Сейсмозонд

СОЮЗ СОВЕТСКИХшицвсмвник ЯЦ Д11 О а(э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ЕНИЯ одытороготорого ПИСАНИЕ ИЭОБ автоснсмм сеидпаъст(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 64285, кл. Н 04 В 1/68, 1976.2. Патент США У 3988712,кл. 340-15.5, 1976 (прототип),(54)(57) СЕЙСИОЗОНД, содержащий ли-,нию связи из ь каналов, каждый изкоторых на переданщей стороне содержит сейсмоприемник, подключенныйк канальному передатчику, состояще- .му из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, ка-.нального усилителя, подключенногочерез мультиплексор к выходу каналь-,ного передатчика, а на приемной сто-.роне содержит последовательно соединенные первый селектор канала, дифференциальный детектор и усилитель,о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что,,с целью повышения точности измерения путем снижения нелинейности измеряемых сигналов, в каждом каналена приемной стороне введены последовательно соединенные фазосдвигающийблок, блоки динамической и статической нелинейности, второй канальныйпередатчик, второй селектор канала,выход которого подключен к второмувходу дифференциального детектора,а выход усилителя подключен к входуфазосдвнгаащего блока, причем в какдый канальный передатчик введены дифференциальный усилитель, второй модулятор, второй генератор и синтезатор канального сигнала, при этом выходы генераторов через синтезаторканального сигнала подключены к входу канального усилителя, входы дифференциального усилителя подключенык входу канального передатчика, а вы.х к входам модуляторов, выходв модулятора соединен с входомв генератора.дифференциального детектора 5 к входу усилителя б,1 11632Изобретение относится к геофизической аппаратуре и предназначено для проведения бортовых сейсмических исследований на спускаемых летающих аппаратах, а также может быть применено в сейсморазведочной аппаратуре,Известно устройство передачи и приема сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией и одной. боковой полосой, содержащее два тактовых генератора, О два модулятора, два преобразователя кодов, генератор несущей, балансный модулятор, формирователь полосы, два демодулятора О 1.Однако такое устройство в связи 5 со значнтельнымв искажениями сигналана модуляторах обладает значительной нелинейностью.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является 20 мультиплексированная система передачи данных, содержащая линию связи иэЬ каналов, каждый из которых на передающей стороне содержит сейсмоприемник, подключенный к капельному пе редатчику, состоящему из модулятора, подключенного к входу генератора, канального усилителя, подключенного через мультиплексор к выходу канального передатчика, а на приемной сто роне содержит последовательно соединенные селектор канала, дифференциаль нцй детектор и усилитель 2 )..- - йХотя корректирующая схема и позволяет убрать паразитную амплитудную 35 модуляцию илн мультипликативную погрешность в каналах передачи данных, тем не менее существенная величина нелинейности преобразования передавае. мого сейсмического сигнала модулятора 40 и другим блокам не может скомпенсироваться этой схемой, что ведет к высокой нелинейности телеметрирования,Цель изобретения - повышение точности.измерения путем снижения нели нейности измеряемых сигналов.Укаэанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем линию связи из и каналов, каждый из которых на передающей стороне со держит сейсмоприемник, подключенныйк канальному передатчику, состоящему из первого модулятора, подключенного к входу первого генератора, канального усилителя, подключенного через И мультиплексор к выходу канального пе . редатчика, а на приемной стороне содержит последовательно соединенные 92 2 первый селектор канала, дифференциаль"ный детектор и усилитель, в каждом канале на приемной стороне введеныпоследовательно соединенные фазосдвигающий блок, блоки динамической истатической нелинейности, второй канальный передатчик, второй селектор канала, выход которого подключен квторому входу дифференциального детектора, а выход усилителя подключенк входу фаэосдвигающего блока, причем в каждый канальный передатчик .введены дифференциальныйусилитель,второй модулятор, второйгенератор и синтезатор канального сигнала, при этом выходы генераторов через синтезатор канального сигнала подключены к входу канального усилителя, входы, дифференциального. усилителя подключены к входу канального передатчика, а выходы - к входам модуляторов, выход второго модулятора соединен с входом второго генератора.На фнг.1 изображена блок-схема предлагаемого. сейсмоэонда; на фиг.2 схема канального передатчика.Сейсмозонд (фиг.1) содержит в каждом канале на передающей стороне сейсмоприемник 1, подключенный к канальному передатчику 2, который через линию 3 связи соединен с соответствующим селектором 4 канала на приемной стороне. Выход селектора 4 канала подключен через первый вход Кроме того, на приемной сторонесейсмозонд содержит последовательно соединенные фаэосдвигающий блок 7,блоки 8 и 9 динамической и статической нелинейности соответственно,второй канальный передатчик О, второй канальный селектор 1, выход которого подключен к второму входу дифференциального детектора 5, авыход усилителя 6 подключен к входуфазосдвигающего блока 7.Канальные передатчики 2 и 10 содержат дифференциальный усилитель12, первый 13 и второй 14 модуляторы, первый 15 и второй 16 .генераторы, синтезатор 17 канального сигнала, канальный усилитель 18 н мультиплексор 19. При этом входом канальных передатчиков 2 и 10 являются входа дифференциального усилителя 12, выходы которого подключены к входам первого 3 н второго 14 модуляторов,163292 4датчика 10 таким образом, чтобы онабыла идентична закону модуляции (илисигналу У сейсмоприемника 1) первогоканального передатчика 2 на передающей стороне сейсмозонда. После окончания переходного процесса сигнал навыходе второго канального передатчика 1 О равен практически сигналу навыходе первого передатчика 2 с точ 10 ностью до сигнала Е, который равенпри достаточном быстродействии обратной связи и,сгде Йкоэффициент усиления усили 15 теля 6,Например, при К щ 1000 ошибка рассогласования канальных передатчиков 2 и10 составляет 0,13 сейсмического сигнала Б . Вместе с тем в соответствии20 с Формулой ( ) сигнал на выходе усилителя 6 идентичен сейсмическому, такц,= Ве 25 3 1 выходы которых через первый 15 и второй 16 генераторы соответственно подключены на входы синтезатора 17 канального сигнала, выход которого через канальный усилитель 18 и мультиплексор 19 подключены к выходу канального передатчика 2,Сейсмоэонд работает следующим образом.При отсутствии сигнала на выходе сейсмоприемника 1, в каждом канале канальный передатчик 2 закачивает в линию 3 связи немодулированный сигнал несущей частоты, который поступает на приемной стороне на селектор 4 канала.На выход селектора 4 канала проходит сигнал несущей только одного соответствующего ему канапьного передатчика 2. Так как в начальный момент времени после включения сейсмозонда сигнал на выходе усилителя 6О Иравен 0 , то сигнал на выходе второго, размещенного на приемной стороне канального передатчика. 10, представляет собой немодулированную несущую соответствующего канала, а следовательно, идентичен сигналу, поступающему через линию 3 связи и селектор 4 канала с первого канального передатчика 2, на передающей стороне. Поэтому сигнал на выходе дифференциального детектора 5, равный разности двух идентичных сигналов, ран 1вен 0и, следовательно, на выходе каждого канала, например на выходе усилителя 6, сигнал также равен "0". Если с сейСмоприемникана канальный передатчик 2 поступил сигнал У 0, то с него через линию 3 связи на соответствующий селектор 4 канала поступает сигнал промодулированной несущей, который проходит через селектор на первый вход дифференциального детектора 5 и детектируется. Так как сигнал несущей на выходе второго канального передатчика 10 в начальный момент времени еще не промодули- рован, то по второму входу дифферен- циального детектора 5,к которому подключен второй канальный передатчик 10, результат детектирования искажает нулевой сигнал, Поэтому на выходе дифференциального детектора 5 в результате вычитания появится сигнал Е, пропорциональный сигналу сейсмоприеиника ), который после усиления усилителем 6 стремится осуществить модуля-. цию сигнала второго канального переВ канальном передатчике может быть использована как амплитудная, так и частотная или фаэовая модуляция канальной несущей беэ потери работоспособности схемы сейсмозонда. Введение в схему сейсмозонда на30приемной стороне второго канальногопередатчика 10, например идентичного первому 2, позволяет уменьшитьнелинейность телеметрирования следующим образом,Если сигнал на выходе канальногопередатчика 2 и селектора .4 упрощенно представить в виде суммы Бс+ 4 11,где ьБн - абсолютная величина нелинейного искажения 1)с при модуляции40с это, учитывая, что второй канальныйпередатчик 10 стоит в цепи обратнойсвязи и имеет такую же нелинейностькак и первый 2, а схема с замкнутойобратной связью имеет коэффициент45передачи равным единице, статическая характеристика второго 1 О канального передатчика, приведенная к входу первого канального передатчика 2,зеркально симметрична статической50характеристике первого канального передатчика 2 относительно прямой строго линейной зависимости. В связи с этимприведенный сигнал обратной связиравен разности У -дЛ. После сум 55 .мнрования сигналов первого 2 и второго 10 канальных передатчиков, приведенного к входу первого, получим:1)с+ 1 Фн + По дФн = 21 с5 11632т,ерезультирующий сигнал пропорционален линейному сигналуТаким образом, введением второго 10канального передатчика на приемной.,стороне осуществляется компенсациянелинейности модуляции, вносимой вканальном передатчике 2 на передающей стороне.Однако, помимо нелинейных искажений сейсмического сигнала У , вносимых модуляцией, в канале имеютместо нелинейные искажения, вносимые,например, диодными детектирувзцимицепями дифференциального детектора5, неравномерностью амплитудной частотной характеристикой селектора 4канала, динамической нелинейностьюлинии 3 связи и фильтрующих элементов канального передатчика 2 и селектора 4 канала, инерционностью илизадержкой сигнала на всех блокахканала,Эти виды нелинейных искаженийустраняются как и в укаэанном случае для нелинейности модуляции путем введения в цепь обратной связисоответственно: блока 9 статическойнелинейности, второго селектора 11канала, блока 8 динамической нелинейности и фазосдвигающего блока 7,Вместе с тем, статические характеристики реальных схем канальныхпередатчиков 2 и 10 не обладаютидентичной реверсивностью относительно нулевой точки отсчета, т.е. нелинейные искажения модуляторов ЬУв области положительных значенийсейсмического сигнала Б не равны нелинейным искажениям ЬБ в области отрицательных значений. В связи с40этим усложняется настройка блоковканала на приемной и передающей сторонах сейсмоэонда, что в свою очередь является источником дополнительных нелинейных искажений в результа 45те рассогласования. С целью устранения этих искаженийв схему канальных передатчиков 10введены дополнительно согласно.(фиг,2 );второй модулятор 14, второй генератор 16, синтезатор 17 канального сигнала, например смеситель, а на входедифференциальный усилитель 12,Канальный передатчик (фиг,21 работает следующим образом,При отсутствии сигнала на выходесейсмоприемника 1 сигнал на входеканального передатчика Ц= О, Тогда 92 6сигнал, поступающий с дифференциального усилителя 12 на первый 13 и второй 14 модуляторы, например частотные модуляторы, также равен нулю, и с выходов генераторов 15 и 16 на синтезатор 17 поступают два сигнала стабильных частот Г и Г . С его выхода на канальный усилитель 18 с мультиплексы сором 19 поступает разностный сигнал стабильной частоты Г,=Г - Г 1.Если 0 4 О, то на модулятор 13 поступает сигнал +1 с (примем для простоты изложения коэффициент передачи дифференциального усилителя .2 равным 1), а на модулятор 14 сигнал -1 . Это приводит к противоположной по знаку девиации частоты Ь Ги Ь Г генераторов 15 и 16, в результате чего на выходе синтезатора 17 появится сигнал: ц ("+ ) (г" 2)= ,+ ьХ+ , (3) Разлагая девиации ВТи ЬГ на линейную ЬН, и ЬХг, и нелинейную 1+идГ. составляющие, получим формулу (3) в виде= ,+ (д, + а,) + (+ д )(4) для положительных значений сейсмического сигнала Б, а для отрицательных 3 в виде;- к= ко+ (о+ 1-) + ("го+ 1 г+ ) (5) Так как модуляторы имеют идентичные статические характеристики, то при П ) =И выполняются равенства;аГ,=юГ=ьГг,; 1 =сИ=г+ф Ь 1+фд г (6) а результирующая девиация частоты на выходе синтезатора 17 канального сигфф нала, учитывая формулы (4 ) - (6определяется по закону;ЬХ(О,):гак.(ь,+Л.,)1 э 1.а, . (7)Таким образом, как следует иэ формулы (7 ) статическая характеристика модуляции канального передатчика (фиг,2) зеркально симметрична относительно начала отсчета 1= О; Г= Гд, Следовательно возможна подстройка.канальных передатчиков 2 и 10 по ее перегибу в начале отсчета, что позволяет обеспечить высокую точность ручной или автоматической настройки кцнала сейсмрзонда и избежать нелинейных искажений телеметрирования сейсмического сигнала У, обусловленную неидентичностью нелинейности статических характеристик первого 2 и второго 10 канальных пе. редатчиков.7, ,1 Сейсмозонд позволяет снизить ве" личину нелинейных искажений измеряе мах сейсмических сигналов, а также устранить на сейсмограммах ложные163292 8 оси синфазности., обусловленные большим уровнем гармоник сейсми - .ческого сигнала высшего поряд - ка.