Цифровая сейсмостанция

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1)4601 Ч ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВ 2ющего устройства и счетды которого подключены к одам оперативного эапоми ройства, выход формирова сов выборки кристалла по одам выборки кристалла о запоминающего устройст и ч а ю щ а я с я тем,(2) 39(56) Ан11 10009Порт 884 12, 09,го запомин чика, выхо адресным в Вил. 11 33 ый проектно-изыск -исследовательскии проект им. С.Я.Ж его ус тельсо науч Гид еля и ен к в оперативногва, о т л В,Льв 083 торско 72, кл. ативная е снидетельствоС 01 Ч 1/24.трехканальнаяитель СНЦ-З.ТОксплуатации. НП981. йсмо анция-нако н -Рудструкция по ео изик(54)(57) 1. ЦИФРОВАЯ СЕИСМОСТАНЦИЯсодержащая ударное устройство с жестко закрепленным на нем датчиком момента удара, подключенным через усилитель к формирователю прямоугольныхимпульсов, и каналов регистрации,каждый иэ которых состоит иэ сейсмоприемника, последовательно соединенных предварительного усилителя, блока фильтров, основного усилителя,аналого-цифрового преобразователя,блока согласования, оперативного запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя, коммутатор,выход которого подключен к входу осциллографа, формирователь отметки момента удара, выход которого подключен к суммирующему входу основногоусилителя одного из каналов, формиро"ватель интервала времени запись-считывание" подключенный к входам Запись-считывание" оперативного запоминающего устройства, тактовый генератор с регулируемой частотой, подключенный к нходам формирователя импульсон выборки кристалла оперативно 801506411 что, с целью повышения производительности работ за счет повышения канальоности и упрощейия управления станции, в нее введены таймер, переключатель, пБ-триггер и в каждом канале регулятор усиления - фаэовращатель и интегратор, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к соответствующему входу коммутатора, регулятор усиления - фазовращатель включен между сейсмоприемником и предварительным усилителем, инверсный выход счетчика подключен к входам синхронизации ос цнллографа и ведомой части пБ-триггера, информационный вход которой соединен с выходом ведущей части пй-триггера а выход - с входом формирователя интервала временизапись- считывание", другой вход которого соединен с входом формирователя отметки момента удара, другим входом формирователя импульсов выборки кристалла и подключен к выходу ведущей части шЯ-триггера инверсный выход которой подключен к входу установки в нуль счетчика, выход формирователя прямоугольных импульсов непосредственно и через таймер соединен с переключателем выход которого соединен с входом ведущей части пб-триггера.3 150642. Цифровая сейсмостанция по п.1, отличающаяся тем, что ре гуля то р усиления - фазо вращат ель выполнен на сдвоенном потенциометре, вход одного иэ резисторов которого соединен с выходом другого и, наоборот, входы резисторов подключены к входам потенциометра, а движки потенциометра - к его выходам. 3. Цифровая сейсмостанция по п.1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтопараллельно каждому фильтру и интегратору включен клич, Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для инженерно-геологических исследований в штольнях, туннелях, в теле плотин и т.п.Цель изобретения - повышение производительности работ за счет повы 20щения канальности и упрощения управления станцией.На фиг, 1 приведена блок-схемапредлагаемой станции; на фиг, 2схема регулятора усиления - фазовращателя; на фиг, 3 - сейсмограмма работы станции,Сейсмостанция содержит ударноеустройство 1 с жестко закрепленнымна нем датчиком 2 момента удара, подключенным через последовательно соединенные усилитель 3 и формирователь4 прямоугольных импульсов непосредственно или через таймер 5 к пБ-триггеру 6 с ведущей 7 и ведомой 8 частя 35ми, формирователь 9 отметки моментаудара, формирователь 10 интервалав 1 фвремени запись-считывание , тактовый генератор 1 с регулируемой частотой, формирователь 12 импульса выборки кристалла, счетчик 13, и каналов регистрации, каждый иэ которыхсодержит последовательно соединенныйсейсмоприемник 4, регулятор усиления - фаэовращатель 15, предваритель-ный усилитель 16, блок 17 фильтров,включающий режекторный фильтр 18,фильтры верхних 19 и нижних 20 частот, основной усилитель 21, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 22,блок 23 согласования, оперативноезапоминающее устройство (ОЗУ) 24,цифроаналоговый преобразователь 25и интегратор 26, выходь 1 интеграторов 26 каналов подключены к п-ка 55нальному коммутатору 27, подключенному свопм выходом к входу осциллографа 28, вход синхронизации которогоподключен к инверсному выходу счетчика 13, с которым соединен вход синхронизации (С) ведомой части пБ-триггера. Выход формирователя 9 отметки момента удара подключен к суммирующему входу основного усилителя 21 одного иэ каналов, ключи 29-33 шунтируют, соответственно, таймер 5, а также фильтры 18-20 и интеграторы 26 каналов.Предлагаемая схема сейсмостанции позволяет в качестве индикатора использовать одноканальный промышленный осциллограф со ждущей разверткой, а в качестве ударного устройства ручной молот массой до 5 кг.Модульное исполнение блоков станции позволяет конструировать ее слюбым числом каналов. Выполнение блоковв ст анции на ми кр о с хе мах КОМОПструктуры и минимизация схемных решений позволили снизить до минимумаэнергопотребление станции и ее габариты, что важно при работе в полевыхусловиях,На сейсмограмме работы станции(фиг. 3) показаны; битный объем памяти без задержки, битный объем памяти с задержкой, битный объем памятис повышенной дискретностью записи,Сейсмостанция работает следующимобразом.Перед началом работы станцию приводят в исходное состояние подачейлогической "1" на ш 8-триггер. Затемс помощью ударного устройства 1 вызывает упругую волну в исследуемойсреде. Импульс запуска от датчика 2через усилитель 3 поступает на формирователь 4, с которого прямоугольные импульсы поступают н вход ведущей части тБ-триггера 6 (непосредственно или через таймер 5), котораяоткрывается первым импульсом и включает систему записи дчя приема информации в память. Последующие импульсы, поступающие на вход ведущей30 5 15064 части пБ-триггера, не изменяют его состояния, и, следовательно, ведущая часть пБ-триггера осуществляет функцию защиты от "дребезга" цифровой части схемы, что повышает четкость5 и надежность ее работы.Сигнал с выхода ведущей части пй-триггера поступает на вход Р ведомой части 8 пБ-триггера, на входы формирователей 9, 10 и 12. С выхода формирователя 9 отметки момента удара на вход усилителя 21 одного иэ каналов поступает дозированный по времени импульс, который служит момен том отсчета времени от момента удара до прихода сейсмической волны.При поступлении на вход ведомой части 8 пгЯ-триггера сигнала с выхода ведущей части 7 на выходе ведомой 20 части 8 формируется сигнал, который вместе с сигналом с выхода ведущей части шЯ-триггера переводит формирователь 10 интервала времени "эаписьсчитывание" в состояние, при кото ром сигнал с его выхода (логическая "1 н) поступает на входы 7 ОЗУ 24 и начинается отсчет времени записи.Одновременно с этим с выхода формирователя 12 импульсов выборки кристалла на входы П запоминающих устройств поступают импульсы, разрешающие выполнение операции Запись Сигнал выборки кристалла выбирает требуемую микросхему памяти в ОЗУ. Подача управляющего сигнала на вход разрешения записи при наличии сигнала выборки кристалла осуществляет операцию записи.При поступлении на вход ведущей 40 части пБ-триггера прямоугольного импульса счетчик 13 ат тактового генератора 11 начинает формировать импульсы, которые поступают на адресные входы ОЗУ. Происходит выбор ячей ки для записи информации, которая поступает по сейсмоканалам.По достижении упругой волной сейсмоприемника 14 с его выхода сигнал поступает на регулятор усиления - 50 фазовращатель 15, который обеспечивает ослабление и изменение фазы выходного сигнала сейсмоприемника.Ослабление необходимо в случаях поступления на сейсмоприемники сигнала большой интенсивности ( удар вблизи сейсмаприемника ). Перемещением зажимов патенциометра регулятора усиления оператор добивается нужного ослабления. В случае ггесггггфазнагоподключения отдельггых сейсмаприемников в косе фазы сигналов с этихсейсмоприемников могут быть легкаизменены с помощью перемещения движков потенциометра на пульте станции,С выхода регулятора усиления - фазовращателя 15 сигнал поступает напредварительный усилитель 16, с которога сигнал поступает в блок 17фильтров, который состоит из режекторного фильтра 18, фильтра 19 верхних и фильтра 20 нижних частот. Вслучае, когда помехи отсутствуют иликогда необходимо получить весь спектрвходного сигнала, фильтры могут бытьэагпуггтированы ключами,Полезный сигнал подается на основной усилитель 21, выполненный на операционном усилителе, в котором предусмотрено регулирование по амплитудес помощью переменного резистора,дключеггного в низкаомнай части операционного усилителя. Это обеспечивает малую чувствительность к шуму инаводкам, С этого усилителя сигналпоступает на АЦП 22 кампараторноготипа, выполненный на элементах НЕКОИОП-структуры.Сигналы с АЦП 22 в виде логических "О" или "1" через блок 23 соглассваггия, неабходимыгг для сохранениявременных соотношений с другими импульсами, обслуживающими ОЗУ 24, поступают. на информационный вход А разряда памяти. Происходит запись информации. После заполнения всего объема памяти ОЗУ 24 с инверсного выхода П-го разряда счетчика 13 поступает сигнал на С-вход ведомой части 8 пгЯ-триггера и на синхронизирующий вход осциллографа 28. Эта часть триггера срабатывает и на вход ОЗУ 24 подается логический "0. С этого момента начинается процесс считывания информации, записанной в память, который продолжается до снятия напряжения питания со схемы или до подачи1" на вход К ведущей части гггЯ-триггера.С выхода ОЗУ 24 информация в виде логических "О" или ",1" поступает на ЦАП 25.ЦАП 25 выполнен в виде резисторов с соотношением своих номиналов как 1:2.4:8 и т.д. и имеющих общую точ 1506411ку соединения с резистором нагрузки, а другими концами подключенных к соответствующему разряду памяти ОЗУ 24. Преобразованные из цифровой в аналоговую форму информационные сигналы5 поступают на интегратор 26Здесь аналоговый сигнал, выраженный в виде ступенчатой формы ( количество ступенек зависит от разрядности преобразо О вания ), сглаживается и освобождается от случайных импульсных помех. Затем сигналы поступают на аналоговый коммутатор 27 и с выхода последнего на осциллограф 28 со ждущей разверткой, где, синхронизируемые импульсами с инверсного выхода счетчика 13, высвечиваются на экране как стоячая картина принятого процесса.С целью обеспечения воэможности использования ограниченного объема памяти и в тех случаях, когда от мо" мента возбуждения до первого вступления волны проходит много времени, в течение которого полезная информа ция отсутствует, между формирователем 4 прямоугольных импульсов и .ведущей частью 7 щБ-триггера включают таймер 5, который осуществляет эадержку импульса на необходимое время, в течение которого запись не производится.1Наличие таймера 5 и тактового генератора 11 с регулируемой частотой позволяет даже при ограниченном объеме памяти произвести запись любого участка полученной сейсмограммы с большой метрологической точностью. Это можно проиллюстрировать фиг.Э, Пусть при определенной частоте тактового генератора 11 принятый сейсмосигнал имеет вид, показанный на фиг.Эа. Часть сигнала не записывается в памяти ОЗУ 24, При необходимости записать эту часть сигнала вводится задержка с помощью таймера 5 на время Т. На экране осциллографа 28 имеют картину, показанную на фиг,Зб, Как видна, сейсмосигнал имеет редкую дискретность, что может не удовлетворить оператора в виду недостаточной наглядности, Изменяя частоту тактового генератора 11 и Т д таймера 5, можно любой участок сейсмограммы записать с большей степенью дискретности (фиг.Зв).1506411 Оьеи лают Составитель т. Райковалкппова Техред М.Ходацич Корректор Т.Палий едакт 5433/ аж 484 Подписное Гос Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О твенного комитета по из 113035, Москва, Ж, ретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5