10, 11 и входелш переключателя 12 устанавливают полосовые фильтры (соответственно 15 и 16) с изменяемой полосой фильтруеьых частот, в которых осуществляется частотная селекция. Отключение этих фильтров может быть осуществлено выключателяык 18 и 19, шунтирующими фильтры.

to

К достоинствам предлагаемой сейсмостанции можно отнести и то, что выполнение ее с использованием операционных усилителей позволяет упростить схему (исключить смеситель для

5 сейсмосигнала и сигнала фиксации момента удара) и повысить помехозащищенность, так как операционные усилители усиливают только изменения дифференциальных входных сигнгшов,

20 идущих от сейсмоприемников, и не реагируют на изменение синфазных напряжений и наводок.

Важным достоинством предлагаемого устройства является возможность обес25 печення высоких метрологических показаний при использовании в качестве осциллографа любого промьлиленного электроннолучевого осциллографа со ждущей разверткой.

30

Формула изобретения

Двухканс1льная сейсмическая станция , содержащая ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным ко входу .усилителя, и два сейсмических канала, каждый из которых содержит сейсмоприемник и канальный усилитель, выход

которого соединен со входом переключателя каналов, управляющий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход - ко входу осци.ллографа, отличаюЩ а я с я тем, что, с целью повышения точности регистрации временных характеристик процесса, к выходу усилителя подсоединены последовательно включенные формирователь импульсов,

блок запрета импульсов повторных ударов и блок фиксации момента удара, выход которого соединен с осци.плографом и с суммирующим входом одного из канальных усилителей.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Труды Гидропроекта,вып. 21, М., 1971, с. 236-242.

2.Авторское свидетельство СССР

187334, кл. G 01 V 1/00, 1965 (прототип).