Устройство управления источниками упругих волн Советский патент 1985 года по МПК G01V1/04 

19 Устройство относится к области сейсмрразведки и слуяотт для управления одним или несколькими источника.ми упругих волн. Известно устройство управления пневмоисточниками типа ПИ-1В. Это устройство имеет реле запуска, два канала управления , резисторно-емкост ную задержку по одному каналу управления, кбнденсаторы и электронные коммутирующие ключи. Данное устройство работает следующим образом: реле запуска открывает электронный коммутирующий ключ первого канала и одновременно начинает работать резисторно-емкостная задержка второго канала. Предварительно заряженные конденсатор первого канала через электронный коммутирующий ключ подключается к обмоткам электромагнитного клапана. Через время, заданное резисторно-емкостной задержкой, открывается второй ключ, и другой предварительно заряже ный конденсатор через этот ключ подключается к обмотке второго электромагнитного клапана Cl . Точность, стабильность и надежность управления пневмоисточниками в этом устройстве невысоки из-за использования в схеме механических элементов управления и резисторноемкостных элементов задержки, характеристики которых сильно зависят от температуры. Кэвестно устройство управления источниками сейсмических волн, пред назначенное для последовательного управления пневматическими источник ми упругих волн и содержащее мульти вибратор и счетчик импульсов для ор ганизации периодичности интервалов времени возбуждения сейсмических волн, электронный коммутатор, одновибратор, триггеры и исполнительные устройства С2 и. Данное устройство работает следу ющим образом. Сигнал запуска от внешнего устро ства запускает задающий генератор (мультивибратор), выход которого соединен со входом счетчика импульс После заполнения счетчика с его выхода на коммутатор поступает сигнал и запускает последний. Коммутатор в определенной последовательности запускает одновибраторы, вырабатывающие сигналы наперед заданной дли тельности и служащие элементами задержек. Через время, определенное задержками, опрокидываются триггеры, входы которых соединены с выходами одновибраторов, а с выходов триггеров управляющие сигналы поступают на исполнительные устройства. Исполнительные устройства, в свою очередь, управляют электромагнитными клапанами. Происходит срабатывание пневмоисточников в заданной последовательности. После срабатывания источников триггеры возвращаются в исходное состояние, и схема ждет следующего сигнала запуска. Для увеличения времени задержек одновибраторы могут соединяться последовательно. К исполнительному устройству может подключаться несколько клапанов пневмоизлучателей, однако время задержки будет общим для всех излучателей подгруппы. Недостатками этого устройства являются невысокая стабильность временных характеристик устройства, обусловленная использованием в цепях задержеж резисторно-емкостных элементов ,, а также тем, что коррекция времени задержки производится время от времени. Из известных наиболее близким является устройство управления сейсмоисточниками З. Основными узлами этого устройства являются источники упругих импульсов с.клапанами, силовыми ключами, разрядными конденсаторами; панель управления, кварцевый генератор, датчик, блоки памяти, дешифратор, промежуточные .-блоки, блок индикации, блок записи, источник кварцованных импульсов,,счетчик импульсов, источники командных импульсов и ряд других согласующих и буферных узлов и схем. Одной из основных проблем при управлении сейсмоисточниками и, в частности, пневмоисточниками упругих импульсов является то, что от момента подачи сигнала на возбуждение источника и моментом появления упругого импульса проходит некоторое время. В известном устройстве это время названо время срабатывания источника. Это время срабатыван1 я для разных пневмоисточников одной и той же конструкции разное и заметно зависит от технологических разбросов на па3раметры отдельных узлов, например, электромагнитных реле, рневмоусилителей, различных дросселирующих редуцирующих элементов. Мало того, это время не стабильно , и в процессе работы оно может зависеть от давления воздуха в трубопроводах, влажности воздуха, заглублений источника и пр. Следует иметь в виду, что. источник работает непрерывно по нескольку часов. Поэтому, если определить время срабатывания источника один раз и пользоваться им без коррекции, то из-за его ухода нельзя получить требуемую степень синхронизации для группЬ работающих источников. Это приведет к потерям излученной мощности. Группа источников содержит от 4 до 60 источников. Высокая степень синхронизации требуется также при запуске каждого источника со строго заданной (расчетной) задер жой для получения упругого импульса с необходимой спектральной характеристикой. В этом устройстве на каждый -канал то есть каждый источник упругого импульса, предусмотрен свой блок памяти. Перед началом работы рядом вспоноготельньпс операцийопределяется время срабатывания для каждого источника и заносится в свой блок памяти. В процессе работы после подачи командного импульса начинает заполняться двоичный счетчик импульсов и код его содержимого с помощью дешифратора и схем равнозначности срав нивается с кодом числа, записанного в блоке памяти.соответствующего канала. При юс равенстве -йодаетея сигнал на возбулздение соответствующего источника упругих импульсов. Содержимое блока памяти в дальнейшем не меняется, хотя уплывание времени срабатьшания источника очень вероятно. При необходимости регулировать спектр излучаемого упругого импульса нужно выполнить две предварительные операции. Необходимо вновь определит время срабатьшания для каждого источника, затем по расчетным временам задержек включения источников определить новое содержание каждого блока памяти и установить его. При наличии нескольких десятков источников все эти предварительные 8 процедуры занимают значительное время. Цель изобретения состоит в том, чтобы расширить функциональные возможности устройства управления источниками упругих импульсов и при этом упростить его и упростить работу оператора с устройством, уменьшить объем перерабатываемой им информации. Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления источниками упругих волн, содержащее панель управления, кварцевый генератор, датчик и источник упругих волн, введены генератор блокировки, реверсивный счетчик, вычитающий счетчик, триггер блокировки, триггер + ДТ, триггер - Л Т, вспомогательный триггер, четыре элемента 2И-НЕ и элемент 2-2И-НЕ, причем вход генератора блокировки соединен с выходом пульта управления, S входом, триггера блокировки и S входом вспомогательного триггера, прямой выход соединен со входом R триггера + dT и первым входом второго элемента 2И-НЕ, а инверсный выход .соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ, у которого второй вход соединен с выходом вспомогательного триггера, а выход соединен со входом S триггера - йТ, R вход последнего соединен с датчиком и вторым входом второго элемента 2И-НЕ, выход последнего соединен со входом R вспомогательного и входом S триггера + ЛТ, чей выход соединен с, первым входом элемента 2-2И-НЕ, а первьм вход последнего соединен с выходом триггера блокировки и через первый элемент 2И-НЕ со входом -1 вычитающего счетчика, у которого выход соединен с источником.упругих волн и входом R триггера блокировки, а информационные входы подключены к разрядным выходам реверсивного счетчика, при этом вход +1 соединен с выходом элемента 2-2И-НЕ, а вход -1 через четвертый элемент 2И-НЕ соединен с выходом триггера - ДТ. Предложенное устройство позволяет автоматически, с учетом изменения времени срабатывания источника, обеспечивать появление упругой волны в строго определенный момент времени.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы .состояний некоторых узлов устройства

Устройство содержит панель 1 управления; генератор 2 блокировки, вырабатывающий импульс, длительность которого заведомо больше времени срабатывания источника упругих волн в дальнейшем показано, что длительностью импульса этого генератора необходимо управлять кодом или напряжением; в простейшем случае это может быть известный в технической литературе фантастрон; триггер 3 блокировки; триггер 4 +дТ; вспомо-. гательный триггер 5; триггер 6 -4Т; кварцевый генератор 7; элемент 8 2-2И-НЕ; реверсивный счетчик 9; вычитающий счетчик 10; элементы 11-14 узел 15 установки, включающий в себя элементы, обеспечивающие перезапись содержимого реверсивного счетчржа в вычитающий счетчик и установку в О реверсивного счетчика; может быть выполнен, например, на двух одновибраторах с соответствующими цепями запуска; источник 16 упругих волн, например пневмоисточник; датчик Г/, вырабатывающий импульс ь момент появления упругой .волны; командный импульс 18 с панели управления; импульс 19 генератора блокировки; импульс 20 триггера блокировки; ш 1пульс 21 с выхода вычитающего счетчика, являющийся импульсом возбг/ждения источника упругой 16 волны; импульс 22 датчика, фиксирующего момент появления упругой волны; импульс 23 триггера 4, ЛТ; импульс 24 датчика при увеличении времени срабатывания источника; импульс 25 триггер - ЛТ.

В исходном состоянии -от панели 1 управления на блокирующий генератор 2 может поступать код или напряжение определяющее длительность вырабатываемого им импульса. Триггер 3 блокировки, триггер 4 + ДТ, вспомогательный триггер 5 и триггер 6 - ЛТ находится в О состоянии. Кварцевьй генератор 7 непрерывно работает. Элемент 8 2-2И-НЕ закрыт. Реверсивный счетчик 9 в состоянии О, а вычитающий счетчик 10 Содержит некоторое число. Элементы 2И-НЕ 11-14,закрыты, узел 15 установки, источник 16 уп ругой волны и датчик 17 в бездействи

Устройство должно автоматически совместить во времени задний фронт импульса 19 генератора 2 блокировки с импульсом от датчика 17, сигнализирующего появление упругой волны, йри любых изменениях времени срабатывания источника, т.е. времени от момента подачи сигнала 21 на возбуждение источника до появления сигнала 22 от датчика 17.

При поступлении командного импульса 18 от панели 1 управления запускается генератор 2 блокировки. С его прямого выхода подается разрешающий потенциал на элемент 12 2И-НЕ. Одновременно опрокидывается триггер 3 блокировки и вспомогательньш триггер 5. Триггер блокировки разрешает поступление счетных импульсов от кварцевого генератора 7 через элемен 8 2-2И-НЕ на суммирующий вход +1 реверсивного счетчика 9 и через элемен

112Й-НЕ на вычитающий вход - вычитающего счетчика 10. В моментопустошения вычитающего счетчика 10 подается сигнал21 на в.озбуждение источника 16 упругих волн. Одновременно триггер 3 блокировки по входу R устанавливается в О состояние. Как только возникает упругая волна, датчик 17.Подает импульс 22, который, пройдя через подготовленньм элемент

122И-НЕ на S вход триггера , установит последний -в 1 состояние. Элемент 8 2И-НЕ вновь открывается, разрешая поступление счетных импуль- сов на. вход +1 реверсивного счетчика Одновременно выходным импульсом элемента 12 2И-НЕ 12 вспомогательный триггер 5 возвращается в исходное состояние.

Зар,ним фронтом импульса 19 генератора 2 блокировки по входу R триггер + дт переводится в исходное О состояние. Элемент 8 2-2И-НЕ закры.вается, и подача счетных импульсов прекращается. Одновременно сигналом от узла установки происходит перезапись содержимого реверсивного счетчика 9 в вычитающий счетчик 10 с последующей установкой реверсивного счетчика 9 в О состояние.

Из рассмотрения временных диаграм на фиг. 2 видно, что в следующем цикле содержимое вычитающего счетчика увеличилось на время + ДТ Т4 - ТЗ. Следовательно, импульсы 21, 22 сдвинутся во времени на этот интервал 79 времени. Результатом будет совпадение заднего фронта импульса 19 с импульсом 22 датчика 17. Если по каким-либо причинам время срабатывания источника, т.е. интервал времени ТЗ-Т2 увеличится до значения Т5-2, то содержимое вычитающего счетчика должно уменьшиться, вновь приведя импульс датчика к заднему фронту импульса 19. Происходит подстройка следующим о б раз ом.. По командному импульсу 18 происходит, как и в предыдущем случае, опрокидывание триггера 3 блокировки и вспомогательного 5 и опустошение вычитающего счетчика 10. Задним фронтом импульса 19 через подготовленный триггером 5 элемент 13 2И-НЕ по входу S опрокидывается триггер -4Т. Открывается элемент 14 2И-НЕ и счетные импульсы поступают на вход -1 реверсивного счетчика 9. При появлении сигнала 24 от датчика 17 триггер - ДТ по входу R устанавливается в О состояние. Элемент 14 2И-НЕ закрывается, и уменьшенное содержимое ревер сивного счетчика по сигналу узла 15 установки переписывается в вычитающий счетчик 10. Затем происходит установ ка в О реверсивного счетчика 9. Та-кГим образом, видим, что в следующем цикле опустошение вычитающего счетчика 10 произойдет раньше. Импульсы 21 и 22 сдвинутся влево таким образом, что вновь произойдет совпадение заднего фронта импульса 19 с моментом появления упругой волны. В групповом источнике каждый из них снабжается описанным устройством. Если необходимо возбуждать их одновременно, то у всех устройств длительность импульса генератора блокировки устанавливается одинаковой. При необходимости регулировать спектр упругой волны длительность импульсов генераторов блокировки устанавливается с унетом расчетных времен задержек. Из сказанного следует, что предложенное устройство позволяет избавиться от определения-и выведения на индикацию для контроля оператором значительного -объема информации - времени срабатывания каждого источника. Заодно упрощается процедура внесения расчетных задержек, так как первоначально все генераторы блокиоовки отрабатывают импульс одинаковой длины. Преимуществом можно считать то, что устройство выполняется на интегральных элементах широко распространенных серий, в частности 155, и может быть размещено в одном корпусе со своим источником упругих волн.

ts

19 20 21 22 2J «

rt

Г2

5

- Т

- r

JL

r 75

й/г.2

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧHHKAlIH УПРУГИХ волн , сод ржащее панель управления, кварцевый генератор, датчик,. источник упругих волн, о т л ич а ю щ е е с Я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены генератор блокировки, реверсивный счетчик, вычитающий счетчик, триггер блокировки, триггер +ДТ, триггер-ЛТ, вспомогательный триггер, четыре элемента 2И-НЕ и элемент 2-2И-НЕ, причем вход генератора блокировки соединен с выходом панели управления, S входом триггера блокировки и S входом вспомогательного триггера, а прямой выход соединен со входом R триггера -t-dX и первым входом второго элемента 2И-НЕ, а инверсный выход соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ, у которого второй вход соединен с выходом вспомогательного триггера, а выход соединен со входом S триггера - ДТ, R вход последнего соединен с датчиком и вто-. рым входом второго элемента 2И-НЕ, выход последнего соединен со входом R вспомогательного и входом S триггера + ЛТ, его выход соединен с первым входом элемента 2-2И-НЕ, а второй вход последнего соединен с выходом триггера блокировки и через первый элемент 2И-НЕ со входом -1 Х вычитающего счетчика, у которого выJ 4 ход соединен с источником угфугих импульсов и входом R триггера блоки4i ровки, а информационные входы вычи&g эо тающего счетчика подключены к разрядным выходам реверсивного счётчика, при этом его BXOIV,+1 соединен с выходом элемента 2-2И-НЕ, а вход -1 через четвертый элемент 2И-НЕ соединен с выходом триггера - ЛТ.