Устройство для исключения импульсной помехи из сейсмического сигнала Советский патент 1982 года по МПК H04B1/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ПОМЕХИ ИЗ СЕЙСМИЧЕСКОГО-СИГНАЛА

1

Изобретение относится к вычислитель ной технике и предназначено для исключения из сейсмических сигналов импульсных помех.

При сейсмической разведке с использованием поверхностных источников возбуждения необходимо производить накапливание принимаемых сигналов для увеличения отношения Полезного сигнала к помехе. Применение дополнительных эффективных помехоподавляющих аппаратных средств может улучшить отношение сигнал/помеха, что позволяет существенно уменьшить число накоплений с сохранением качества получаемого сейсмического материала и тем самым повысить производительность разведочных работ.

Известно шфровое устройство для исключения шума в сейсмических записях, содержащее пиковый детектор и запоми-, нающее устройство для опреде хения минимального коэффициента усиления сигнала в каждом временном интервале, запоминающее устройство для хранения этаЛОННОГО коэффициента усиления для каждого временного интервала и бракующий детектор С .

К недостаткам устройства следует отнести необходимость предварительной настройки устройства, для чего производится ряд предварительных записей, без помех. Так как устройство блокирует прием сигнала во время импульсной помехи в течение определенного интервала времени, то это может привести к дополнительной потере полезной информации, если длительность помехи меньше длительности этого интервала.

Наиболее близким по технической сущ.ности к изобретению является устройство для подселения импульсных помех, содержащее блок уставок порога первоначального входного сигнала, цифровой интегратор, селектор порога, компаратор, логику принятия решений и мультипликатор. В устройстве происходит сравнение характеристики текущей выборки сейсмическо,го сигнала с вычисленной средней характеристикой с заменой текущей характеристики на среднюю, если текущая характеристика сейсмического сигнала превышает среднюю на величину, превосходящу задаваемый порог С 2 J , Недрстатком такого устройства подав ления импульсных помех является необходимость первоначальной установки ожидаемого уровня сигнала в начале записи. Кроме этого, величина средней характеристики сигнала медленно меняется в пр цессе записи, так как усреднение идет по большому интервалу (от начала записи до текущей выборки). В результате , значительные изменения амплитуды полезного сигнала в процессе записи не учитываются при анализе, что может привести либо к искажению сигнала, либо к пропуску помехи. Цель изобретения - повьпиение точ- ности исключения импульсных помех из сейсмического сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок уставок порога, компаратор, выход которого подключен к управляющему входу клю ча, введены стековый запоминающий блок сумматор модулей и блок сдвига, причем вход устройства соединен с первой ячейкой стекового запоминающего блока и с суммирующим входом сумматора Людулей выход которого подключен к информацион ному входу блока сдвига, управляющий вход которого соединен с выходом блока уставок порога, выход блока сдвига подключен к первому входу компаратора, вто рой вход которого соединен j-й ( ячейкой стекового запоминающего блока,и с информационным входом ключа, М-я ячейка стекового запоминающего блока подключена к вычитающему входу сумма ра модулей. Принцип действия изобретения заключается в подавлении импульсных помех при каждом воздействий, включая первое. Выявление и подавление помех основано на свойстве квазистационарности сейсмических колебаний, непрерывно возбуждаемых вибрационным или импульсным источником, в скользящем временном окне. Если импульсная помеха на данном участ ке трассы отсутствует, то сейсмический сигнал близок к стационарному нормальномуцентрированному процессу, для которого всплески сигнала, превьпиающие 3-4 среднеквадратичных отклонения, маловероятны. Присутствие импульсной помехи приводит к превьпиению этого значения, что обнаруживается помехоподавляющими схемами и помеха вырезается. Известно, что среднеквадратическоеотклонениеС нормального центрированного процесса X связано с его средним lio модулю значением X равенством ,76Х,(1) )- Т|х-/ N|IJ где N - число отсчетов в скользящем окне; начальный отсчет окна. Поскольку вычисление X аппаратно реализуется значительно проще, чем вычисление 6, то в предлагаемом устройстве оценивается именно эта характерисЦ тика. Алгоритм подавления помех в предлагаемом устройстве описьшается соотношениемесли /X.,- / S X К, то Xgbix-Va) если /Xj / Х- К, , где Х| - текущий отсчет сейсмического сигнала; , в частном случае j N/2; 5( среднее по модулю значение; К - коэффициент порога ; X tLbix значение отсчета, подаваемое в цифровой интегратор для накопления. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство содержит стековый запоминающий блок 1, сумматор 2 модулей, блок 3 сдвига, блок 4 уставок порога, компаратор 5, ключ 6. Выход ключа 6 является выходом устройства. Устройство функционирует следующим образом. Просмотр выборок сигнала в скользящем окне осуществляется с помощью стекового запоминающего блока емкостью N, слов. Перед записью в его первую ячейку очередного операнда осуществляется сдвиг вправо на один шаг всех хранимых операндов, а содержимое последней ячейки (номер N ) выталкивается, если стек заполнен. Считывание данных может про- , изводиться из первой, последней (номер М) и из средней (номер j ) ячеек, где Ы в частном случае j N/2. Сумматор 2 модулей осуществляет вычисление и хранение суммы модулей операндов стекового запоминающего блока по алгоритму S.S-/yw/ /VW,(4) 5 -новая сумма модулей после пр талкивания стека; -сумма до проталкивания; -содержимое последней ячейки стекового ЗУ до проталкивания . - содержимое первой ячейки посл проталкивания. Блок 3 сдвига производит сдвиги информации вправо и влево, тем самым осуществляя умножения и деления, пропорциональные степени 2. Блок 4 уставок порога служит для задания оператором вручную или автоматически константы К. Компаратор 5 сравнивает амплитуды порога, подаваемого на первый вход, и редактируемого отсчета, подаваемого на второй вход. Выходной сигнал компарато ра указывает на вьшопнение или невыпол нение неравенств (3). Ключ 6 в зависимости от сигнала ко паратора 5, подаваемого на первый вход либо пропускает без искажений редактируемый отсчет трассы, подаваемый на его второй вход, либо выдает на выходе ноль. Перед началом работы посредством ока 4 уставок порога задается требуе мое значение константы порога. При работе сейсморегистрирующей си темы с поступлением сигналов первого возбуждения начинают работать помехо- подавляющие схемы. Пусть к моменту поступления на вход накопителя очередно го отсчета Хуу, сейсмического сигнала стековое запоминающего блока заполнено отсчетами и в сумматоре 2 модулей хранится сумма модулей отсчетов, записанных в стековом запоминающем блокеyy.;f (5) Отсчет Хуу,.ц , записанный в последне ячейке стекового запоминающего блока, подается на вычитающий вход сумматора 2 модулей, который производит его- . вычитание, с -с1чi Vn-Ы Затем после сдвига на одну ячейку; всей информации запоминающего блока стекового значение Хуу, записывается в первую ячейку памяти, а его модуль подаётся на суммирующий- вход сумматора 2 модулей, где осуществляется его прибавление км/19Новое значение суммы модулей после сдвига на один о.тсчет окна равно , (е) fx,, Jtuwy.) Это число поступает на информационный вход блока 3 сдвигов, который производит сдвиг числа вправо, соответствующий делению на N , и сдвиг влево, соответствующий умножению на К, где М - длина стекового запоминающего блока 1, а К - коэффициент порога, зйдаваемый блоком 4 уставок порога. Тем самым на выходе блока 3 сдв1Пов образуется число КХ , которое поступает на первый вход компаратора 5. На второй вход компаратора 5 из средней ячейки стекового запоминающего блока 1 подается модуль редактируемого отсчета, / у : /, И компаратором 5 производится сравнение значений/Xj/ и Кх - Сигнал результата сравнения с выхода компаратора 5 поступает на первый вход ключа 6, на второй вход которого подается величина отсчета Х . Если сигнал результата сравнения свидетельствует о том, /X.j/7-ICX, то такой отсчет воспринимается как импульсная помеха и с выхода ключа 6 снимается нулевое значение ( Xg,.. О). Если , , КХ J /Xj , то значение отсчета Xj считается содержательным и передается на выход устройства для дальнейщей обработки. С поступлением на вход устройства следующего отсчета сейсмического сиграла Xjyif рассмотренный цикл работы накопителя повторяется. Применение изобретения позволяет исключать импульсные помехи в процессе записи без предварительной настройки устройства подавления шума при значительном изменении амплитуды сейсмического сигнала в процессе записи. Формула изо.бретения Устройство для исключения импульсной помехи из сейсмического сигнала, содержащее блок уставок порога, компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повыше11ия точности, в него введены стековый запоминающий блок, сумматор модулей и блок сдвига, причем вход устройства соединен с первой; ячейкой стекового запоминающего блока и с суммирующим входом сумматора модулей, выход которого подключен к И ормаш1онному входу блока сдвига, управлтощий вход которого соеди- нен с выходом блока уставок порога, выход блока сдвига подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с -и ( Ы/2) ячейкой стекового запоминающего блока и с информационным входом ключа, К -я ячейка стё94

Вмод 19 кового запоминающего блока подключена к вычитаюшему входу сумматора модулей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США NJ 3924260, кл. 340/15.5, опублик. 1975. 2.Патент США № 3894222. кл. 235/151, 3, опублик. 1975 (прототип).