Всесоюзная (

О П И С А Н И Е 368566ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советски Союиалнстическиз РеспублиК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства-и. Кл, о ок ьоо.Х 11.1970 ( 1607026/26-25) влено заявки-с присоединением Комитет по делам зобретвиий и открытийкорите ри Совете Министра ДК Бэо.834(088.8, Полшков и Г, И, Молокано Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведкиявитель СОБ СЕЙСМИЧЕСКОЙ РАЗВЕД о сигналаигнала; Изобретение относится к сейсмической раз.ведке и может быть использовано для решения задач структурной геологии.Известен способ сейсмической разведки, при котором используется взрывное или це взрывное возбуждение зондирующего сигнала и который позволяет изучать сейсмическое строение среды по кинематическим и динамическим параметрам Волн.Эффективность этого способа во многом оп С ределяется разрешающей способностью. Известно, что разрешающая способность прямо пропорциональна ширине спектра зондирующего сигнала. Расширение спектра сигнала в сторону высоких частот целесообразно из-за 46 сильного поглощения средой и снижения проникающей способности сигнала.Целью изобретения является расширение спектра сигнала в сторону отрицательных частот, что позволяет повысить разрешающую способность в два раза без снижения глубинности исследований.Поставленная цель достигается тем, что при сейсмических наблюдениях чередуют излучение сигналов положительного и отрица тельного спектров, регистрируют отраженный (преломленный) слоиный сипнал двухзнакового спектра и затем преобразуют его в импульсный вид путем переноса спектра в одно- знаковую область частот.30 На фцг, 1 изображена частотная характеристика сигналов;Л - частота нзлучаемогБ - частота принятого су-; - разность частот;задержка сигнала в среде;- , - время начала регистрации;- ", - значение частоты в момент началарегистрации;о, - значение частоты в момент прекращения регистрации;1 - соответственно теку щая частота итекущее время.На фиг. 2 показано колебание разцостноц частоты в тех же временных пределах, где т 1 - часть колебания разностной частоты, соответствующая положительным частотам; т, - часть колебания, соответствующая отрицательным частотам.На фиг. 3 прцведец спектральный импульс в случае примецецпя положительной частоты; на фиг. 4 - тот же импульс в случае использования положительной и отрицательной частот.На фиг. 5 дана частотная характеристика сигналов источника и приемника при другом режиме излучения, где о - частота в момент начала регистрации; - , - частота в момент прекращения регистрации; в, - наивысшее значение частоты сигнала.где ф =аг,где а= - = сопз 1 Ю На фиг. 6 изображены:аР1 - сигнал источника типа х = соз - ,3где а =сопз 1 - скорость изменения частотыв сигнале;а2 - сигнал приемника типа х=сов - (1 -2г,) 23 - произведение х, х;4 - колебание разностной частоты ;=а 15 - изменение частоты во времени сигнала хб - изменение частоты во времени сигна.ла х,7 - разность частот сигналов х, и х,8 - сумма частот сигналов х, и х.Два синусоидальных процесса с одинаковым периодом имеют частоты противоположных знаков, если в любой момент времени онинаходятся в противофазе, что математическиможет быть выражено следующим образом п( - ) = - д(О (1)у( - 8) = А з 1 п ( - щ+ яо); (2) у (8) = Аз 1 п(а 8 - сто), (3) где А, - амплитуда,в - круговая частота,уо - начальная фаза,1 - текущее время.Естественно, что некоторая периодическая функция у( - 1) с отрицательной первой гармоникой может быть разложена в ряд только по отрицательным частотам, что предполагает существование отрицательных спектров 5( - ц). Понятия отрицательной частоты и отрицательных спектров используются в радиотехнической литературе.Для сигналов простой формы (типа сейсмических импульсов) понятие отрицательной частоты является неопределенным. Однако в случае сложных сигналов это понятие наполняется физическим содержанием.Известны сигналы, которые содержат как отрицательную, так и положительную ветвь частот, например, сигнал с линейно изменяю. щейся частотой скорость изменения частоты.Как видно из фиг. 1, кривая А при 10 частота положительна; при 10 - отрицательна, т. е, данный сигнал имеет двухзнаковый спектр, простирающийся как в положительную, так и в отрицательную областьПусть данный сигнал излучается в землю, причем в течение времени - 1, - :0 вводится отрицательная часть спектра, а в течение времени 0 - :1,положительная. Отраженный сиг 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 нал Б (фиг. 1) регистрируется с запаздыванпем 1;, причем частота его равна со(Е - А) = а(1 - Хс) ( -+1 ,+ ;) (5) Этот сигнал также двухзнакового спектра. Однако он может быть преобразован в сигнал однознакового спектра посредством вычисления разности частот сигналов А и Б, Если из опорного сигнала (4) вычесть отраженный сигнал (5), то получим"Я - ( - 1 ) =а =дхРазность частот не зависит от текущего времени и при а)0, как видно из фиг. 2, остается положительной, независимо от знака спектра в течение времени от 1 щ до 1 щ. Разность час тот есть отрезок синусоиды длительности1+ 2=1 т ( т) =21 т=При спектральном вибросейсмическом способе сейсморазведки импульсной записью слу. жит амплитудный спектр колебания с разностной частотой. Известно, что компактность этого спектра зависит от длительности отрезка синусоиды - разностной частоты. Если использовать только положительную ветвь частот, как это делается обычно, то в лучшем случае ширина основного лепестка спектральной функции, выполняющей на записи роль спектрального импульса, равна на нулевом4 тсуровне - . При использовании также отри 4-.цательной ветви ширина равна , т. е.-.+7) спектральный импульс сжимается в 2 раза. Из сопоставления спектрального импульса в случае использования положительной ветви частот (фиг. 3) и спектрального импульса в случае использования двухполярного спектра (фиг. 4), выполненных в одном масштабе, видно, что в последнем случае спектральный импульс укоротился в два раза за счет уве. личения времени излучения.На практике цикл одного измерения предлагаемым способом включает в себя следующие операции. Вначале частота вибраций по произвольному закону увеличивается до (фиг. 5), затем уменьшается по линейному закону (фиг. 4). В некоторый момент времени 1 о начинается регистрация отраженного сигнала Б Когда частота опорного сигнала достигает - а регистрация прекращается, и производится сброс частоты.Таким образом, за счет использования сложного сигнала, спектр которого занимает как положительную, так и отрицательную область частот, появляется возможность вдвое увеличить разрешающую способность при сейсмических исследованиях.Для проверки этого положения были проведены графические построения с первичными сигналами (графическое моделирование). Построен сигнал с линейным законом изменения частоты (фиг. 6, кривая 1); он соответствует сигналу А на фиг. 1. Кривая 1 изменяется по35 40 косинусоидалыному закону. аРх= сов ( - 0,7 1,:--.Л,). (6) Построен также отраженный сигнал 2 (фиг.З), который, без учета поглощения, регисгрируется с запаздыванием 1; и соотвегсивует сигналу Б на фиг. 1; кривая 2 изменяется в соотвегспвии с законом х= сов - (8 - 1;)- (0,7( 8 ( ) (7) Графическим путем произведено перемно жение сигналов х, и х в результате которого посгроена сложная кривая 3. Огибающая этого,произведения есть колебание 4 с разносгной частотой, которое может быть выделено путем фильтрации. Как видно изпостроений, колебание с,разносгной часготой во всем интервале от - 0,71, до ,непрерывно, не имеет точек разрывов и настоянно по частоте, т. е. за счет отрицательной,вегви частот удлинился отрезок синусоиды, а спектральная функция укоротилась. Эти операции поясняются на фиг. 6 линиями 5 - 8.Итак, расширение спектра частот,в сторону отрицательных частот эквиваленгно расширению спектра в сторону положительных частот и позваляет не,выхолить из пределов инфранизких сейомичеаких частот, что важно для глубинности исследований.Для реализации предложенного способа требуются вибрагор с управляемой частотой колебаний от отрицательных до положительных значений в сейсмическом диапазоне частот, приемная аппаратура, преобразователь вибрационных сигналов в разносгные частоты и анализатор спектра. Для исследований не 5 о 5 2 О 25 обходимо возбудить вибратор на максимальной частоте (например, 80 гц), затем уменьшать частоту по линейному закону с однавременным преобразованием сипналов в разпостные частоты и ихрегисграцпей, В момент про. хождения частоты через ноль направление вращения эксцентрика изменяют на прогивоположное и, не прекращая регистрацшо, возбужгдают частоты противоположного знака. Лента с записью раэносгных частот (перенесенных при перемножении сигналав в одиапо. лярную область частот) укрепляется:на воспроизводящем устройсгве анализатора спектра и осуществляется спекгральный анализ; спекгрограммы интерпретируются подобно обычным сейсмическим записям.Последовательность операций по предлагаемому способу заключается в том, чтобы поочередно возбуидать положительные и отрицательные частоты, регистрировать сложный сигнал двухзнакового спектра, затем преобразовьпвать вто в импульсный видс одновременным переносом отрицателыной части спект. ра в положительную область, В результате импульс становится короче в 2 раза, чем в случае использования только положительной полосы частот. Предмет изобретения Опособ сейсмической разводки путем возбуждения спектралыных составляющих сложнопо сигнала, от,гичающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности разведки, чередуют возбуждение снпналов положительного и отрицательного спектров, регистрируют отраженный сложный сигнал и преобразуют его в импульсный внд путем переноса огрицателыной части спектра,в область положительных частот,Составитель Ю. Дадеркоедактор Т, Орловская Текред Т. Курилко Корректор Н, ПрокуратЗаказ 190/683 Изд. М 221 Тираж 755 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушскгя наб., д. 4/5и. Харьк. фил, пред. Патент