Генератор сигналов управления сейсмическими вибраторами Советский патент 1982 года по МПК G01V1/04 

Изобретение относится к сейсмической разведке, а именно к устройствам управления одним или группой вибрационных источников сейсмических сигналов, и ..может быть использо вано при геофизической разведке как на суше, так и на море. Известно устройство генерирования сигналов управления сейсмическими вибраторами, предназначенное для получения квазисинусоидальных колебаний с непрерывным линейным возрастанием или убыванием частоты В этом устройстве на параллельные входы сумматора поступает последова тельный ряд чисел, вырабатываелолх счетчиком. Переполнением сумматора является последовательность импульсов, частота которых линейно возрастает или убывает в заданном инте вале времени. Эти импульсы преобраз ются в синусоидальные колебания. с возрастающей или убывающей частотой которые поступают на управляющие вх ды исполнительного механизма сейсмического вибратора l . Однако устройство имеет недоста точные функциональные, возможности. Наиболее близким к предлагаемом является генератор сигналов управления сейсмическими вибраторами, содержащий тактовьлй генератор импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен к входу преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функцию и, с другой стороны, - к счетному входу управляемого делителя частоты, реверсивный счетчик тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами основного преобразователя частоты, вспомогательный преобразователь частоты, схему вычитания частот, переключатель и схему сравнения частот, а также регистры для ввода длительности развертки граничных частот рабочего диапазона, причем вспомогательный преобразователь частоты включен между счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управления делителя частоты, , управляющие входы которого поразрядно соединены с выходами регистров длительности развертки, управляющие входы указанного вспомогательного преобразователя частоты поразрядно соединены с выходом схемы вычитания частот, к входам которой., а также переключателя подсоединены регис ры граничных частот. В этом устройстве колебания тактового кварцевого генератора .цифровым преобразователем превращаются в импульсную последовательност с линейным возрастанием или убыванием частоты. Эта последовательность далее преобразуется в колебания синусоидальной формы. Для управления преобразователем применен ревер сивный счетчик, на вход которого по дается в течение згЩанного интервала времени определенная частота импульсов. Этой частотой импульсов и режимом работы счетчика определяютс скорость и направление изменения вы ходных числовых значений счетчика, которые поступают на основной преобразователь. Режим работы реверсивного счетчика. (т.е. начальное и конечное значения выходного числа, возрастание или убывание чисел на выходе, скорость такого изменения) задается неизменным на весь цикл работы вибратора. Устройство позволяет изменя граничные частоты, скорость развертки, соответственно регулировать частотный спектр колебаний, возбуждаемых сейсмическим вибратором 2j. Однако без резкого уменьшения производительности полевых работ с известным устройством невозможно возбуждение в земле колебаний с точ но заданным спектром и ослабление корреляционных шумов. Чтобы достигнуть таких целей, в интервалах межд накапливаемыми на одном пункте возбуждения циклами работы источника необходимо перестраивать генераторы источника и сейсмостанции, что снижает производительность отработки, сейсмического профиля. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора сигналов управления сейсмическ ми вибраторами. Поставленная цель достигается те что в генератор сигналов управления сейсмическими вибраторами, содержащий тактовый генератор импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен к входу преобразоват ля импульсной последовательности в гармоническую функцию и, с другой стороны, - к счетному входу управля емого Jeлитeля частоты, реверсивный счетчик тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами ос 1р вного преобразователя частоты, вспомогательный преобразователь частоты,схе му вычитания частот,переключатель и схему сравнения частот,а также реги стры для ввода,длительности разверт ки,граничных частот рабочего диапазона, причем вспомогательный преобразователь частоты включен между счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с выходами регистров длительности развертки, управляющие входы указанного вспомогательного преобразователя частоты поразрядно соединены с выходом схемы вычитания частот, к входам которой, а также переключателя подсоединены регистры граничных частот, введены регистры промежуточных частот и длительности интервалов развертки, схемы сравнения промежутЪчных частот, счетчик числа совпадений частот, схема коммутации, при этом первые входы схемы сравнения частот поразрядно соединены с выходами реверсивного счетчика, а вторые входы схемы сравнения частот подключены к выходам регистров частот и входам схемы вычитания частот, выходы схем сравнения частот подключены к входу счетчика числа совпадений частот, выходы которого (кроме последнего из действующих по программе) подключены к входам регистров длительности развертки и входам схемы коммутации, выходы которой подключены к входам регистров установки частот, а шины сброса подключены к схемам сравнения частот :через счетчик числа совпадений частот и схему коммутации. На фиг.1 изображена принципиальная блок-схема генератора сигналов развертки; на фиг.2 - принципиальная схема блока коммутации; на фиг.Зграфики зависимости изменения частоты колебаний от времени в известных устройствах (а) и в предлагаемом устройстве (б). Генератор сигналов управления вибраторами содержит тактовый генератор 1 импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь 2 частоты, подключен к входу преобразователя 3 импульсной последовательности в гармоническую функцию и, с другой стороны, к счетному входу управляемого делителя 4 частоты, реверсивный счетчик 5 тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами основного преобразователя 2 частоты. Между счетным входом реверсивного счетчика 5 и вы содом управляемого делителя 4 частоты включен вспомогательный преобразователь 6 частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с кодовьлм выходсм схемы 7 вычитания частот, который также подключен к знаковому входу счетчика 5. Управляющие входы делителя 4 поразрядно подключены к кодовым выходам регист ров 8-18 установки длительности раз вертки. Выходы регистров установки начальной 19, промежуточных 20-29 и конечной 30 частот соответственно соединены с входами регистров схемы 7 вычитания частот, схемы 31 переключателя и схем 32-43 сравнения частот. Кодовый выход переключа теля 31 поразрядно подключен к уста новочным входам счетчика 5. Вторые кодовые входы схем 32-43 сравнения частот соединены вместе и подключен к выходу счетчика 5. Импульсные выходы схем сравнения запараллелены и подсоединены к входу счетчика 44 со падений частот. Его выходы подключе ны к входам переключателя 31, схемы 45 коммутации и регистров 8-18. Блок 45 коммутации содержит (фиг.2) входы, к которЕлм подключены выходы счетчика 44 числа совпадений частот, диодный распределитель 46, переключатель 47 числа используемых участков развертки, выходы 19-30, подсоединенные к соответствующим ре гистрам установки частот, а также выход Сброс, подключенный ко всем шинам возврата схем в исходное положение. На фиг.З изображены графики зависимости частоты f колебаний от вр мени t. Зависимость а - линейный закон изменения частоты во всем интервале времени цикла возбуждения колебаний. Зависимость б также отображает линейное во времени изменение частоты. Но интервал частот от начальной f до конечной f частот разделен на три участка: с мало скоростью возрастания, с большотй скоростью убывания и малой скорость возрастания. Эти три участка во вре мени разделены двумя промежутками, в пределах которых колебания отсутствуют. Благодаря снижению скорости развертки на первом и последнем интервалах и увеличению скорости развертки на среднем интервале полу-чена оптимальная частотная характерис тика возбуждаемых в земле волн. Вве дением промежутков между тремя учас ками колебаний снижены корреляционные помехи.. Работа генератора происходит сле дующим образом. Перед пуском генератора устанавл вают параметры развертки: длительность Т выбранных участков (на регистрах 8-18), граничные частоты f границ этих участков (на регистрах 19-30) и количество m участков (на переключателе 47). Для приведенного на фиг.1 примера развертки Т|,0с; Гц; Гц; f . Гц;f4 0 Гц; Гц; Гц; 7- О Гц; fe О Гц; fg О Гц; f,o 90 Гц f,, 110 Гц; f|2 О Гц; . При этом полной длительности развертки. В общем случае Т4Д5,7, 9,4 По сигналу Пуск который может быть подан, как оператором вибратора, например, с помощью кнопки, так и от внешнего синхронизирующего устройства, например по каналу связи от сейсмостанции(не показано), производится установка в счетчике 5 числа H , соответствующего частоте f4, а на выходе генератора 1 появляются тактовые импульсы с частотой fp. Тактовые импульсы поступают на вход управляемого делителя 4, и на вйходе последнего появляются импульсы fo , где N - численное с частотой значение длительности Т первого интервала развертки, установленное в регистре 8. Частота выходных импульсов делителя 4, поступающих на вход преобразователя б, преобразуется в другую постоянную частоту, значение которой, как и в основном преобразователе 2 частоты, находится в линейной зависимости от поступающего на его управляющие входы числа N. Это число получается как разность N Nij-N i, , где Nf, и N i2 числа, соответствующие значениям частот f и f, и вырабатывается схемой 7 вычитания частот. Следовательно, в выхода преобразователя 6 на вход счетчика 5 поступают импульсы с частотой . (,) 2 N. где п - число двоичных разрядов в преобразователе 6. На знаковый вход счетчика 5 с выхода схемы 7 вычитания частот передается код неравенства f..Q или . В зависимости от этого числовое содержание счетчика 5,начиная с момента Пуск,возрастает (+) или убывает (-) по законуfo (Nb-NtO .,, ,, в соответствии с которым частота f, тактовых импульсов, поступающих на вход ос 1овного преобразователя 2, преобразуется последним в частоту lNi, tu. yi ::. Ki + 1 b2 N где n - число двоичных разрядов в преобразователе 2. Из выражения (3) видно, что на выходе преобразователя 2 частота импульсов линейно возрастает или убывает со скоростью, равной . (N{a-N{) N В момент, когда числовое содержание счетчика 5 достигает значения Nf, схема 32 сравнения частот выдает импульс, под действием которого напряжение на первом выходе счетчика 44 обращается в нуль, а на втором выходе появляется сигнал. Ре гистры 8 и 19 отключаются, а рабочие состояния устанавливаются в регистрах 9, 20 и 21, что изменяет скорость развертки со значения (4) на новое значение fo Nb-Nf2 где Щ. - число соответствующее значению частоты fj; Nj - соответству ет длительности Tj второго интервала развертки. Аналогично происходят переключения схемы на следующие интервалы развертки. По окончанию последнего интервала развертки сигнал от счетчика 44 поступает на сбросовый выхо блока переключателей и вся схема переходит в исходное состояние. Выходные импульсы основного преобразователя 2 преобразователем 3 превращаются в сигнал гармонической формы с щиротно-импульсной или амплитудной модуляцией, который далее поступает на вход электромеханического преобразователя вибрационного источника (не показано). Предлагаемое устройство обеспечивает широкие возможности варьиров ния характеристиками возбуждаемых в земле упругих волн при оптимизации их по критерию согласования источника с геологической средой и позволяет достигнуть существенного ослабления корреляционных шумов в вибрационном методе сейсморазвертки Формула изобретения Генератор сигналов управления сейсмическими вибраторами, содержащий тактовый генератор импульсов, выход которого, с одной стороны, через основной преобразователь частоты подключен к входу преобразователя импульсной последовательности в гармоническую функцию и, с другой стороны, - к счетному входу . управляемого делителя частоты, реверсивный счетчик тактовых импульсов, кодовый выход которого поразрядно соединен с управляющими входами основного преобразователя частоты, вспомогательный преобразователь частоты, схему вычитания частот, переключатель и-схему сравнения частот, а также регистры для ввода, длительности развертки, граничных частот рабочего диапазона, причем вспомогательный преобразователь частоты включен между счетным входом указанного реверсивного счетчика и выходом управляемого делителя частоты, управляющие входы которого поразрядно соединены с выходами реистров длительности развертки, управляющие входы указанного вспомогательного преобразователя частоты поразрядно соединены с выходом схемы вычитания частот, к входам которой, а также переключателя подсоединены регистры граничных частот, от. личающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены регистры промежуточных частот и длительности интервалов развертки, схемы сравнения промежуточных частот, счетчик числа совпадений частот, схема коммутации, при этом первые входы схемы сравнения частот поразрядно соединены с выходами реверсивного счетчика, а вторые входы схемы сравнения частот подключены к выходам регистров частот и входам схемы вычитания частот, выходы схем сравнения частот подключены к входу счетчика числа совпадений частот, выходы которого подключены к входам регистров длительности развертки и входам схемы коммутации, выходы которой подключены к входам регистров установки частот, а шины сброса подключены к схемс1М сравнения частот через счетчик числа совпадений частот и схему коммутации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 239655, кл. G 01 V 1/04, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 651282, кл. G 01 V 1/04, 1969 (прототип).