Оптический дифракционный преобразователь сейсмограмм Советский патент 1981 года по МПК G01V1/32 

Изобретение относится к техничес ким средствам сейсморазведки и може быть использовано при проведении сейсмических работ в нефтеносных и рудных районах, а также на море. Известен элекуронно-лучевой регистратор Разрез, который обеспечивает при непрерывном морском профилировании преобразование сейсмических сигналов многоканальной прие ной установки в изображение временн го разреза. Регистратор содержит усилители, фильтры, коммутатор, эле роннолучевые трубки (ЭЛТ) и накопитель на фотослое 1Однако в рассматриваемом устройс ве формируется временной, а не глубинный разрез, так как отсутствует устройство ввода скоростей распрост ранения сейсмических волн, а также не выполняется дифракционное преобразование сигналов, учитывающее сей мический снос в плоскости изображения. Известно также устройство для автоматического построения сейсмических разрезов, содержащее блок воспроизведения (ввода), блок построения изохрон дифракции в виде ЭЛТ и счетнорешающего блока, передающую ЭЛТ, блок вывода изображения разреза в виде приемной ЭЛТ 2. Недостатком данного устройства является необходимость многократного воспроизведения .одной или нескольких сейсмограмм со скоростью, значительно превышающей CKOpocVb записи для обеспечения стабильного изображения на выходе устройства.. При этом возникают частотные искажения сейсмических сигналов. Счетно-решающее устройство для построения изохрон дифракции на экране ЭЛТ должно содержать генератор круговых разверток, радиус которых увеличивается в соответствии с .глубиной отражающих горизонтов. При этом яркость луча круговых разверток, соответствующих различным каналам приег ной установки, должна быть равномерной по всему экрану. Однако это условие трудно выполнимо на практике вследствие неоднородности покрытия люминофора и дефокусировки луча при больших углах отклонения., Кроме этого, в данном устройстве не предусмотрена возможность фильтрации изохрон дифракции по направлению.

Для изменения режима обработки требуется возобновлять процесс воспроизведения магнитограмм, что увеличивает время обработки.

Наиболее близким к предлагаемому является голографическое оптикомеханическое устройство для построе,ния сейсмических разрезов, содержащее источник света, носитель исходной информации в виде фототранспаранта, закрепленного на подвижной рамке, конический дифракционный преобразователь, секторную диафрагму, считывающий объектив, фотонакопитель, который перемещается синхронно с подвижной рамкой носителя ис ходной информации f lОднако в известном устройстве имеется необходимость представления исходного сейсмического материала в едином формате рамки носителя информации, ограниченном размерами ко1шческогХ5 дифракционного преобразователя.- Устройство содержит два динамических узла смещения фототранпаранта и фотонакопителя,.требующие, -стабилизации и синхронизации. Кроме того, в известном устройстве отсутствует возможность ввода различных значений средних и переменных значений скоростей волн в среде за счет изменения радиусов волновых фронтов, считываемых с конического дифракционного преобразователя Учет скоростных зависимостей осуществляется на отдельном устройстве

Целью изобретения является расширение .функциональрз1х возможностей устройства за счет ввода функции скорости волн в среде, повышение его надежности, .экономичности, а также качества и разрешающей способности дифракционных преобразователей сейсмической записи.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическом дифракционном преобразователе сейсмограмм, содержащем носитель исходной информации конический дифракционный преобразователь,. сектор1гую диафрагму.

считывающий объектив .и фотонакопитель, носитель исходной информации выполнен в виде автономного экрана, мехщу которым и коническим дифракционным преобразователем введены объектив и полупрозрачный дифракционный экран со щелевой диафрагмой, причем конический-дифракционный преобразователь, секторная диафрагма и считывающий объектив установлены на подвижной вдоль горизонтальной оси платформе, а бчйтывающий объектив снабжен трансфокатором.

На чертеже показана оптическая схема дифракционного преобразователя.

Оптический дифракционный преобразователь (,ОДП) содержит автономный экран ввода информации 1, объектив 2, полупрозрачный диффузионный экран 3, щелевую диафрагму 4, расположенную вдоль оптической оси конического дифракционного преобразователя ( КДП 5, перед которой установлены секторная диафрагма 6 и считывающий объектив 7 с трансфокатором 8, закрепленные в стойке 9, а также фотонакопитель 14. Элементы 3-9 устройства закреплены на подвижной платформе 10 с гайкой II, в которую пропущен винт

12, соединенный с валом электродвигателя 13.

ОДП работает следующим образом. На автономном экране ввода информации 1 размещается изображение массива сейсмограмм в виде фотокопии или спроектированного изображения фототранспаранта. Объектив 2 считывает изображение сейсмограммы с экрана I и проектирует его на полупрозрачный диффузионный экран 3 таким образом, чтобы нулевая отметка момента взрыва сейсмограмм находилась в вершине конического дифракционного преобразователя 5, а ось времен сейсмограмм располагалась вдоль щелевой диафрагмы 4. Объектив 2 имеет возможность перемещаться вдоль своей оси, например с помощью сменных колец. Это дает возможность изменять коэффициент оптического .преобразования ( увеличения или уменьшения) считываемого транспаранта на полупрозрачном диффузионном экране 3. Изображения сейсмических сигналов, расположенные вдоль щелевой диафрагмы- 4, преобразуются в КДП 5 в изображения концентрических полуокружностей ( фронтов дифрагированных волн), которые через

5

секторную диафрагму 6 считываются объективом 7 и проецируются на фотопленку накопителя 14. С помощью элекродвигателя 13, винта 12 и гайки 11 подвижная платформа 10 перемещается в направлении горизонтальной оси х. При этом в щелевую диафрагму 4 поочередно попадают изображения всех трасс преобразующего массива сейсмограмм, сфокусированные на полупрозра ном диффузионном экране 3. Одновремено их дифракционные изображения, сформированные в- КДП 5, запечатляются и суммируются, на фотопленке фотонакопителя 14, где формируется изобр жение сейсмического разреза голографического типа. Секторной диафрагмой 6 задаются параметры направленной фильтрации изображения. Режим фотонакопления изображения подбирается регулировкой диафрагм объективов 2 и 7 а также скоростью движения подвижной платформь 10,и количеством циклов накопления.

Необходимым условиями построения сейсмического изображения являются введение функции скорости волн в среде и равенство вертикального и горизонтального масштабов изображений. В ОДП значение средней скорости() сейсмических волн в среде задается с учетом перечисленных условий по. формуле

Г-2 ,K,(F),

гдеЛх - расстояние между приемниками по профилю. Ох -расстояние между трассами

на изображении с.ейсмограммы спроектированном объективом 2 на полупрозрачный диффузионный экран 3,

VP - скорость развертки по времени сигналов на преобразуемой сейсмограмме: К - коэф(|мциент оптического

преобразования объектива 2, К2(Р) коэффициент оптического преобразования считывающего . объектива 7 с трансфокатором 8. . Ввод различных значений производится трансфокатором 8 без изменения коэффициента К2. При этом меняется масштаб изображения разреза по вертикальной оси X 3 масштаб i;o оси ) остается неизменным. Если V (z) есть функция глубины Z, то дифракционное преобразование произйодится пос..11ойно в пределах произвольно

3«

выбранных интервалов постоянных значений функции, аппроксимирующей заданную скоростную зависимость. При правильном выборе в оптическом дифракционном преобразователе гиперболические оси синфазности отраженных и дифрагированных волн фокусируются в точки мниь«11х пунктов взрыва и дифракции.

Если в исходные сейсмограммы внети кинематические .поправки, оптический дифракционный преобразователь трансформирует их в изображения разреза с учетом средней скорости и сейсмического сноса в метрической плоскости изображения. При этом сохраняются динамические особенности среды.

Разрешающая способност ОДП регулируется в широких пределах путем изменения коэффициента оптического преобразования К объектива 2. При этом размер изображения транспаранта, проектируемого на полупрозрачный диффузионный зкран 3, может быть произвольно увеличен, что позволяет преобразовывать самые слабые сигналы, записанные с минимальными временными промежутками на преобразуемой сейсмограмме.

Предлагаемое изобретение обеспечивает при обработке данных сейсмических исследований в отличие от известных устройств этого типа автоматическое дифракционное.преобразование сразу большого массива сейс)Ических данных в изображение глубинного разреза с высоким быстродействием и минимальными потерями исходной информации. Быстродействие определяется временем экспозиции пленки в фотонакопителе. Если на экспозицию одной преобразованной в оптическом дифракционном преобразователе трассы, требуется 1/50 с, то массив сейсмограмм, состоящий из 1000 трасс, будет преобразован за 20 с + время считывания трасс (20 с + время проявлений пленки и подготовительные операции (30 мин) 30 мин 40 с,из которого время чистого преобразования составляет 40 с. Одна сейсмограмма, зарегистрированная 24-той канальной станцией, длительностью 5 с при динамическом диапазоне 70 дБ, верхней частото) спектра 120 Гц и шаге дискретизации ЛгЬ 2 мс, содержит 66-ю бит информации. 1000 трасс сейсмограммы 7 содержат 27,510 бит информации. Для дифракционного преобразования этого количества .информации в ЭВМ потребуется оперативная память не меньшего объема, в то же время oneративная память, например БЭСМ-6 составляет всего 45-10 бит. Быстродействие оптической системы ОДП в пересчете на скорость работы цифровой мапшны оценивается в 10 операций в 1 с, что в миллион раз быстрее, чем в самых современных ЭВМ. . Улучшение качества сейсмических исследований производится за счет повышения отношения сигнал/помеха, многократного суммирования на фотослое, применения направленной фильт рации. Дифракционного .преобразования и. перебора значений средней ско рости. Повьшение экономической эффекти ности При обработке имеющихся .сейс ческих данных происходит за счет использования дешевых оптических систем и фотонакопителя,- заменяюпщ и превосходящих оперативную память .ЭбМ. Исходная информация, вводимая в ОДП, может быть представлена в любо графическом виде или в виде любого, проекционного свето-теневого, черно белого.или цветного изображения произвольного формата. Формула изобретения Оптический дифракционный.преобразователь сейсмограмм, содержаиц1й носитель исходной информации, конический дифракционный преобразователь, секторную диафрагму, считывающий объектив и фотонакопитель, отличающийся тем, что, а целью расширения функциональных возможностей устройства, повышения его надежности, экономичности, .а также качества и разрешающей способности изображения, носитель исходной информации выполнен в виде экрана, между которым и коническим дифракционным преобразователем введены объектив и полупрозрачный диффузионный экран со щелевой диафрагмой, причем конический-дифракционный преобразователь,.секторная диафрагма и считывающий объектив установлены на подвижной вдоль горизонтальной оси платформе, а считывающий объектив снабжен трансфокатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Морские геофизические исследования. Сб.статей. Под ред.Я.П. Маловицкого, М., Недра, 1977, с.129131. 2.Авторское свидетельство СССР . № 1.95144, кл. G01 V 1/28, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР К525368, кл. GOI V 1/28, 1975 (прототип).