Система управления вибрационным источником сейсмических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G11B15/00 

1

Изобретение относится к сейсморазведке и может быть использовано для управления вибрационными источниками сейсмических сигналов, преимущественно электрогидравлическими, применяемыми при сейсморазведке на нефть и газ.

Известны системы управления вибрационными источниками сейсмических сигналов, содержащие программное устройство, подключенное к преобразователю код-частота, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, соединенного с одним из входов суммирующего усилителя, управляющего работой электрогидравлического усилителя, а также датчики обратных связей, подключенные к соответствующим детекторам датчиков обратных связей, выходы которых подключены к другим входам суммирующего усилителя, и генератор синусоидального напряжения для запитки датчиков.

Работа указанных систем управления происходит следующим образом,

При запуске вибрационного источника преобразователь код-частота CMtтемы управления начинает вырабаты вать импульсную последовательность из которой с помощью цифроаналогового преобразователя формируется сигнал управления вибрационным источником. Сигнал управления обычно

10 представляет собой переменное напря жение синусоидальной фор)«1 с частотой, изменяющейся вовремени по линейному закону.

Сигнал управления через суммирую

IS щий усилитель поступает на вход электрогидравлического усилителя, приводящего в действие гидравлический дополнительный механизм возбудителя вибрации. Возникающее силовое воз20действие через излучающую Нлиту eoav будителя вибрации прикладывается к грунту, возбуждая в нем сейсмическую волну. Сигналы датчиков обратных связей расположенных на электрогидравличес ком возбудителе вибрации, поступают на вход суммирующего усилителя нереэ соответствующие детекторы вмест с синусоидальным сигналом управлени обеспечивая тем самым рабочий режим электрогидравлического возбудителя вибрации. Генератор синусоидального напряжёния используется для запитки датчиков обратных связей 13. Недостатком описанных систем управления вибрационными источниками сейсмических сигналов является слож ность, заключающаяся в наличии цифроаналогового преобразователя. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система управления вибрационным источникомсейсмических сигналов. Вибрационный источник содержит электрогидравлический возбудитель вибрации, состоящий из электрогидравлического усилителя и соединенного с излучающей плитой гидравличе кого исполнительного механизма с расположенными на них датчиками обратных связей, а также содержит сис тему управления, включающую в себя последовательно сдединенные Кварцевый генератор, программное устройство, преобразователь код-частота, формирователь управляющего сигн ла в виде цифроаналогового преобразователя, суммирующий усилитель, подключенный ко входу электрогидрав лического усилителя, а также генера тор синусоидального напряжения для запитки датчиков обратных связей, детекторы обратных связей, сигнальные .входы которых подключены к ВЫХО дам датчиков обратных связей, а выходы - к входам суммирующего усилителя. Работа источника и его системы управления аналогична работе рассмотренных ранее источников с элект рогидравлическим возбудителем вибрации и происходит следующим образо В исходном состоянии датчики обратных связей устанавливают в рабочее положение электрогидравлическую систему вибратора. При запуске вибратора с помощью кварцевого генератора, преобразователя код-частота и цифроаналогового преобразователя формируется сигнал управления, пapa eтpы которого заданы в программном устройстве, Сиг нал управления вместе с сигналами обратных связей поступает на вход суммирующего усилителя, который приводит к действие электрогидравлический усилитель вибрационного источника 21. Недостатком описанной выше системы управления является сложность устройства, заключающаяся в наличии цифроаналогового преобразователя и формирователя синусоидального сигнала управления. Цель изобретения - упрощение конструкции системы управления и повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в системе управления, содержащей кварцевый генератор и программное устройство, подключенные к преобразователю код-частота, соединенному с входом формирователя управляющего сигнала, выход которого подключен к одному из входов суммирующего усилителя, соединенного с входом электрогидравлического усилителя, а также генератор синусоидального напряжения, подключенный к датчикам обратных связей, выходы которых через соответствующие детекторы подключены к другим входам суммирующего усилителя, формирователь управляющего сигнала выполнен в виде двух идентичных делителей импульсов, сумматора импульсов и синхронного детектора, вход которого подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, выход - ко входу суммирующего усилителя, а управляющий вход - к выходу одного из делителей, импульсов вход которого соединен с выходом сумматора импульсов, входы которого подключены к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота, вход другого делителя импульсов подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - ко входу генератора синусоидального напряжения. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемой системы управления, на фиг.2 - 7 диграммы напряжений, поясняющие работу формирователя управляющего сигнала. Устройство содержит кварцевый генератор 1 и программное устройство 2, подключенные к преобразователю 3 код-частота, выход которого подключен к одному, из входов сумматора k импульсов, другой вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 1, два идентичных делителя 5 и 6 импульсов, вход первого из которых соединен с выходом кварце вого генератора 1, а выход - со входом генератора 7 синусоидального напряжения, вход второго делителя импульсов соединен с выходом сумматора А импульсов, а выход - с управляющим входом синхронного детектора 8, выход генератора 7 синусоиадал ного напряженияД подключен к сигнальному входу синхронного детектора 8, выход которого подключен к одному из входов суммирующего усилителя 9 нагруженного на электрогидравлический усилитель 10, расположенный на инерционной массе П гидравличес кого исполнительного механизма 12, на котором расположены датчики 13 и обратных связей, подключенные к генератору 7 синусоидального напряжения и к другим входам симмутирующего усилителя 9 через детекторы 15 и 16. Устройство работает следующим образом. Кварцевый генератор 1 генерирует высокостабильную импульсную последовательность с частотой У (фиг.2), которая поступает на вход делителя 5 импульсов с коэффициентом деления N. При этом на выходе делителя 5 образуется импульсная последователь ноеть с частотой f -rr-(фиг.); Генератор 7 синусоидального напряжения использует эту импульсную последовательность для формирования синусоидального напряжения датчиков Уд (фиг.5) той же частоты. Формирование синусоидального сигнала постоянной частоты f не представляет трудности. В качестве такого формирова теля может быть использован высокодобротный резонансный усилитель.

Кроме тонастроенный на частоту г

го, при необходимости полученное нанапряжение может быть отфильтровано,. С выходов датчиков 13 и обратных связей синусоидальные напряжения ид с амплитудой, пропорциональной перемещениям распределительного золотника электрогидравлического усилителя 10 и инерционной массы 11 гидравлического исполнительного ме ханизма 12, поступают на входы детекторов 16 и 15 соответственно. На выходах этих детекторов при этом

4(t).

8 этом случае частоты сигналов на сигнальном входе (фиг.5) и на управляющем входе (фиг.6) синхронного детектора 8 не совпадают, и на его выходе образуется переменное напряжение Uvjnp, синусоидальной-формы (фиг.7) с частотой fj(t), равной разности частоты f и ) сигналов на выходе детектора 8. 5 образуются сигналы обратных связей, которые поступают на вход суммирующего усилителя Э, обеспечивая тем самым, рабочий режим электрогидравлического усилителя 10 и гидравлического исполнительного механизма 12. На вход синхронного детектора 8 поступает синусоидальное напряжение с выхода генератора 7 а на управляющий вход поступает считывающий импульс с выхода делителя 6, имеющего также коэффициент деления N. Перед началом работы, т.е. когда преобразователь 3 код-частота не вырабатывает импульсы, на вход делителя 6 поступают лишь импупьсы кварцевого генератора 1 частотой V , а на выходе образуется импульсная последовательность с частотой в данном случае равной частоте синусоидального напряжения запитки датчиков обратных связей 13 и Ш. Пос.кольку частоты сигналов на входах (Синхронного детектора В одинаковы, то на его выходе образуется постоянное напряжение равное нулю. После запуска вибрационного источника преобразователь 3 код-частота начинает вырабатывать импульсную последовательность с линейно изменяющейся частотой w(t), пропорциональной мгновенному значению частоты F(t) управляющего сигнала, информация о котором заложена в программном устрбйст ве 2. Пусть, например W(t)NF(t). Сумматор 4 импульсов суммирует импульсные последовательности кварцевого генератора 1 (фиг,2) и преобразователя 3 код-частота и подает результирующую импульсную последовательность с частотой fn (t) V)t w(t) (фиг.З) на вход делителя 6, на выходе которого образуется импульсная последовательность, с частотой (фиг,6) в данном конкретном случае Mt).fa(t)-f,(t).Mvdtl... t)N Y . . N N N ) т.е. частота сформированного синхрон ным детектором 8 синусоидального нап ряжения в точности равна мгновенному значению частоты управлящег сигнала, параметры которого заданы а программном устройстве 2. Полученное таким образом синусоидальное напряжение используют для управления вибрационным источником сейсмических сигналов. Введение дополнительных делителей 5 и 6 импульсов, сумматора импульсов синхронного детектора 8 позволяет осуществить формирование синусоидального сигнала управления с линейно изменяющейся во времени частотой путем преобразования переменного напряжения, используемого длязащиты датчиков обратных связей о При этом достигается упрощение за счет исключения сложного цифроаналогового преобразователя, содержащего прецизионные элементы, а дополнительно вводимые устройства являются относительно простыми и выпускаются промышленностью в микросхемном исполнении. Кроме того,.формируемый таким способом синусоидальный сигнал управления имеет весьма незначительную дискретность и высокую точность аппроксимации, которые определяются частотой синусоидального напряжения запитки датчиков. Например, при частоте кГц формирование сигнала управления с частотой Гц осуществляется с дискретностью 1000 отсчетов на период При такой аппроксимации гармонические составляющие синусоидального сигнала управления практически отсутствуют . Изобретение отличается более простой конструкцией за счет замены цифроаналогового преобразователя и в связи с этим сокращения количества комплектующих, а также позволяет формировать сигнал управления с меньшим 9 58 содержанием гар онических составляющих, что повышает качество получаемой сейсмической информации. Формула изобретения Система управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащая кварцевый, генератор и программное устройство, подключенные к преобразователю код-частота, соединенному с входом формирователя управляющего сигнала, выход которого подключен к одному из входов суммирующего усилителя, соединенного с входом электрогидравлического усилителя, а также генератор синусоидального напряжения, подключенный к датчикам обратных связей, выходы которых через соответствующие детекторы подключены к другим входам суммирующего усилителя, о т л и ч-а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности управления, формирователь управляющего сигнала выполнен в виде двух идентичных делителей импульсов, сумматора импульсов и синхронного детектора, вход которого подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, выход - ко входу суммирующего усилителя, а управляющий вход - к выходу одного из делителей импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора импульсов, входы которого подключены к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота, вход другого делителя импульсов подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - ко входу генератора синусоидального напряжения Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3979715, кл.,5, опублик.1976. 2.Composite Manual Servo Hydraulic Unit Model SH /210A 387910-701 M, TEG-243CE, Electro Technicals Division, Geosource, Inc, Houston, Texas, 1976 (прототип).

Фиг.г

Фиг.1