Устройство для преобразования вибросейсмической информации

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Сфветскнк Социаямсттаческмх Республнк(22) Заявлено 190776 (21) 2390299/18-25с присоединением заявки яй(45) Дата опубликования опнсання 010678 иУи , .(51) М. Кл, Й 01 Ч 1/28// цСт 06 1 15/34аарЬаратааааыа ааватат 6 ааата Маааатрав Вйар аа ааааа ааааратааай а атармтай(72) Авторы изобретения Московский институт нефтехимической и газовой промьааленностиим, И,М.Губкина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Изобретение относится к области сейсморазведки и предназначено для преобразования сейсмической информации, зарегистрированной при работе с вибрационными источниками, в импульсную форму путем взаимной корреляции сигнала вибратора и сигналов сейсмической приемной системы. Известны устройства, выполняющие О преобразования сейсмической информации путем вычисления корреляционных функций от сейсмических сигналов, представленных в цифровом коде с плавающей запятой 1,2, состоящие иэ уст"6 ройства логарифмирования, сумматора логарифмов, блока потенциирования, устройства сдвига, накапливающегося сумматора и регистров порядка и мантиссы результата. ЯОНедостатком этих устройств состоит в наличии блоков логарифмирования и потенциирования, выполняемых обычно на постоянных запоминающих устройствах значительного объема и невысокого 25 быстродействия.Из известных устройств аналогичногс назначения наиболее близким по техническому существу к предлагаемому является устройство для преобразова- ЗО ния вибросейсмичес кой информации в импульсную форму31 .Это устройство содержит блок выделения порядка к знака опорного сигнала, подключенный ко входу запоминающего устройства опорного сигнала, первый выход которого подсоединен к первому входу сумматора порядков, а второй выход к первому входу блока анализа знаков, выход которого соединен со входом дешифратора, выход которого подсоединен к накапливающему суммато РУОсновными недостатками этого устройства являются невысокое отношение сигнал;шум ограниченный, динамический диапазон выходных данных и значи . тельный объем оборудования. Причина этих недостатков - организация запоминающего устройства (ЗУ) сейсмического сигнала на входе коррелятора, объем Зу при этом жестко ограничивает длительность входного сигнала, что приводит к ограничению выходного Отношения сигнал-шум, которое пропорционально корню квадратному из длительности входного сигнала.Малый динамический диапазон реэуль" тата возникает из-за органиэации ариФ- метического блока на основе накапливания корреляционной функции в формате с Фиксированной запятой. Вибрационные сейсмические сигналы имеют большую длительность (до десятков секунд),и поэтому входная система автоматической регулировки усиления не влияет набольшой динамический диапазон выходных сигналов. Как известно, передавать числа в большом динамическомдиапазоне в формате с Фиксированнойзапятой беэ потерь можно лишь засчет пропорционального увеличенияразрядности, т.е. роста объема оборудования, а в противном случае динамический диапазон сигналов сокращается. Следствием этих недостатков является невозможность выделения слабыхглубинных сигналов, следовательно,малая глубинность разведки.Цель изобретения - повышение отношения сигнал-шум, расширение динамического диапазона выходных данныхи сокращение, оборудования.Эха цель достигается тем, что впредлагаемое устройство введены вычитатель порядков, блок сигналов нормалиэации, регистр порядка результата,регистр мантиссы результата, блокнормализации, запоминающие устройствамантиссы и порядка результата. Приэтом второй вход блока анализа знаковсоединен с первым входом блока выделения порядка и знака сейсмическогосигнала, второй выход которого подключен ко второму входу сумматора порядков. Выход сумматора порядков подсое 35динен к первому входу вычитателя поряд-ков,соединенного со вторым входом дешифратора, Второй вход вычитателя порядков соединен с выходом запоминающе.го устройства порядка результата и спервым входом регистра порядка реэуль- )01 ата,выхбд которого подключен ко вхо.ду запоминающего устройства порядкарезультата. Второй вход регистра порядка результата через блок сигналов но 6 Мализации соединен с первым выходом 45сумматора мантисс и с первым входомблока нормализации, второй вход которого подключен ко второму выходу сумматора мантисс, Выход блока нормализациичерез регистр мантиссы результата 50подключен ко входу запоминающего устройства мантиссы результата, выход которого подсоединен ко второму входусумматора мантисс,На чертеже показана структурная55схема устройства преобразования вибросеисмической информации в импульснуюФорму.Устройство содержит блок 1 выделения порядка и знака опопрного сигнала,выход которого соединен со входом запоминающего устройства (ЗУ) 2 опорногосигнала, Блок 3 выделения порядка изнака сейсмического сигнала соединенвторым выходом со вторым входом сумматора 4 порядков, а первым выходом со вторым входом блока 5 анализа знаков, ЗУ 2 опорного сигнала соединено своим первым выходом с первым входом сумматора 4 порядков, а вторым выходом - с первым входом блока 5 анализа знаков, Выход сумматора 4 подключен к первому входу вычитателя б порядков, выход которого подключен ко второму .входу дешифратора 7, к первому входу которого подсоединен выход блока 5 анализа, Выход дешифратора 7 подключен к первому входу сумматора 8 мантисс, первый выход которого через блок 9 сигналов нормализации соединен с первым входом блока нормализации 10, при этом второй выход сумматора 8 мантисс подключен ко второму входу блока нормализации 10. Первый вход регистра 11 порядка результата соединен со вторым входом вычитателя б порядков, а его второй вход подключен к выходу блока 9 сигналов нормализации. Выход блока нормализации 10 через регистр 12 мантиссы результата подключен ко входу ЗУ 13 мантиссы результата, выход которого соединен со вторым входом .сумматора 8 мантисс. Выход регистра 11 порядка результата подсоединен ко входу ЗУ 14 порядка результата, выход которого соединен со вторым входом вычитателя б порядков.Устройство производит вычисление корреляционных функций входных сигналов, представленных в формате с плавающей запятой:%К- значение корреляционной Функции;6; - значение опорного сигнала;Х 1 - значение сейсмического сигнала,Устройство обеспечивает обработкусигналов любой длительности.В результате (Й+ М) - кратного повторения цикла, в запоминающих устройства 13,14 мантиссы и порядка результата образуются результирующие значения корреляционной функции КК,к : 1, 2.М,При выполнении одной парной операции внутреннего цикла)( 5е вустройство работает следующим образом.Опорный сигнал 5 е, содержаший порядок,мантиссу и знак мантиссы, поступаетна вход блока 1 выделения порядка изнака опорного сигнала, а сейсмический сигнал )(е, содержащий порядок,мантиссу и знак мантиссы, - на входблока 3 выделения порядка и знакасейсмического сигнала.На выходах блоков 1,3 выделенияпорядка и знака опорного и сейсмического сигналов образуются значения сигь 5 Сумматор 8 мантисс обеспечиваетвыработку признаков нормализации напервом выходе, а на втором выходеобразует в дополнительном коде мантиссу,.суммы Ч, + Хе 5 е, Блок 9 сигналов норналов, состоящие из порядков и знаковмантисс, а мантиссы содержат только единицу старшего разряда и нулевые значения остальных разрядов, Зто позволяет осуществлять плавающее умножениесуммированием порядков, а накоплениепроизводить с помощью дешифратора,чтоускоряет вычисления и сокращает оборудование. При этом выражение для корреляционной функции можно записать в виде;10И5 у;и(5;) 5 Р(Х Ц; г,( 12,. йу 16ис 1 Д .,рМгде бп 511 обозначает знак числа 5;,ЩЬ;)- его порядок.Значения порядка иэ знака мантиссыопорного сигналаб поступают в ЗУ 2 Юопорного сигнала, там запоминаются иизвлекаются для вычислений. Порядоксигнала 5 е поступает на первый входсумматора 4 порядков, на второй входкоторого поступает порядок сигнала)(с первого выхода блока 3 выделенияпорядка и знака сейсмического сигнала. Со второго выхода блока 3 знакмантиссы поступает на первый входблока 5 анализа знаков, на второй входкоторого поступает знак мантиссы бвсо второго выхода ЗУ 2. Сумматор 4 порядков вычисляет сумму порядков РХв)Р (5) и выдает ее на первый вход вычитателя 6 порядков, а блок 5 анализазнаков образует логическое произведеБние знаков, т.е. знак произведения.Из ЗУ 14 порядка результата извлекается порядок % а из ЗУ 13 мантиссырезультата - мантисса% Порядок к,поступает на первый вход регистра 11 1порядка результата, записывается врегистр, одновременно этот порядокподается на второй вход вычитателя 6порядков, который образует разностьпорядков слагаемых; 481 Хе (5 е 1 " ф 1Значение разности порядков поступаетна дешифратор 7, который образует навыходе единицу в разряде, вес которого соответствует разности порядковна входе дешифратора, Сигнал с выходаблока 5 анализа знаков поступает надругой вход дешифратора и обеспечивает передачу сигнала с выхода дешифра- ,6тора на первый вход сумматора 8 мантисс в дополнительном коде, На второйвход сумматора мантисс подается мантиссаЧХ с выхода ЗУ 13 мантиссы результата, 60 калиэации анализирует признаки нормализации и выдает управляющие сигналы нормализации на первый вход блока нормализации 10 и на второй вход регистра 11 порядка результата, куда ранее было занесено значение порядка Я, . Под действием сигнала нормализации, значение регистра порядка результата изменяется на нужную величину, образуя порядок Я", Мантисса суммы поступает на второй вход блока нормализаций 10, с выхода которого нормализованная мантисса суммы Ч 1 заносится вйрегистр 12 мантиссы результата. Далее мантисса и порядок результата записываются в запоминающие устройства 13,14 мантиссы и порядка результата соответственно.На этом заканчивается первая парная операция внутреннего цикла, аналогично происходит вторая парная операция, начинающаяся с извлечения иэ Зу 2 опорного сигнала и знака сигнала 5 е-Ми т.д. до окончания внутреннего цикла при пм м)(е 5 е-м 11 7затем на вход блока 3 выделения порядка и знака сейсмического сигнала поступает сигнал Х в 1, и организуется новый внутренний цикл.По окончании (Ц + М)-го цикла на выход устройства подается М результирующих значений корреляционной функции в формате с плавающей запятой с запоминающих,устройств порядка и мантиссы результата.Основным преимуществом изобретения является повышение отношения сигналшум и динамического диапазона выходных сигналов, так как введение запоминающих устройств результата позволяет вычислять корреляционные функции от сигналов практически неограниченной длины.Поскольку количество слон памяти равно числу точек корреляционной функции М, которое обычно во много раз меньше длины опорного сигнала Й, наращивание длины опорного сигнала не влечет пропорционального наращивания памяти, а приводит к незначительному росту разрядности запоминающего устройства мантиссы рузльтата благодаря организации накапливания корреляционной функции в формате с плавающей запятой, следовательно, сокращается количество оборудования.Важным преимуществом является также высокое быстродействие, достигаемое применением сумматора порядков, вычитателя порядков и дешифратора.Эти преимущества обеспечивают большой технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства. Возможность выделения слабых глубинных сигналов вследствие большого отношения сигнал-шум и динамического диапазона выходного сигнала, при сокращении614404 формула изобретения 10 Составитель О.МащенкоОрловская Техред М,келемеш корректор Е. Пап дакт Тираж 702 осударственного комитета С по делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушск1/4 ИПИ акаэ Подписноета Министров ССтийнаб., д.4/5 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектн оборудования и высоком быстродействииустройства, повышает глубинность ирентабельность сейсморазведки с применением вибрационных источников, темсамым обеспечивает повышение качестваи удешевление комплекса сейсморазведочных работ. 6 Устройство для преобразования вибросейсмической информации в импульсную форму, содержащее блок выделения порядка и знака опорного сигнала, подключенный ко входу запоминающего устройства опорного сигнала, первый выход которого подсоединен к первому входу сумматора порядков, второй выход его подключен к первому входу блока анализа знаков, выход которого соединен с первым входом дешифратора, выход которого подсоединен к первому входу сумматора мантисс, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал-шум и расширения динамического диапазона выходных данных, в него введены вычитатель порядков, блок сигналов нормализации, блок нормализаций, регистр порядка результата, регистр мантиссы результата, запоминающее устройство порядка результата, запоминающее устройство мантиссы результата, причем второй вход блока анализа знаков соединен с первым выходом блока выделения порядкаи знака сейсмического сигнала, второй выход которого подключен ко второму входу сумматора порядков, выходкоторого подсоединен к первому входувычитателя порядков, соединенного совторым входом дешифратора, а второйвход вычитателя порядков соединен свходомзапоминающего устройства порядка результата и с первым входомрегистра порядка результата, выходкоторого подключен ко входу запоминающего устройства порядка результата, аего второй вход через блок сигналовнормализации соединен с первым выходом сумматора мантисс и с первым входом блока нормализации, второй входкоторого подключен ко второму выходусумматора мантисс, а выход блока нормализаций через регистр мантиссы результата подключен ко входу запоминающего устройства мантиссы результата,выход которого подсоединен ко второму входу сумматора мантисс. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Крейсберг В.М, Разработка быстродействующего коррелятора-фильтра КфЦ. Отчет по теме 123/66, ВНИИГЕОфизика, М., 1969.2, Авторское свидетельство СССР М 304583, кл,(т 06 1 15/34, 1969.3, Патент США М 3863058, кл. 235- 152, (М.кл.06 -% 15/34), 1975.