Устройство для регистрации и обработки сейсмических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01V1/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШСТРАЦИИ И ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1

Известно устройство для регистрации сейсмических сигналов, используемое для постоянной записи, при помощи которого механические волны, зар&гистрированные датчиками, записывают 5 цифровым самопишутцим прибором с последующей обработкой данных на цифровой вычислительной машине Ll .

Это устройство регистрирует информацию в течение времени, равного, по край- ю ней мере, времени излучения колебаний с добавкой времени максш гального пробега волн в сплошной среде. Это приводит к необходимости захгасывания всего объема информации, поступающей на регистра- is тор в течение всего времени излучения колебаний с добавкой времени максимального пробега. Однако при этом большая часть информации оказывается ненужной.

Известно также устройство для регист-20 рашта сейсмических сигналов, содержащее генератор импульсов синхронизации, накопитель для регистрации програмк передачи, квантователь сейсмических сш калов, управляемый генератором синхронизашга, аналого-цифровой преобразователь, включенный последовательно с квантователем, ари4ыетический блок, соединенный с преобразователем и с серией накопителей, на которые поступают выборочные числовые значения, выдаваемые преобразователем 2j.

При использовании известного устройства приходится регистрировать все , которые поступают в течение всей передачи, что создает значительный объем регистрируемой инфopvJaш и, в тон числе и помех.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства.

Цель достигается тем, что устройство содержит вспомогательный накопитель текущих значений моментов передачи, счетчик-вычислитель разности машинного времени и кодов моментов передачи, блок сравнения кодов машинного времени и кодов, храняшткся во вспомогательном накопителе , который соединен через кокл утатор и блок сравнения соответственно с нэкопителем программ передач и с арифмегическим блоком. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит датчик 1 механической энергии, который воспринимает воздействия и преобразует их в электр ческую величину (напряжение или ток). Выход датчика 1 соединен с квантователем 2, которь1й соединен линией 3 с генератором 4 импульсов синхронизации (синхронизирующих импульсов, а линией 6 - с аналого-цифровым преобразователем 5. Этот преобразователь связан с арифметическим блоком 7. Генератор синхронизации ( синхронизирующих импульсов) , -запуск которого приводит в действие все устройства, связан, кроме того, со счетчиком-сумматором 8, суммирующим импугаьсы, подаваемые генератором 4. При этом указанный счетчик соединен с арифметическим блоком и с числовым блоком 9 сравнения с нулевым значением задания. Блок 9 получает. питание по линии 10, связанной шаговым искателем 11с различными последовательными входами 12 серии накопителей 13, в которой установлены до запуска устройства моменты в виде ряда перио дов основного времени, при которых пер& датчик 14 должен передать импульс энер гии. Выход блока сравнения соединен с передатчиком 14 и линией 15с передаю щим органом 16, соединенным через шаговый искатель 17, связанный с искат&лем 11, с серией накопителей 13, выходы 18 которых через искатель 19 кол цевого шагового типа - с входами 20 вспомогательной серии накопителей 21, содержащей столько же накопителей, скоЛ ко и периодов основного времени в течение максимального времени прохождени волн в грунте, к сохраняющей текущие значения моментов передачи. Блок 22 сравнения связан линией 23 с шаговым искателем 24 быстрого переключения, изучающим содержимое вспомогательной серии накопителей 21, при этом переклю чение осуществляется на выходе 25 эттос накопителей и, с другой стороны, через линию 26 со счетчшсом-:сумматором 8. Блок 2 сравнения управляется арифмети ческим блоком через линию 27 и имеет с ним та.кже вторую связь 28. Серия накопителей 29, содержащая столько же накопителей, сколько имеется периодов основного времени (длительность между двумя импульсами синхронизации, протк веденшями генератором 4) в течение мак симального времени прохождения механических волн в исследуемой среде,, соединена с арифметическим блоком через искатель 30, соединенный с различными входами 31 накопителя 29, и линию 32. В серии накопителей 29 регистрируются величины, изобрансаюигае амхшитуды сигналов, накопленных в периоды времени, соответствующие периодам времени передачи. Блок 33 сравнения ОДНШУ из своих входов соединен с .суммирующим счетчиком 8, а другим входом - с накопит.ель ным счетчиком 34, содержимое которого представляет собой ( в числе периодов основного времени) полную шштельность разведки на данном участке местности, при этом выход блока сравнения соединен, с одной стороны, с помощью линии 35 с шаговым искателем 36, который опрашивает выходы накопителей серии накопителей 29 и управление которым осуществляетсяпо циклу генератора 4 синхронизации, и с другой стороны.- с триггером 37, управляющим работой двигателя 38 пропускания магнитной ленры 39 магнитного регистратора. Шаговый искатель 35 также связан с магнитными головками 4О магнитного регистратора. Устройство работает следующим образом. Перед запуском устройства моменты передачи импульсов энергии источником импульсов устанавливаются в серии накопителей 13 в виде ряда периодов основного времени. Предположим, что имеет место эмиссия сейсмических сигналов в моменты, соответствующие О, 3, 14, 15, 22 и 23 периодов основного времени. Запуск генератора 4 синхронизации (синхронизационных импульсов), посз1;едовательность импульсов которого составляет, например, 2 мс, обеспечивает питание суммирукяцего счетчика 8. Последний интегрирует импульсы, произведенные генератором 4, и определяет таким образом рремя, истекшее со времени запуска генератора, который запускает все устройство. Содержимое суммируювдегр счетчика « подается на арифметтпеский блок 7, на один из входов числового блока 9 сра&нения с нулевой величиной задания. Другой вход блока сравнетш с другой сто роны соединен с различными последов тельными входами серии накопителей 13. В период времени О первый накойитель серии накопителей 13 соединен, затем искатель 11 перемещается шагами и.каждый раз он соединяет следующий накопитель. Когда отмечается равенство, блок 9 сравнения выдает по линии 15 сигнал :управления передатчика 14 для выдачи мханических волн в грунт или в море.

На практике используют время последовательности 1, 2 или 4 мс и выдают импульсы энергии с помощью передатчика 14 в течение 1О-200 с.

Сигнал, выдаваемый блоком 9 сра&нения, также подается на передающий 16, что позволяет передавать соДерхсимое любого накопителя 13 в соответствующий накопитель 20 вспомогатель ной серии накопителей 21. Предполагается, что максимальная длительность прохождения волн в грунте равна тринадцати периодам времени последовательности. Это означает, что вспомогательная; серия .накопителей содержит четырнадцать накопителей, а предшествующее содержимое последней при этом стирается, и т. д. Таким образом, в накопителе 21 располагают моментами передачи, предшествутошими моменту выборки длительности, меньшей .периода времени . прохождени механических волн в грунте.

После отражения от неоднородностей rpyjiTa, волны, являющиеся следствием эмиссии передатчиком 14, поступают на датчик 1, приводящий к созданию на выходе его электрического напряжения, которое квантуется квантователем 2 на каждом импульсе синхронизации, изучае мом генератором 4 (например каждые 2 мс). Выбранное напряжение передается на аналого-цифровой преобразователь 5, который преобразует эту величину в чиоловое значение, например, по двоичному коду. Можно использовать столько цифр, сколько имеется дорожек на магнитной регистрирующей ленте. Обычно испопь зуют 7, 14 1ти 21 цифру (или двоичные элементы) для осуществления этого кодирования. Каждое числовое выборочное значение, произведенное преобразователем направляется на арифметический блок 7, а поступление указанного выборочного знчения в этот арифметический блок приводит к нескольким почти одновременным операциям.

Арифметический блок воздействует прежде всего йа блок 22 сравнения, который последовательно в тече1те нескольких десятков микросекунд вычитает из содержимого суммирующего счетчика :8 содержимое каждого vd накопителей, значения которых не являются нулевыми, вспомогател1 ной: серии накопителей 21.

39986

.В результате получают последовательность чисел, выраженнь1х в периодах основного времени, которые адресуются в арифметический блок 7 через линию 28. Эти 5 различные числа выбирают последовательно в возрастающей степени соответствующие накопители серии накопителей 29.

Когда искатель ЗО установлен на выбранном накопителе, арифметический блок 0 выбирает содержимое накопителя, соде жащего столько цифр, сколько имеется дорожек на магнитной регистрирующей ленте, складывает с этим содержимым числовое значение выборочного значения, 15 выданного преобразователем 5 на метический блок, затем повторно адресует сумму на выбранный накопитель, а затем устанавливает искатель ЗО на следующий выбранный накопитель для возоб0 новления операции сложения числового ; выборочного значения с содержимым этого накопителя. Эта последовательность операций повторяется столько раз, скольгко имеется выбранных накопителей в с&5 рии накопителей 29. Числовое значение каждого выборочного значения, адресованного на арифметический блок, складывается с содержимым накопителей, выбранных числами периодов основного 0 времени, представляющими разность между моментом квантования сигнала, обнару женного датчиком, и разтгачными моментами передачи, предшествующими указанному моменту, на продолжительность, , меньщую максимального значения времени : прохождения волн в исследуемой среде. С другой стороны, содержимое счетчика 8 сравнивается с каждым моментом В блоке 33 сравнения с содержимым наjj копительного счетчика 34, представляющим собой в виде числа периодов основного времени общую длительность операсши. Когда блок 33 сравнения обнаружив вает равенство, он запускает триггер 37, который управляет запуском двигателя 38 пропускания магнитной ленты 39. Одновременно через линию 35 блок 33 сра&нения включает шаговый искатель 36, который последовательно, в соответствии с циклом генератора 4, опрашивает каждый

0 накопитель из серии накопителей 29. Содержимое каждого из указанных накопителей поступает на регистрирующие гопов ки 4О (столько же регистрирующих головок, сколько и дорожек на магнитной те и сколько цифр в каждом накопителе из серии накопителей 29) и регистрируется на магнитной ленте перпена1{кулярно к направлению пропускания этой ленты. Когда содержимое последующего накопитепя 1х;гнстрироБано, магнитный регистратор ост навливается. Считывание содержимого на- коптителей HS cepmi накоггатепей 29 и ре гистрация этого содержимого таким о&разом осуществляются на длительности, соответствующей максимальной продолжительности времени прохождения мехакичео ких волн в исследуемой среде. В конце операции регистр&шга на магнитной ленте Т5меется запись, которая обладает теми же характеристиками, что и записи, полученные единственным прост реливанием, и длина которых соответствует только максимальной продолжительности прохождения механических волн в исследуемой среде, хотя длительность ио следования значительно- больше. В случае использования известного устройства, длительность регистрацгги в конце операцтш соответствует,длительности исследования, и необходимо затем обрабатывать эту запись (интеркорреляция, развертывание) для получения регистрации, которая соответствовала бы единственному простреливанию и которую получают непосредственно щж использовании предлагаемого устройства. Таким образом, для указанной програм мы передачи, содержащей передачу 6 импульсов в моменты, соответствующие О, 3, 14, 15, 22 и 23 периодам основного времени, продолжительностью максималь ного прохождения механических волн по грунту, равной 13 периодам основного времена, длина регистрации, осуществленной с помощью известного устройства соответствовала бы длительности, равной 46 периодам основного времени, тн потребовалось бы подвергать эту регистрацию обработке корреляции между членами совокупности с переданным сиг налом для получения регистрации, соответствующей единственному простреливанию и используемой в целях сейсмической интерпретагщи, длина которой должна соответствовать максимальному перио ду времени прохождения волн через грунт т. е. 13 периодам основного времени в выбранном примере. При использовании предложенного yci ройства продолжительность операции ре гистрации еще равна 46 периодам основ ного времени, но запись, полученная на ленте, после считывания с накопителей имеет длину, соответствукшую продолжительности, равной 13 периодам основного времени, и обладает теми же характеристиками, что и запись, соответствующая единственному простреливанию. Зарегистрированная предложенным устройством информация может быть использована для интерпретатга непосредственно без дополнительной обработки. Формула изобретения Устройство для регистрации и обработки сейсмических сигналов, содерзкашее генератор импульсрь синхронизации, накопитель программ передачи, квантователь с переменной амплитудой сейсмических сигналов, подключенный к выходу механ ческого датчика энергии и управляемый Генератором, аналого-цифровой преобразователь, соединенный непосредственно с квантователем, арифметический блок, связанный с преобразователем и с серией накопителей, на которые поступает выборочное числовое значение величин, выдаваемых преобразователем, о т л и ч а « ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прмехозапйпденности устройства, оно содержит вспомогательный накопитель текущих значений моментов передачи, счетчик-вычислитель разности машинного времени и кодов моментов передачи, блок сравнения кодов машинного времени и кодов, хранящихся во вспомогательном накопителе, который соединен через. KCIMмутатор и блок сравнения соответственно с накопителем программ передач и с ари4метическим блоком. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1583239, кл. q 01 Y 1/24, 1969. Z.SUM-aTYL Di itae Record System Mandre6 Dndustniea Juc 6909, South v/est Et eemay Houstoh,Texas. 77036 (прототип).