Многоканальное устройство для регистрации сейсмических сигналов на магнитную ленту Советский патент 1983 года по МПК G01V1/32 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифровой регистрации сейсмических сигналов на магнитную ленту для последуюиего ввода ее в электронную вычислительную машину.

Известно устройство для регистрации сейсмической информации с частотной модуляцией, содержащее сейсмоприемникн, усилители, модуляторы, магнитные головки, демодуляторы, сумгдарующее устройство, осциллограф

Недостатком устройства является то, что без последующего преобразования сейсмической информации, записанной на магнитную ленту в аналоговой форме, невозможно вводить ее в злектронно-вычислительную машину.

Наиболее близким к изобретению является устройство для цифровой регистрации сейсмической информации, содержащее блок сейсмических усилителей, схему сравнения, запоминаю щее устройство (ЗУ), генератор управляющих импульсов, программный ключ, преобразователь код - аналог, соединенный с осциллографом.

ключ, цифровой магнитный регистратор L2J.

Недостатками известного устройства является то, что оно осуществляет поочередное преобразование сейсьдаческих сигналов в цифровой код, где с увеличением количества входных сигналов пропорционально увеличивается общее время преобразования,

10 ЧТО;с одной стороны, рграничнвает количество сейсмических сигналов, которые возможно регистрировать одновременно, с другой стороны, ограничивает диапазон изменения частоты

15 дискретизации входных сигналов. Кроме того, указанное приводит к временному сдвнгу между каналами, вносящему аппаратурную погрешность в результате обработки информации г

20 и отсчеты сигналов регистрируются в виде 12-разрядных двоичных кодов, которые содержат в себе значительную избыточность.

Цель изобретения - сокращение вре25 мени регистрации и уменьшение избыточности информации.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для регистрации сейсмических сигна30лов на магнитную ленту, содержащее

блок сейсмических усилителей, схему сравнения, запоминающее устройство, генератор управляющих импульсов, программный ключ, преобразователь код аналог, соединенный с осциллографом, ключ и цифровой магнитный регистратор, введены генератор импульсов, счетчик отсчетов, дополнительный преобразователь код - аналогам - 1 дополнительных схем сравнения, где N - число каналов регистрации, 2N логических элементов И, два дополнительных запоминающих устройства, элемент задержки, блок приращения и реверсивный счетчик, причем вход генератора импулЬсов подключен к перво му выходу блока управления, а выход подключен к входу счетчика отсчетов, выходы которого подключены к.входам дополнительного преобразователя код - аналог, выход которого подключен к первым входам всех N схем сравнения, к вторым входам которых подключены выходы блока сейсмических усилителей, выходы всех N схем сравнения- подключены к первым входам объединенных попарно 2N логических элементов И, к вторым входам которых подключены выходы двух младших разрядов счетчика отсчетов, выходы 2N элементов И подключены к 2N входам основного ЗУ, к управляю щему входу которого подключен выход элемента задержки, вход которого подключен к выходу переполнения счетчика отсчетов и к первому управляющему входу первого дополнительного запоминающего устройства,к второму управляющему входу которого подключен второй выход блока, управления, 2N выходов основного ЗУ подключены к 2N входам первого дополнительного запоминающего устройства, выход старшего разряда которого подключен к входу младшего разряда, а выходы двух старших разрядов подключены к входам блока приращения, 2N выходов первого дополнительного запоминающего устройства подключены к входам 2N старших разрядов второго дополнительного запоминающего устройства, к первому управляющему вход которого подключен третий выход блока управления, а к второму управляющему входу подключен выход ключа, вход которого подключен к четверто выходу блока управления, пятый выход которого подключен к управляющему входу блока приращения, выходы которого подключены к входам двух младших разрядов второго дополнительного запоминающего устройства, выходы двух старших разрядов которого подключены к входам блока приращения, а остальные выходы подключены к входам цифрового магнитного регистратор и через программный ключ - к входам

реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам дополнительного преобразователя код - ai.aлог.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для регистрации сейсмических сигналов содержит входные каналы 1 - 1 , блок сейсмических усилителей 2, генератор им- пульсов 3| счетчик отсчетов 4, преобразователь код - аналог 5, выходы блока сейсмических усилителей 6 - 6у, схемы сравнения 7 - Тц , логические элементы - .BN, запоминаюее устройствоЗУ 9, дополнительные запоми|5ающие устройства ЗУ 10 и 11, элемент задержки 12, блок приращения 13, блок управления 14, nporpaMi-iный ключ 15, реверсивный счетчик 16, преобразователь код - аналог 17, сциллограф 18, ключ 19, цифровой магнитный регистратор 20.

Устройство работает следующим образом.

В начале работы на выходе блока управления 14 формируется разрешаюий уровень напряжения, который запускает генератор импульсов 3. Импульсы с генератора 3 поступают на вход двенадцатиразрядного счетчика отсчетов 4. С поступлением каждого из этих импульсов содержимое счетчика 4 увеличивается на единицу. Благодаря этому на выходе преобразователя код - аналог 5 образуется инейно-ступенчатое напряжение, выота каждой ступеньки которого рава весу младшего разряда счетчика 4. возрастанием содержимого счетчика 4 на схемах сравнения 7 - 7 производится сравнение указанного ступенатого напряжения со всеми сейсмиескими сигналами, которые подаются выходов блока сейсмических усилиелей 6 - 6м.

В момент равенства сейсмического сигнала с 1-го выхода блока сейсмических усилителей со ступенчатым напряжением на выходе 1-ой схемы сравнения вырабатывается сигнал. В этот момент содержимое счетчика 4 соответствует двоичному коду цифрового значения сейсмического сигнала с l -го выхода блока сейсмических усилителей 6 , и. указанный импульс через группу логических элементов И , 8 осуыествляет передачу содержимого двух младших разрядов счетчика 4 и те разряды запоминающего устройства 9, входы которых подключены к выходу i -ой схемы сравнения 7 . В результате этого в соответствующих разрядах запоминающего устройства 9 запоминаются два младших разряда двоичного кода сейомического сигнала с i -го выхода блока сейсмических усилителей . До переполнения разрядной сетки счетчика 4 на выходах всех схем сра нения 7 - 7 и в моменты равенств сейсмических сигналов с выходов блока сейсмических усилителей 6 с линейно-ступенчатым напряжением вырабатываиотся сигналы, которые через соответствующие группы логических элементов И 8 - осуществл ют передачу содержимого двух младших разрядов счетчика 4 в соответствующие разряды запоминаклаего устройства 9, имеющего 2ft разрядов. При одновременном совпадении дву или нескольких сейсмических сигнало с выходов блока сейсмических усилителей 6 со ступенчатым напряжением выходы соответствующих схем сравнен 7 - 7(j через соответствующие группы логических элементов И 8 - 82 осуществляют параллельную передачу содержимого двух младших разрядов счетчика 4 в соответствующие разряды запоминающего устройства 9. В момент переполнения разрядной сетки счетчика 4 завершается текущий шаг преобразования сейсмических сигналов в цифровой код. Сигнал переполнения, полученный на выходе старшего разряда счетчика 4, осуществляет параллельную передачу содержимого запоминающего устройства 10, имеющего 2 разрядов, в 2 N ста ших разрядов запоминающего устройства 11, имеющего разряда. Этот же сигнал задерживается на эле менте задержки 12 и осуществляет параллельную передачу содержимого запоминающего устройства 9 в запоминающее устройство 10. Таким образом в соответствующих разрядах запоминающего устройства 10 запоминаются по два младших разряда цифровых кодов данного шага преобразован а на 2N старших разряда , запоминающего устройства 11 - по два мла ших разряда цифровых кодов .предыдущего шага преобразования сейсмических сигналов. Причем коды первог сейсмического сигнала располагаются в старших разрядах, а коды N-ro сей смического сигнала - в младших раз рядах запоминающих устройств 10 и 1 При этом два мЛадших разряда запоми нающего устройства 11 остаются неза полненными. После этого начинается очередной цикл преобразования сейсмических сигналов, и параллельно с этим на блоке приращения 13 происходит определение значений и знаков приращений предыдущего шага. Частота ква тования по времени выбирается такой что разность между соседними отсчёт ми сейсмических сигналов не превосходит единицы квантования по уровню. Благодаря этому приращения получаются двухразрядными кодами, состоящими из значения и знака приращения. Определение значений и знаков .приращений производится начиная с первого сейсмического сигнала, в нарастгисщем порядке. Вначале на входы блока приращения 13 с запоминающих устройств 10 и 11 поступают по два младши разряда цифровых кодов текущего и предыдущего шагов преобразования первого сейсмического сигнала. Полученные на ыаходах блока приращения 13 значения и знак приращения первого сейсмического сигнала поступают на два младших разряда запоминаюс 5его устройства 11, после чего блоком управления 14 вырабатывается импульсы сдвига, по которым содержимые запоминающих устройств 10 и 11 сдвигаются на два разряда. При этом на входы блока приращения 13 с запоминающих устройств 10 и 11 поступают на два младших разряда цифровых кодов текущего и предыдущего шагов преобразования второго сейсмического сигнала, и на блоке приращения 13 определяются значение и знак приращения второго сейсмического сигнала, которые поступают на два младших разряда запоминающего устройства 11. Далее аналогичным образом по импульсам от генератора управляющих импульсов 14 содержимое запоминакицих устройств 10 и 11 сдвигаются по два разряда, и на блоке приращения 13 последовательно определяются значения и знаки приращений остальных сейсмических сигналов. Таким образом, до окончания следующего цикла преобразования на выходах блока приращения 13 последовательно получаются значения и знаки приращений всех сейсмических сигналов, которые.последовательно подаются на два младших разряда запоминающего устройства 11, содержимое которого сдвигается по два разряда N раз, в результате чего в 2К младших разрядах запоминающего устройства 11 находятся значения и знаки приращений всех сеНк мкческих сигналов. Устройство работает в режиме цифровой регистрации сейсмических сигналов иа магнитную ленту и в режиме записи сейсмических сигналов на осциллограф. В режиме цифровой регистрации сейсмических сигналов на магнитную ленту включается ключ 19 и отключается прогрс1ммный ключ 15. ПРИ этом значения и знаки приращений шести сейсмических сигналов с 12 старших разрядов ( начиная с третьего старшего разряда запоминающего устройства 11 с помощью 12 магнитных головок цифрового магнитного регистратора 20 параллельно записываются на магнитную ленту, которая затем вводится в электронную вычислительную машину 21, После записи значений и знаков приращений первых шести сейсмических сигналов на магнитную ленту сигналом от генератора управляющих импульсов 14 содержимое запоминающего устройства 11 сдвигается на 12 разрядов. После этого производится параллельная запись на магнитную ленту значений и знаков приращений шести следующих сейсмических сигналов. Для записи содержимого запоминающего устройства 11 на цифровой магнитной регистратор 20 требуется небольшой отрезок времени который значительно меньше времени преобразования. Увеличение количеств входных сейсмических сигналов при этом не влияет на время преобразования. В режиме записи сейсмических сигналов на осциллограф включается прогрс1ммн1лй ключ 15 и отключается- ключ 19. При этом программный ключ 15 подает на входы реверсивного счетчика 16 значения и знаки приращений выбра ного сейсмического сигнала. С поступлением на входы реверсивного счет чика 16 положительного приращения ег содержимое увеличивается на единицу а с поступлением отрицательного приращения уменьшается на единицу., Благодаря этому на выходе преобразователя код - аналог 17 получается ступенчатое напряжение, форма которого аналогична форме выбранного сей смического сигнала. С выхода преобра зователя код - аналог 17 сигнал записывается на осциллограф 18. Блок приращения 13 функционирует так, что в каждом такте в соответствии с кодами, которые поступают на входы блока приращения 13 от запоминающих устройств 10 и 11, на его выходах проявляются соответствуюичие значения и знаки приращений. Положительный эффект -от испол ъзования данного устройства заключггетсл в том, что в каждом шаге дискретизадни производится параллельное определение разностей соседних отсчегтов всех входных сигналов, и этим са1Мым устраняется временной сдвиг между кодированной информацией отдельных каналов. Вместе с тем, в каждом шаге дискретизации для запоминания результата кодирования каждого канала вместо 12-разрядного кода требуется лишь 2-разрядный код, что уменьшает объем регистрируемой информациУ в шесть раз. Если иметь :в виду, что основным ограничением для увеличения количества каналов npaicтически является значение В1ремени записи на магнитную ленту, то 6-кратное уменьшение объема регистрируемой информации позволяет при частоте преобразования прототипа в шесть раз увеличивать количество входных каналов или при количестве входных каналов прототипа в 6 раз увеличивать частоту дискретизации входных сигналов. Формула изобретения Многоканальное устройство для регистрации сейсмических сигналов на магнитную ленту, содержащее блок сейсмических усилителей, схему сравнения, запоминающее устройство, блок управления, програ1 мный ключ, преобразователь код - аналог, соединенный с осциллографом, ключ и цифровой магнитный регистратор, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени регистрации и уменьшения избыточности информации, в устройство введены генератор импульсов, счетчик отсчетов, дополнительный преобразователь код - аналог, N-1 дополнительных схем-сравнения, где N число каналов регистрации, 2N логических элементов И, два дополнительных запоминающих устройства, элемент задержки, блок приращения и реверсивный счетчик, причем вход генератора импульсов подключен к первому выходу блока управления, а выход подключен к входу счетчика отсчетов, выходы которого подключены к входам дополнительного преобразователя код - аналог, выход которого подключен к первым входам всех N схем сравнения, к вторым -входам которых подключены выходы блока сейсмических усилителей, выходы всех N схем сравнения подключены к первым входам объединенных попарно 2 М логических элементов И, к вторым входам которых подключены выходы двух младших разрядов счетчика отсчетов, выходы 2N элементов И подключены к 2Ы входам основного запоминающего устройства, к управляющему входу которого подключен выход элемента задержки, вход которого подключен к выходу переполнения счетчика отсчетов и к первому управляющему входу первого дополнительного запоминающего устройства, к второму управляющему входу которого подключен второй выход блока управления, 2N выходов основного запоминсшзщего устройстваподключены к 2(4 входам первого дополнительного запоминающего устройства, выход старшего разрядах которого подключен к входу младшего разряда, а выходы двух старших разрядов подключены к входам блока приращения, 2W выходов первого дополнительного запоминаюtqero устройства подключены к входам 2N старших разрядов второго дополнительного запоминающего устройства, к первому управляющему входу которого подключен третий выход генератора управляющих импульсов, а к второму управляющему входу подключен выход ключа, вход которого подключен к четвертому выходу генератора управляхяцих импульсов, пятый илход которого подключен к управляющему входу блока приращения, выходы которого подключены к входам двух младших разрядов второго дополнительного запоминаххцего устройства, выходы двух старших разрядов.которого подключены к входам блока приращения, а остгшъные выхода подключены к входам ци4ч ового магнитного регистратора, а также через программный ключ - к входам реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам дополнительного преобразователя код - аналог.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Федоренко А.Н. Магнитиая сейсмическая запись. М., Недра, 1964j с. 98.

2.Кунизиков Б.К., Кунизикова М.К., Общий курс геофизических методов

5 разведки. М., Недра, 1976,0.291 {прототип}.