Сейсмическая станция Советский патент 1981 года по МПК G01N1/00 

(54) СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ

1

Изобретение относится к сейсмической разведйё и может быть использовано для регистрации сейсмической информации,

Известны способ и устройство для накопления, суммирования и корреляции сейсмических данных 1.

Устройство состоит из формирователя опорного сигнала, управляемого вибратора, сейсмоканалов приемного сигнала, магнитного накопителя, коррелятора и регистратора.

При работе устройства осуществляется вибрационные воздействия по заданной прогргииме и запись результатов в накопителе в аналоговом виде. После проведения нескольких таких циклов производится корреляция и суммирование результатов, которые регистрируются.

Недостатком работы такой системы является то, что корреляция осуществляется после проведения наблюдений.

Известен также способ сейсмической разведки с вибрационным источником возбуждения, реализируемый устройством, состоящим из тех же блоков, что и описанное, но информация при этом представляется не в аналоговом, а в цифровом виде, переведенном в одноразрядную форму. Это приводит к потере части информации, но позволяет осуществлять корреляцию

в процессе наблюдений в реальном

масштабе времени 2.

Недостатком этого устройства является Ограниченность во времени опорного сигнала.

10 Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для проведения вибрационных сейсмических исследований и обработки полученных данных. Источником сейсмических возмущений служит обычный вибратор с регулируемыми фазами либо вибратор, создающий прямоугольные импульсы. В этих случаях вибраторы управляются синусоидальным сигналом переменной частоты, вырабатываемым генератором эталонного сигнала, конструкции которых могут быть различными. Регистрирующая система состоит из усилителя с

25 большим постоянным коэффициентом усиления, одноразрядных преобразователей аналог - код, коррелятора, оперируклцего с одноразрядными числами, сумматора и магнитного регистратора

30 результирующих данных.

В этом устройстве применена обычная схема корреляции, основанная на изменении опорного и изучаемого сигналов, получении произведений их значений за дискретное отрезки времени и формировании суммы из ряда произведений за соответствующий этому ряду промежуток времени 3.

Однако в процессе одноразрядного кодирования неизбежно воз.никает погрешность, приводящая к погрешности корреляции. Недостатком известног устройства является также ограниченность продолжительности опорного сигнала, причем увеличение продолжительности опорного сигнала при прочих равных условиях увеличивает соотношение сигнал-помеха; ограничение продолжительности опорного сигнала обусловлено самой конструкцией - емкостью регистратора, и принципиально неустранимо. Кроме того, для проведения работ требуется управляемый вибратор. Точное следование активной массы вибратора командам эталонного сигнала требует довольно громоздкой системы управ ления вибратором и дополнительных энергетических затрат, причем исключается возможность использования для сейсмической разведки источников вибрации, имеющих ручное управление

Целью изобретения является повышение соотношения сигнал - помеха, увеличение глубинности исследований и упрощение конструкции сейсмической станции.

Поставленная цель достигается тем, что в сейсмической станции, содержащей канал опорного сигнала, включсоощий последовательно соединенные датчик опорного сигнала, усилитель и одноразрядный преобразователь аналог-код, канал приемного сигнала, включающий последовательно соединенные сейсмоприемники, усилитель и одноразрядный преобразовател аналог-код, и последовательно соединенные коррелятор, накопитель и регистратор, при этом выход канала приемного сигнала подключен ко вход коррелятора, на выходе каждого канала включено устройство формирования перехрдов сигнала через нуль меду выходом канала опорного сигнала и коррелятором включено устройство формирования частотного состава вибраций, при этом выход накопителя со Ьдинен со входом коррелятора.

. На чертеже изображена конструкци сейсмической станции.

Сейсмическая станция содержит каналы опорного 1 и приемного 2 сигналов, устройство формирования частотного состава вибраций опорного сигнла 3, коррелятор 4, накопитель 5 и регистратор 6. Опорный канал 1 содержит датчик опорного сигнала 7, усилитель 8, одноразрядный преобразователь аналог - код 9 и устройство формирования переходов сигнала через нуль 10. Приемный канал 2 содержит сейсмоприемники 11, усилитель 12, одноразрядный преобразователь анас лог - код 13 и устройство формирования переходов сигнала через нуль. 14. Формирователь частотного состава вибраций опорного сигнала 3 содержит анализатор скважности 15, накопитель

Q фактического спектра опорного сигнала 16, блок сравнения 17 фактического спектра с эталонным 18 и блок разрешения 19.

Сейсмическая станция работает следующим образом.

5 Сигналы, поступающие с сейсмоприемников 11, устанавливают усилителем 12, преобразуют в одноразрядную запись преобразователем аналог код 13, центрируют путем выделения

0 переходов через нуль в блоке 14 -и направляют в коррелятор 4. Сигналы, поступающие с датчика опорного сигнала 7, усиливают усилителем 8, преобразуют в одноразрядную запись преобразователем аналог - код 9, центрируют путем выделения переходов через нуль блоком 10. Затем определяют скважность между двумя импульсами в анализаторе скважности 15, после

чего формируют импульс в блок сравнения 17, где сравнивают с эталонным, поступающим из блока 18. Если импульсов с такой скважностью ранее принято меньше нормы, вырабатывается разрешение блоком 19 на пропуск данного импульса в коррелятор, в противном случае вырабатывается запрет. Особенностью коррелятора является использование накопителя для.формирования коорелограммы, для чего

0 имеется обратная связь между выходом накопителя и входом коррелятора.

Реализация предложенного устройства обеспечивает преимущества методического и технико-экономического

5 характера.

Методические преимущества обусловлены тем, что характеристика корреляционной функции с точки зрения выделения сейсмических сигналов при проQ чих равных условиях улучшается при увеличении длительности опорного сигнала. Отсутствие ограничений в длительности опорного сигнала позволяет увеличить объемы накоплений полезного сигнала и, благодаря этому, увеличить соотношение полезный сигналпомеха (т.е. увеличить детальность . и глубинность исследований).

Технико-экономические преимущества вытекают из того, что особенно в связи с применением слабых воздействий и необходимостью накопления полезного сигнала, время воздействия увеличивается и превышает время наблюдения результата этого воздействия

на 2 порядка. В соотношение с этим регистрация опорного сигнала в предлагаемом устройстве потребует меньшго числа элементов. Регистра для принимаемого сигнала в предлагаемом устройстве нет. Все это позволяет существенно уменьшить стоимость устройства при одновременном увеличнии надежности.

Одним из средств уменьшения количества элементов является применени формирователей переходов через нуль. При одноразрядном кодировании одна синусоида кодируется некоторым числом идущих подряд положительных и отрицательных единиц, которые участвуют в обработке. Так, при частотах порядка 30-40 Гц и тактах времени, равных 2 мс, таких единиц на период будет 12-15, а переходов через нуль на период 2. Поэтому применение формирователей переходов через нуль уменьшает информационный шум в 6-7 раз в каждом канале и в 36-49 раз после корреляции. Это позволяет съэкономить пять разрядов памяти.

Определенные преимущества вытекают из возможности исключения упраления вибратором. Вибраторы для сейсморазведки представляют собой многотонные конструкции, сложные в обслуживании и транспортировке.

Условный экономический эффект от использования этой трехканальной сейсмостанции на нужных объектах 20 тыс. р в год.

Формула изобретения

Сейсмическая станция, содержащая канал опорного сигнала, включающий последовательно соединенные датчик , опорного сигнала, усилитель и одноразрядный преобразователь аналог код, канал приемного сигнала, включающий последовательно соединенные сейсмоприемники, усилитель и одноразрядный преобразователь аналог 0код и последовательно соединенные коррелятор, накопитель и регистратор, при этом выход каналов приемного источника подключен ко входу коррелятора, отличающаяся

5 тем, что, с целью повышения отнсяиения сигнал-помеха, увеличения глубинности исследований и упрощения конструкции, на выходе каждого канала включено устройство формирования

0 переходов сигнала через нуль, между выходом канала опорного сигнала и коррелятором включено устройство формирования частотного состава вибраций, при этом выход накопителя

5 соединен со входом коррелятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. Патент США № 4064481, кл. 340-155, опублик. 1977 (прото|тип) .