Устройство регистрации сейсмоакустической системы Советский патент 1982 года по МПК G01V1/24 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре, предназначенной для изучения донных отложений акустическими методами и может быть использовано для регистрации результатов исследований методом переменной плотности и методом переменной ишрины на бумажной ленте регистратора при выполнении работ по геологическому и инженерно-гидрогеологическому кар- тированию донных отложений, при поисках россыпных месторождений полезных ископаемых, при поисках месторождений строительных материалов.

Известен экспресс-регистратор дискретного действия устройства Горизонт, который содержит общий секционный подвижный электрод,1024 неподвижных электрода, усилитель, комму таторы аналогового сигнала, схему временной развертки 13Это устройство обеспечивает регис трацию сигналов методом переменной плотности при решении структурных задач на акватории и не может Силтъ эффективно использовано для решения задач геологического картирования, так как не обеспечивает возможности регистрации признаковых характеристик эхо-сигналов методом, переменной ширины и методом переменной плотности, не обеспечивает возможности детаьпизадии выбранного интервала регистрации, не обеспечивает возможности использования быстръ1х разверток, имеет сложные механическую систему и систему коммутации.

Известен сейсмоакустический регистратор, который содержит бесконе10сную ленту с установленным на ней пером, понижакхф1й редуктор, двигатель со стабилизатором частоты и предназначен для регистрёщии эхо-сигнгилов методом переменной плотности при по15исках , россыпных месторождений полезных ископаемых, при решении задач ;геологического картирования на акватории .21.

Однако известное устройство не

20 может быть эффективно использовано для решения этого круга зсшач, так как не обеспечивает возможности регистрации признаковых характеристик эхо-сигнала-методом переменной шири25ны и методом переменной плотности, ; не обеспечивает возможности детализации выбранного интервала регистраUHtf, имеет ограничение по скорости развертки, снабжено механической си30стемой изменения диапазона записи. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус тройство регистрации эхолотйой системы, содержащее приемоизлучающую акустическую систему, первое и второе оперативные запо1иинающие устрой ства, схему преобразования и размещения информации в первом оперативн запоминающем устройстве, преобразователь код-напряжение и регистратор при этом вход приемоиэлучающей акус тической системы соединен с выходом регистратора, а выход соединен со входом схемы преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, пер вый выход которой соединен со входо первого оперативного запоминающего устройства, выход второго оперативного запоминающего устройства соеди нен со входом преобразователя коднапряжение, выход последнего соедин со входом регистратора. Это устройство позволяет в каждом цикле зондирования производить одновременный прием в одно оперативное запоминающее устройство и выдачу на регистра цию акустической информации из другого оперативного запоминающего уст ройства, обеспечивает возможность вывода информации из.оперативного запоминающего устройства в произвольном темпе вывода ГЗ . Однако известное устройство не может быть непосредственно использовано для регистрации акустической информации, поступающей при решении задач геологического картирования донных осадков, так как оно не обеспечивает возможности регистрации признаковых 1 арактеристик эхо-сигналов методом переменной ширины и методом переменной плотности и детализации выбранного интервала регистрации. Цель изобретения - расширение фу кциональных возможностей устройства Поставленная цель достигается тем, что известное устройство регис трации сейсмоакустической системы, содержащее приемоизлучающую акустическую систему, первое и второе опе ративные запоминающие устройства, схему преобразования и размещения и формации в первом оперативном запоминающем устройстве, преобразовател код-напряжение и регистратор, при этом вход приемоизлучающей акустической системы соединен с выходом регистратора, а выход соединен со входом схемы преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, пер вый выход которой соединен со входо первого оперативного запоминающего устройства, выход второго оперативного запоминающего устройства соеди нен со входом преобразователя коднапряжение, выход последнего соединен со входом регистратора, дополнительно содержит схему занесения кода масштаба эхограммы и кода упреждения, схему управления выводом из второго оперативного запоминающего устройства, регистр упреждения,микроЭВМ и таймер, при этом первый вход микро-ЭВМ соединен с выходом первого оперативного запоминающего устройства, второй вход микро-ЭВМ соединен со вторым выходом схемы преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, третий вход микро-ЭВМ соединен с первым выходом схемы занесения кода масштаба эхограммы и кода упреждения, первый и второй выходы микро-ЭВМ соединены с информационным входом В.ТОРОГО оперативного запоминающего устройства и с регистром упреждения соответственно, второй выход схемы занесения кода масштаба эхограммы и кода упреждения соединен с первым входом схемы управления выводом из второго оперативного запоминающего устройства, второй и третий входы которой соединены соответственно с выходом регистра упреждения и выходом таймера, а выход соединен с управляющим входом второго оперативного запоминающего устройства, вход таймера соединен с выходом регистратора. Такое устройство позволяет записывать эхограмму в любом масштабе, обеспечивает возможность создания быстрых временных разверток, позволяет детализировать выбранный интервал регистрации, обеспечивает регистрацию признаковых характеристик эхо.-сигнала методом переменной ширины и методом переменной плотности, имеет простую механическую регистрирующую систему. Устройство позволяет значительно повысить информативность эхограммы, что увеличивает достовернос.ть результатов предварительной интерпретации при. выполнении работ по геологическому картированию донных отложений. На фиг.1 показана функциональная схема устройства регистрации сейсмоакустической системы; на фиг.2 временная диаграмма работы устройства для случая, когда величина выбранного кода упреждения меньше длительности времени регистрации водного слоя; на фиг.З - временная диаграмма работы устройства для случая, когда величина выбранного кода упреждения больше длительности времени регистрации водного слоя. Устройство состоит из приемоизлучающей акустической системы 1, выход которой соединен со входом схемы 2 преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, а вход соединен со входом таймера 3 и с выходом регистратора 4 первого оперативного запоминающего устройства 5, вход которого соединен с первым выходом схемы преобразования и размещения информации 2 в первом оперативном запоминающем устройстве, а выход сое динен с первым входом микро-ЭВМ, вто рой и третий входы которой соединены соответственно со вторым выходом схемыпреобразования и размещения ин формации 2 в первом оперативном запо минающем устройстве и с первым выходом схемы занесения кода масштаба эхограммы и кода 7 упреждения, а первый и второй выходы микро-ЭВМ 6 соединены соответственно с информационным входом второго оперативного запоминающего устройства В и входом регистра 9 упреждения, схемы 10 управления выводом из второго оператив ного запоминающего устройства, первый, второй и третий входы которой соединены соответственно совторым выходом схемы занесения кода масштаба эхограммы и кода 7 упреждения, с выходом регистра 9 упреждения и вы ходом таймера 3, а выход схемы управ ления выводом 10 из второго оператив ного запоминающего устройства соединен с управляющим входом второго one ративного запоминающего устройства 8 выход которого Соединен со входом преобразователя 11 код-напряжение, выход которого соединен со входом ре гистратора 4. На фиг.2 приведена временная диаграмма работы устройства для случая, когда величина выбранного кода упреж дения меньше длительности времени pe гистрации водного слоя, где сигналы 12 синхронизации работы устройства, временной интервал 13, соответствующий по длительности времени приема, преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающе устройстве, сигнал 14 передачи кода масштаба эхограммы и кода упреждения в микро-ЭВМ, сигнал 15 Пуск микро-ЭВМ, временной интервал .16, определяющий вычисление упреждения и передачу его в регистр 9 упреждения, интервал 17 времени, определяющий формирование массива вывода во втором оперативном запоминающем устройстве 8, временная последовательность сигналов 18 таймера 3, сиг налы 19, управляющие выводом информации из второго оперативного запоми нающего устройства 8. На фиг.З приведена временная диаграмма работы устройства для случая, когда величина выбранного кода упреждения больше длительности времени регистрации водного слоя, где сигнал 20 передачи начального адреса вывода второго оперативного запоминающего устройства 8. Устройство работает следующим образом. По сигналам 12 синхронизации, поступающим с выхода регистратора 4, по соответствующим входам запускаются таймер 3 и приемоизлучающая акустическая система 1 на очередной цикл зондирования. Эхо-сигналы, поступающие от донных отложений, принимаются приемоизлучающей системой 1 и с ее выхода поступают на вход схемы 2 пре- образования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, которая в течение временного интервала 13 управляет пределами регистрации последовательности эхосигналов, определяет значение глубины по воде, преобразует эхо-сигналы в последовательность цифровых выборок и передает получаемую информацию с первого, выхода на вход первого оперативного запоминающего устройства 5. По сигналу 14 передачи, совпадающим i по времени с началом временного интервала 13, информация о коде масштаба эхограммы и коде упреждения передается с первого выхода схемы занесения кода масштаба эхограммы и кода упреждения на третий вход микро-ЭВМ 6. Код масштаба эхограммы определяет вертикальный масштаб эхограммы, а код упреждения определяет время выбранной задержки развертки эхограммы. По сигналу 15, который совпадает по времени с концом временного интервала 13 и поступает с второго выхода схемы преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве 5 на второй вход микро-ЭВМ 6, запускается микро-ЭВМ 6 на выполнение операций вычисления упреждения, вычисления признаковых характеристик . эхо-сигнала и формирования массива вывода информации во втором оперативном запоминающем устройстве 8. Подпрограмма вычисления упреждения на основании глубины по воде, кода упреждения и кода масштаба эхограммы определяет знак упреждения и в зависимости от знака упреждения определяет либо величину времени задержки вывода информации из второго оперативного запоминающего устройства 8 (при положительном знаке упреждения) относительно начала развертки эхограммы, либо адрес во втором оперативном запоминающем устройстве 8, с которого необходимо начать вывод (при отрицательном знаке упреждения) . Положитель ный знак упреждения формируется в том случае, когда код упреждения меньше глубины по воде, а отрицательный знак формируется, когда код упреждения превышает глубину по воде. В течение временного интервала 16

упреждения передается со второго вывода микро-ЭВМ 6 на вход регистра. 9 упреждения. В течение интервала 17 времени микро-ЭВМ 6 вычисляет признаковые характеристики эхо-сигналов, записанных в первом оперативном запоминающем устройстве 5 и формирует массив вывода во втором оперативном запоминающем устройстве 8, при этом информация поступает с первого выхода микро-ЭВМ 6 на информационный вход второго оперативного запоминающего устройства 8. В к.ачестве признаковых характеристик эхо-сигнала могут быть использованы как структурные особенности эхо-сигнала (максимальное значение огибающей, коэффициенты формы, ширина эхо-сигнала), так и спектральные. Кроме того, в течение интервала 17 времени могут быть вычислены такие характеристики разреза, как скорости в осадках (например, с использованием многоканальных приемоизлучающих акустических систем) и характеристики затухания, которые также могут формировать массив информации, поступающей на выход, формирование массива вывода во втором оперативном запоминающем устройстве 8 определяется выбранным режимом регистрации. Устройство обеспечивает возможность вывода информации на регистратор 4 в следующих режимах: записи эхограммы методом переменной плотности, записи признаковых характеристик эхо-сигнала методом переменной плотности, при этом структурные границы в разрезе имеют одинаковую ширину, но различную интенсивность записи, и в режиме записи признаковых характеристик эхо-сигнала методом перемен .ной ширины. При выводе эхограммы методом переменной плотности во второе оперативное запоминающее устройство 8 передаются Цифровые выборки эхосигнала, при этом микро-ЭВМ б производит согласование динамического , диапазона эхо-сигналов, поступающих во второе оперативное запоминающее устройство 8, с динамическим диапазоном регистратора 4. В режиме формирования во втором оперативном запоминающем устройстве 8 массива вывода признаковых характеристик эхосигнала методом переменной плотности микро-ЭВМ 6 определяет адреса нахождения в первом оперативном запоминающем устройстве 5 максимальных значений огибающих эхо-сигналов, вычисляет регистрируемую признаковую характеристику для выделенных эхосигналов и в соответствии с полученными адресами и кодами признаковых характеристик формирует во втором оперативном запоминающем устройстве 8 массив вывода, при этом, начиная с полученного адреса, который

определяет положение структурной границы в разрезе, размещается массив констант, причем длина массива определяет ширину записи на бумажной ленте регистратора 4, а интенсивность

записи определяется величиной константы. В режиме формирования во втором оперативном запоминающем устройстве 8 массива вывода признаковых характеристик методом переменной ширины имеется возможность одновременного вывода двух признаковых характеристик эхо-сигналов, причем плотность записи (интенсивность) определяется константой, которая пропорциональна одной признаковой характеристике, а вторая признаковая характеристика определяет ширину записи на бумажной ленте регистратора 4 пропорциональная длинемассива констант для каждого эхо-сигнала во

втором оперативном запоминающем устройстве 8. После формирования во втором оперативном запоминающем устройстве 8 массива вывода в конце временного интервала 17 схема 10 управления выводом из второго оперативного запоминающего устройства анализирует знак кода упреждения в регистре упреждения 9 и в случае отрицательного знака осуществляет передачу на

0 управляющий вход второго оперативного запоминающего устройства 8 начального адреса вывода по сигналу 20 передачи начального адреса. По сигналу 12 синхронизации, поступающему с

5 выхода регистратора 4 на-вход таймера 3, таймер 3 запускается и вырабатывает временную последовательность сигналов 18, которые вырабатываются в течение интервала времени, опредеQ ляемогр временем движения (контакта) пера регистратора 4 по бумажной ленте. Сигналы 18 с выхода таймера 3 поступают на третий вход схемы 10 упра ления выводом из второго оперативного запоминающего устройства. В режиме вывода информации из второго оперативного запоминающего устройства 8 при положительном знаке упреждения схема 10 управления выводом из второго оперативного запоминающего устройства на основании кода масштаба

эхограммы, поступающего со второго выхода схемы занесения кода масштаба эхограммы и кода упреждения 7 на первый вход схемы управления выводом

5 10 из второго оперативного запоминающего устройства, вырабатывает сигналы 19, в виде временной последовательности импульсов, которая поступает на управляющий вход второго опеР ративного запоминающего устройства 8 и определяет темп выдачи информации с выхода второго оперативного запоминающего устройства 8 через преобразозатель 11 код-напряжение на регистратор 4, при этом время задержки вывода определяется значением кода упреиодения, поступающего с выхода реги стра упреждения 9 на второй вход схе i«uj управления выводом 10 из второго оперативного запоминающего устройства, В режиме вывода при отрицательном знаке упреждения сигнал 19 временной последовательности импульсов вырабатывается по сигналу 12 синхронизации. Использование устройства позволяет регистрировать эхограмму на бумажной ленте в произвольном временном масштабе, дает возможность детализации выбранного интервала регистрации, обеспечивает возможность непользования произвольной временной задержки момента начала вывода акустической информации, при этом механическая схема регистратора довольно проста - должна обеспечивать движени пера с одной постоянной скоростью. Предлагаемое устройство обеспечивает регистрацию признаковых характеристик эхо-сигнала как методом переменной плотности, так и методом переменной ширины, причем имеется возможность одновременной регистрации друх признаковых характеристик, что позволяет в значительной степени повысить качество получаег ых результатов, повысить их информативность, что приводит к значительному увеличению достоверности предварительного этапа обработки, основанного на визуальной записи, при выполнении работ по геологическому картированию донных отложений. Повышение качества визуальной записи, увеличение ее разрешенности и информативности позволит увеличить производительность труда примерно в 2-5 раз при выполнении работ по геологическому картированию с целью поиска мес торождений строительных материалов и россыпных месторождений полезных ископаемых по сравнению с существующими cnocoCaiMH и устройствами визуальной регистрации. Формула изобретения Устройство регистрации сейсмоакустической системы, содержащее приемоизлучающую акустическую систему, первое и второе оперативные запоминающие устройства, схему преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, преобразователь код-напряжение и регистратор, при этом вход приемоиэлучающей акустической системы соединен с выходом регистратора, а выход соединен со входом схемы преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, первый выход которой соединен со входом первого оперативного запоминающего устройства, выход второго оперативного запоминающего устройства соединен со входом преобразователя код-напряжение, выход последнего соединен со входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно дополнительно содержит схему занесения кода масштаба эхограммы и кода упреждения, схему управления выводом из второго оперативного запоминающего устройства, регистр упреждения, микро-увм и таймер, при этом первый вход микро-ЭВМ соединен с выходом первого оперативного запоминающего устройства, второй вход микро-ЭВМ соединен со вторым выходом схемы преобразования и размещения информации в первом оперативном запоминающем устройстве, третий вход микро ЭВМ соединен с первым выходом схемы занесения кода масштаба эхогрс1Ммы и кода упреждения, первый и второй выходы микро-ЭВМ соединены с информационным входом второго оперативного запоминающего устройства и с регистром упреждения соответственно, второй выход схекял занесения кода масштаба эхограмкы и кода упреждения соединен с первым входом схемы управления выводом из второго оперативного запоминсцощего устройства, второй и третий входы которой соединены соответственно с выходом регистра упреждения и выходом таймера, а выход соединен с управляющим входом второго оперативного запоминающего устройства, вход таймера соединен с выходом регистратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Техническое описание аппаратуры Аквамарин завода Геоприбор НПО Союзгеотехника, 1978. 2.Проспект НПО Геофизика, Министерства геологии СССР Недра, 1978. 3.Патент Великобритании 1523541, кл.С 1 G опублик.1972. (.прототип) .

Pati

Фиг. 2