Многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований Советский патент 1982 года по МПК G01V1/22 

(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОРСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к технической физике, в частности к геофизической аппаратуре, и может быть использовано при геолого-геофизических исследованиях строения осадочной толщи, прежде всего методами сейсмоакустики. Известна многоканальная цифровая сейсмоприемная система, содержащая а полевой части две сплошные, но имездие по числу каналов отводы, линии передачи кодов и синхронизации, а в каждом канале - локальную кодирующую станцию, состоящую из сейсмических приемников и аналого-цифрового преобразователя типа дельта-модулятора. Каждый преобразователь своим выходом связан с отводом линии передачи кодов а свЪим входом - с отводом линии синхронизации. Центральная станция записи содержит, приемные сдвигающие регистры, устройство записи и синхрогенератор, подключенный к линии-синхронизации Cl . Цифровая сейсмоприемная система характеризуется существенной простотой аппаратурного оборудования полевой части. Однако она имеет недостаточную надежность передачи и приема кодов. Так как известная система относится к классу разомкнутых систем телеметрии, а ее признаки позволяют осуществлять только одноразрядное кодирование приращения сейсмосигнала (дельтамодуляцию) , то любой сбой или неточность преобразования, передачи и записи приводит к потере данных. Существенным недостатком системы является невозможность контроля амплитудной и фазовой идентичности устройств кодирования сигналов без сейсмических приемников , что снижает достоверность зарегистрированных сейсмических данных. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований, содержащее источник упругих колебаний, при397емно-регистрирующий блок, включающий последовательно соединенные генерато опорных импульсов, блок адреса и приемные регистрь, аналоговый регистратор с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), цифровой регистратор, входы которых подключены к выходам приемных регистров, причем выход блока адреса соединен с вторым входом ЦАП, и синхрогенератор, соединенный входами с генератором опорных импульсов и блоком управления, вход которого соединен с выходом генератора опорных импульсов, и в каждом канале соединен ные между собой, синхрогенератором и приемными регистрами линиями синхронизации и передачи кодов соответствен но, канальные кодирующие блоки, включающие сейсмический приемник, пocлeдo я„ 1вательно соединенные сейсмический уси литель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и схемы ИЛИ, а.также линию задержки, подключенную к входу АЦП, ВХОД которой соединен с линией синхронизации 2 . Недостатком устройства является его низкая надежность, обусловленная последовательным соединением сложных узлов (т. е, функционирование всей системы зависит от безотказности работы каждого блока передачи данных), а также отсутствие возможности контроля амплитудной и фазовой идентичности станций кодирования данных при отключенных сейсмических приемниках. Целью изобретения является повышение точности и надежности многоканаль ного цифрового устройства для геофизических исследований. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований, содержащее источник упругих колебаний, приемно-регистрирующий блок, включающий последовательно соединенные генератор опорных импульсов блок адреса и приемные регистры, аналоговый регистратор с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), цифровой регистратор, входы которых подключены к выходам приемных регистров, причем выход блока адреса соединен с вто рым входом ЦАП, и синхрогенератор, со единенный входами с генератором опорных импульсов и блоком управления, вход которого, соединен с выходом генератора опорных импульсов, и в каждом канале соединенные между собой, синхрогенератрром и приемными регист14рами линиями синхронизации и передачи кодов соответственно, канальные кодирующие блоки, включающие сейсмический приемник, последовательно соединенные сейсмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и схемы ИЛИ, а также линию задержки, подключенную к входу АЦП, вход которой соединен .с линией синхронизации, введены тестовая линия с отводами к каждому канальному кодирующему блоку, линия контроля, разделенная по числу каналов на отрезки, между которыми в каждом канальном кодирующем блоке включены схемы согласования уровней, а канальный кодирующий блок содержит последовательно включенные формирователь тестовых импульсов и коммутатор со схемой управления, выход которого соединен с входом сейсмического усилителя, а вход - с сейсмическим приемником, вход схемы управления коммутатора подключен к выходу схемы согласования уровней, а вход формирователя тестовых импульсов подключен к тестовой линии, приемно-регистрирующий блок содержит последовательно соединенные триггер режима и генератор тестового сигнала, ВХод которого соединен с выходом генератора опорных импульсов, а выход подключен к тестовой линии, вход указанного триггера подключен к выходу блока управления, . а второй выход - к линии контроля, причем выход каждого разряда кода выходного регистра АЦП .через блок вентилей соединен с приемным регистром приемно-регистрирующего блока многоканальной линией передачи кодов, а управляющие входы названных вентилей соединены с линией синхронизации. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема формирователя тестовых импульсов; на фиг. 3 схема подключения приемного регистрак многопроводной линии передачи кодов. Устройство в буксируемой части содержит линию 1 синхронизации, тестовую линию 2, обе сплошные, но имеющие отводы к каждому каналу, линию 3 контроля, разделенную по числу каналов на отрезки, между которыми включены схемы k согласования уровней, и в каждом канале - локальную кодирующую станцию 5. Последняя содержит сейсмические приемники 6 и формирователь 7 тестовых импульсов, которые коммутатором 8 подключены к последовательно соединенным сейсмическому усилителю 9 и аналого-цифровому преобразователю АЦП 10. Тактирующий вход 11 АЦП 10 через линию 12 задержки псэдключен к отводу линии 1 сиихрс,Н|Изации. Кодовые выходы 13 АЦП 10 через блок 1ч вентилей подключены к входам собирательных схем 5, последний включены между отрезками линии 16 передачи кодов. При этом Jlиния 16 выполнена многопроводной и , передачи -;а кдсго разряда кода отведен отдельный сек1 ионированный проводник. Вторые входы вентилей 1 подключены к отводу линии синхронизации. Бортовая часть устройства содержит приемный регистр 17, цифровой регистратор 18, демультиплексирующий цифроаналоговый преобразователь ЦАП 19, :з1-апэ-овый регистратор 20, генератор 21 опорных импульсов, блок 22 адреса, си хрогенератор 23, генератор 2( тестовых импульсов, блок 25 управления режи/ ов (измерение или тестовый конт. роль) и триггер 2б режима. Выходы линии 16 подключены к входам приемных регистров 7. Приемные регистры 17 подключены к цифровому регистратору iS и через ЦАП 19 к аналоговому регис тратору 20. Вход 27 разрешения записи приемного регистра 17 подключен к выходу блока 22 адреса, который может быть выполнен, например, в виде счетчика импульсов с емкостью, равной чис лу каналов буксируемой части, и дешиф ратора. Выход генератора 21 опорных импульсов подключен к входам блока 22 адреса, генератора 23 синхроимпульсов генератора 2 тестовых импульсов и блока 25 управления. Выход генератора 23 синхроимпульсов подключен к линии 1, а выход генератора 2k тестовых импульсов - к тестовой-линии 2. Выход блока 25 подключен к второму входу генератора 23 синхроимпульсов и входу триггера 26 режима, один выход которого подключен к линии 3, а второй вы ход - к входу генератора тестовых импульсов. Формирователь тестовых импульсов 7 (фиг. 2) каждой локальной кодирующей станции 5 содержит триггер 28, линию 29 задержки, трансформатор 30 и конденсатор 31- Выход схемы 32 управления переключателем 8 подключен к управляющему входу 33 двухпозиционного переключателя 8, а вход - к выходу схемы h согласования уровней. Один вход триггера 28 подключен иепссредст венно к отводу линии 2, а второй .входчерез вторую линию 29 задержки. К выходу триггера 28 подключена обмотка трансформатора 30, вторичная обмо-Рка которого включена последовательно с конденсатором 31 и присоединена к входным контактам З двухпозиционного переключателя 8, к вторым входным контакта 1 35 которого присоединены сейсмические Г1риемни1(:и 6. Каждый провод многопроводной линии 16 передачи кодов подключен (фиг. З) через соответствующий входной вентиль 36 к соответствующему триггеру 37 приемного регистра 17. Вторые входы вентилей 36 объединены и подключены к соответствующему выходу блока 22 адреса. В линиях связи 1, 2 и 16 перед каждым каналом установлены пассивные регенераторы импульсов, восстанавливающие их форму. Устройство работает следующим образом. Устройство 25 управления режимом задает режим работы {измерение, тестовый контроль) локальных кодирующих станций 5 буксируемой части, устанавливая триггер 2б в первом режиме в единичное и во втором режиме в нулевое состояния. Управляющий сигнал с выхода триггера 26 подается в линию 31 в каждом канале уровень напряжения регенерируется схемой k. С выхода схе мы А управляющий сигнал поступает на вход схемы 32, которая управляет состоянием двухпозиционного переключателя 8 по входу 33 В режиме измерения переключатель 8 находится в положении 35 и к входу сейсмоусилителя 9 подключены сейсмические приемники 6. В режиме тестового контроля переключатель находится в состоянии З и к входу сейсмоусилителя 8 подключен формирователь 7 тестовых импульсов. В обоих режимах тактовый импульс с выхода синхрогенератора 25 поступает по линии 1 на входы блока вентилей и разрешает прохождение с выходов 13 АЦП 10 кода предыдущего преобразования в линию 16 передачи кодов.. Приt этом все разряды кода данных с выходов 13 АЦП 10 каждого канала выдаются в линию 16 параллельно, каждый разряд через соответствующий вентиль блока И передается по своему проводу, а подключение каналов на передачу кода осуществляется последовательно один за другим. Максимальный период дискре9тизации сигнала в дайной системе по каждому каналу составляет A Mn+2 3ciA-f где - время задержки одного отрезка линии. Линия 12 задержки задерживает тактовый импульс на время, равное длительности одного кодового импульса, и по тактирующему входу 11 запускает АЦП 10, Начинается новый цикл кодирования. В первом режиме зондирующий импульс, возбул даемый по команде от блока 25 управления режимов источником упругих волн 5 после отражения горизонтов земной толщи принимается при емниками 6 каждой локальной кодирующей стаицми 5. Принятый эхо-сигнал ус .,п;1вается 5 отфильтровывается в заданной полосе частот узлом 9 и кодируется ЛЦП 10. Полученный код данных хранится в АЦП 10 до прихода следующего тактового импульса. Во втором режиме (тестовый контрсль) блок 25 переводит триггер 2б в нулевое состояние и по линии 3 пере дается нулевшй потенциал. Переключатель 8 схемой во всех локальных кодируюу),их станциях 5 устанавливаетс в состояние 3 и подключает к входу сейсмического усилителя 9 формирова тель тестовых импульсов /. Одновреме но триггер 2б своим вторым выходом снимает блокировку с генератора 24 тестовых импульсов и с его выхода в линию 2 поступают тестовые импульсы, 8 каждом канале тестовые импульсы с отвода от линии 2 поступают на установочный вход триггера 28 и устанавливают его в единичное состояние. На выходе триггера 28 формируется скачо напряжения, который через развязываю щий транс(| орматор 30 и переключатель 8 поступает на вход сейсмического ус лителя 9- Конденсатор 31 моделирует эквивалентную емкость сейсмоприемниК08 канала. Электрическое напряжение с выхода усилителя 9 ак и в первом режиме, далее поступ.ает на вход АЦП 10, который преобразует его в цифровой код с частотой следования тако товых импульсов. Задержанный второй линией 29 задержки тестовой импульс поступает на второй установочный вход триггера 28 и возвращает его в исходное состояние. Тестовые импульсы поступают на вход формирователя 7 с частотой, задаваемой генератором 2. В- первом и втором режимах работы данные с линии связи поступают в ре1, 8 гистр 17. Записанная в регистр 17 инц)ормация в режиме измерения передается на цифровой регистратор 18 и через ЦАП 19 на аналоговый регистратор 20, В режиме тестового контроля информация из приемного регистра 17 из цифровой преобразуется в аналоговую форму и выдается на аналоговый регистратор 20, Полученные на регистраторе 20 записи реакции каждого приемного тракта (без сейсмических приемников) на скачок напряжения характеризуют амплитудную и фазовую идентичность каналов косы. Положительный эффект данного устройства заключается в ровышении точности за счет уменьшения фазового сдвига между первым и последним каналами в 0-50 раз и повышении надежности работы устройства за счет исключения достаточно сложных блоков приема и передачи кодов. Формула изобретения Многоканальное цифровое устройство для морских сейсмических исследований, содержащее источник упругих колебаний, приемно-регистрирующий блок, включающий последовательно соединенные генератор опорных импульсов, блок адреса и приемные регистры, аналоговый регистратор с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), цифровой регистратор, входы которых подключены к выходам приемных регистров, причем выход блока адреса соединен с вторым входом ЦАП, и синхрогенератор, соединенный входами с генератором опорных импульсов и блоком управления, вход которо.го соединен с выходом генератора опорных импульсов, и в каждом канале соединенные между собой, с синхрогенератором и приемными регистрами линиями синхронизации и передачи кодов, канальные кодирующие блоки, включающие сейсмический приемник, последовательно соединенные сейсмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и схемы ИЛИ, а также линию задержки, подключенную к входу АЦП, вход которой соединен с линией синхронизации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены, тестовая линия с отводами к каждому канальному кодирующему блоку, линия контроля, разделенная по числу

9З

каналов на отрезки, между которыми в каждом канальном кодирующем блоке включены схемы согласования уровней, а канальный кодирующий блок содержит последовательно включенные формирователь тестовых импульсов и коммутатор со схемой управления, выход которого соединен с входом сейсмического усилителя, а вход - с сейсмическим приемником, вход схемы управления коммутатора подключен к выходу схемы согласования уровней, а вход формирователя тестовых импульсов подключен к тестовой линии, приемно-регистрирующий блок содержит последовательно соединекные триггер режима и генератор тестового сигнала, вход которого со единен с выходом генератора опорных

10

импульсов, а выход подключен к тестовой линии, вход указанного триггера подключен к выходу блока управления, а второй выход - к линии контроля, причем выход каждого -разряда кода выходного регистра АЦП через блок вентилей соединен с приемным регистром приемно-регистрирующего блока многоканальной линией передачи кодов, а управляющие входы названных вентилей соединены с линией синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

vGl s

k.s ;, s.

.

1 Si i;-H | i

t:

I ,

i€-i -« -r-

A.

S 1 и J.J-

feJ FT s