Устройство для преобразования сейсмической информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09 3 сю с БРЕТ ПИСАНИЕ ИЯ СТВ ло- ре- ока суммду ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИД(71 Нарофоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов раэЬедки ВНИИГеофизики и Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. Н.М,Губкина (53) 550.834(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 615439, кл. 6 01 Ч 1/28, 1978.2. Авторское свидетеЛьство СССР У 614404, кл.С 01 Ч 1/28, 1978.3, Авторское свидетельство СССР Р 819773, кл. О 01 Ч 1/28, 1979 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее регистр текущего значения сейсмического сигнала, блок модификации адресов, блок асинхронной адресации, счетчик адреса, блок маркировки, блок памяти мантисс результата, блок памяти порядка ре- зультата, сумматор мантисс, блок нормализации, регистр мантисс результата, регистр порядка результата, при этом, выход блока модификации адресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен к первому входу счетчика адреса, ко второму входу которого подключен выход б ка маркировки, выход счетчика ад са подключен ко второму входу бл асинхронной адресации, а также к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядка результата, выход сумматора мантисс подключен к первому входу блока нормализации и к информационному входу блока памяти мантисс результата, выход последнего подключен ко входу регистра мантисс результата, выход которого подключен к первому входу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блокапамяти порядка результа та, выход которого подключен ко входу регистра порядка результата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможнострй устройства за. счет обеспечения корреляционного преобраэова" ф ния сейсмических колебаний при раз 6 личных видах поверхностных источни ков возбуждения, в него введены коммутатор опорных сигналов со входами отметки момента импульсных сигналов и управляющего вибросейсмического сигнала, коммутатор информационных сигналов со входом сейсмического сигнала; и блок формирования коэффициентов, при этом. выход коммутатора опорных сигналов подключен ко Входам блока маркировки и блока фор-мирования коэффициентов, а выход последнего соединения со входом блока модификации адресов, ко второму входу коммутатора информационных Се сигналов подключен выход регистра фф мантиссы результата, к его третьему входу подключен выход регистра порядка результата, выход коммутатора инФормационных сигналов подключен ко входу регистра текущего значения сейсмического сигнала, выход которого подключен ко второму входуатора мантисс и ко второму вхоблока нормализации.10 Изобретение относится к сейсморазведке и предназначено для корреляционного преобразбвания сейсми(ческой информации, регистрируемой при работе с поверхностными вибрационными и импульсными источниками, 5 возбуждения колебаний.Известно цифровое корреляционное устройство., предназначенное для преобразования информации в вибрационной сейсморазведке, кОгда возбуждаемые колебания представляют собоЯ непрерывный линейно-частотно-моДулированный сигнал. В нем реализован последовательный принцип вычислений и малоразрядное представление входных данных 1.Известно также цифровое корреляционное устройство, предназначен, ное для преобразования информации в вибрационной сейсморазведке, когда возбуждаемые колебания представляют собой непрерывный линейно-частотно-модулированный .сигнал, в ко- тором реализован параллельно-последовательный принцип вычислений, а входные данные представлены лишь порядком (нормализированная мантисса считается приближенно равной единице) Е 2 Д.Общим недостатком указанных устройств является их односторонняя ори 30 ентация на обработку вибросейсмических данных. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразова ния сейсмической информации, содержащее регистр текущего значения сейсмического сигнала, блок модификации адресов, блок асинхронной адресации, счетчик адреса, блок маркировки, блок .памяти мантисс результата,блок памяти порядка результата, сумматор мантисс, блок корреляции, регистр мантисс результата, регистр порядка результата, при этом выход блока модификации адресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен к первому входу счетчика адреса, ко второму входу которого подключен выход блока маркировки, ,выход счетчика адреса подключен ко второму входу блока асинхронной адресации, а также к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядка результата, выход сумматора мантисс подключен к первому входу блока нормализации и к информационному входу блока памяти мантисс результата, выход последнего подключен ко входу. Регистра мантисс 60 результата, выход которого подключен к первому входу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блока памяти порядка результата, вы ход которого подключен ко входу регистра порядка результата.Известное устройство предназначено для корреляционной обработки сейсмических колебаний, возбуждаемых последовательностью импульсных возбуждений. Корреляционное преобразование сейсмической информации эа счет импульсного характера воздействия сводится здесь к суммированию значений регистрируемых сейсмических данных с определенными временными сдвигами 3 3.Основным недостатком известного устройства является его односторонняя ориентация на обработку сейсмических данных, возбуждаемых непрерывно-импульсными источниками.Таким образом, для преобразования сейсмических колебаний при вибрационном возбуждении используются одни устройства, при непрерывно импульсном возбуждении - другиеЦель изобретения - расширение, Функциональных воэможностей устройства за счет обеспечения корреляционного преобразования сейсмических колебаний при различных видах поверхностных источников возбужденияПоставленная цель достигается тем что в устройство для преобразованиясейсмической информации, содержащеерегистр текущего значения сейсмического сигнала, блок модификацииадресов, блок асинхронной адресации,счетчик адреса, блок маркировки,блок памяти мантисс результата, блокпамяти порядка результата, сумматормантисс, блок нормализации, регистрмантисс результата, регистр порядка результата, при этом выход блокамодификации адресов подключен к первому входу блока асинхронной адресации, выход которого подключен кпервому входу счетчика адреса, ковторому входу которого подключен выход блока маркировки, выход счетчика адреса подключен ко второму входу блока асинхронной адресации, атакже к адресным входам блоков памяти мантисс результата и порядкарезультата, выход сумматора мантиссподключен к первому входу блока нормализации и к информационному входублока памяти мантисс результата,выход последнего подключен ко входу регистра мантисс результата, выход которого подключен к первомувходу сумматора мантисс, выход блока нормализации подключен к информационному входу блока памяти порядка результата, выход которого подключен ко входу регистра порядка результата, введены коммутатор опорныхсигналов со входами отметки моментаимпульсных сигналов, и управляющеговибросейсмического сигнала, коммутатор информационных сигналов со входом сейсмического сигнала и блок ких сигналов с разными зонами нулеформирования коэффициентов, при этом вых значенийвыход коммутатора опорных сигналов Трехуровневый управляющий виброподключен ко входам блока маркиров-сейсмический сигнал представляет соки и блока формирования коэффициен- бой,последовательность нулей и разтов, а .выход последнего соединен сонополярных единиц (+1,0,-1), Вычисвходом блока модификации адресов, . ление приращений Ьк(ь) вместо самойко второму входу коммутатора инфор" ФВК дает при этом существенный вымационных сигналов подключен. выход , игрыш по быстродействию, Это про регистра мантиссы результата, к его иллюстрируется на примере, где х(1)третьему входу подключен выход регист 10 сейсмические колебания; у(1) - упра порядка результата, выход комму-. равляющий вибросейсмический сигналутатара информационных сигналов под- й(7) - ФВК; дй(4 - ее приращения.ключен ко входу регистра текущегоРассматриваются дискретные по. значения сейсмического сигнала, вы- следовательности сигналов у(й) иход которого подключен ко Второму 1 х(.) при учете, что функции Й(с) ивходу сумматора мантисс и ко второ- Ьй(Г) могут быть представлены в виму входу блока нормализации. де Я(84) и дй(йд), где д 1 - инНа чертеже изображена блок-схема тервал дискретизации (в сейсмораэустройства, ведке, как правило, д 1=2 мс илиСхема содержит коммутатор 1 опор- о Ю = 4 мс),ных сигналов, блок 2 формирования 0 - номер цифрового отсчета,коэффициентов, блок 3 модификации 0 О, 1, 2,Ь, (причем обычноадресов, блок 4 маркировки, блок 5 Ь = 1000-2000, соответственноасинхронной. адресации, счетчик б адре 1=2-8 с).са, регистр 7 текущего значения, 25 В приведенном примере для упроблок 8 нормализации, блок 9 памяти щения рассматривается лишь 27 дипорядка результата, регистр 10 скретных отсчетов сигналов М(й) ипорядка результата, сумматор 11 ман- У(1).тисс, блок 12 памяти мантисс ре- ЪЗС 1,2 М,Зд 6,4 М,5 ДФ,бМ,74,8 ЬФ,зультата, регистр 13 мантисс реэуль-,9 д 6,10 д,1146,12 д+,1341, 14 д 1, 15 д 1,тата, коммутатор 14 информационных ЗО 1 бд 1,17 дф,18 Ю,194,20 М,2146,22 М,сигналов (блок управления и его свя д,2441,25 дФ,2 бд 1,27 дС,зи не показаны). з(+)-в+1+1+1+1+1+100000-1-1-1-1-100000+Возможность корреляционной об- +1+1+1+110работки сейсмических колебаний с по- х(1)х х х х х х х х х х. х х. х х х:одного устройства при раэ 35 х х х х х х з фф 2ф2 3 4 57 в 0 -т х Хличных видах поверхностных источ 16 О 18 19 Ъ) 21 йг 23 2 Ф М йс 21иычислейие одного отсчета корреников возбуждения обеспечивается ис- ляционной функции й(Ф) сводится кпользованием очень близких алгорит- перемножению всех одноименных энамов обработки. чений сигналов х(1) и у с последу-.при непрерывно-импульсном возбуж" 49 ющим сложением полученных произведении колебаний корреляционная функ- дений. Для вычисления следующегоция В(Ф) имеет вид (3): отсчета й производится сдвигвлево всех значений х(С) и вновь1=0 Ф производятся перемножения и сло 45 женин и т.дВычислим для приведенных значений у(1) и х(1) два отсчета ФВКгде И - число импульсов возбужде- прн значениях Р =0 и 6=1ния 1ФВ(0) щ+х+м +х +х +х +х х х хх ( 1) - регистрируемые сейсмические Ох)+22+х 2 э+х 2,+х 2 "263к 6 а 1 Ь Ю Фиколебания; В(ВС) -+ху+х 3+х +х. +х +х х х ".хФх +ь - .длительность ФВК; +х +х +х +х +э" +г 3 + 5 6тэ13 1+ 1% Ывремя возбуждения. приращения ФВК дй(фГ) на одномПри вибрационном возбуждении ко- интервале дискретизации равно разлебаний вычисляется не сама функция ности отсчетов ФВК;временной корреляции (ФВК) й(Ф, а411(дй) =Й(41)-й(0)ее приращение дй(7) на каждом ин- дй(д) =-х +х +х -х -х +хтервале дискретизации. Управляющий Иэ примера видно, что вычисле 1 1 12 М 22 27вибросейсмический сигнал у(1) при ние дй(Г) вместо й(Т) дает сущестэтом квантуется небольшим коли- венный выигрыш по быстродействию.чеством уровней (три+семь). Пяти- . бО Выражение для приращения ФВКуровневый и семиуровневый управляв Й(5 при трехуровневом управляющие вибросейсмические сигналы мо- щем вибросейсмическом сигнале имеетгут быть представлены соответст- следующиВ,вид:венно суммой двух и трех трехуров М невых управляющих вибросейсыичес и(ф) = -С кх( +г)1Я,р50 где х(С) - сейсмические колебания,М - число полупериодов сигнала,- длительность ФВК,К= +1 - коэффициентучитывающийзйакопеременность свипсигнала.При сравнении выражений (1) и (2)можно сделать заключение об их большом сходстве (масштабные коэффи-циенты 1/М и 1/И особой роли не играют). Действительно, правые частиэтих .выражений отличаются лишь нали("чием коэффициента Кп в (2) и различной интерпретацией узловых точеки . Если в (1) времена ; 15соответствуют отметкам момента, то.во (2) времена 1 п соответствуютточкам изменения уровней квантования свип-сигнала.Таким образом, достаточно ввестив устройство блок формирования коэфФициента К, реализующего значения М= + 1 йри.работе с вибрационными источниками и значение ,=+ 1при работе с непрерывно-импульснымиисточниками; коммутатор опорных сигналов, подключающий к устройствулибо свип-сигнал, либо сигнал отмет;ки момента, а также соответственнонастроить блок маркировки, чтобыобеспечить аппаратурную реализациювыражений (1) и (2) одним устройством.Устройство работает следующимобразом.При работе с непрерывно-импульс-.ными источниками выход коммутатора 1опорных сигналов соединяется с егопервым входом, т.е. на устройствопоступают импульсы отметки момента.Блок 2 Формирования коэффициентов 40обеспечивает постоянное значениекоэффициента К=+1. Блок 4 маркировки настрайвается на узловыеточки (отметки момента). Выход ком-.мутатора 14 информационных сигналов 45соединяется со входом сейсмическогосигнала, т.е. на регистр 7 текущегозначения поступает сейсмическийсигнал х(1) . Отсчет одного из сейсмических .каналов, представленный в цифровом виде, со входа сейсмического сигнала через коммутатор 14 информационных сигналов поступает в регистр 7 текущего значения. 55Одновременно обеспечивается доступ к тем зонаме блока 9 памяти порядка результата и блока 12 памяти мантисс результата, которые соответствуют данному каналу, Счетчик б 60адреса.с помощью блока 4 маркировки, блока 3 модификации адресов и блока 5 асинхронной адресации последовательно формирует адреса ячеек блока 12 паьФти, к которым необходимо под суммировать мантиссу отсчета х(С). После установления на адресных шинах .блока 12 памяти одного кз этих адресов, содержимое выбранной ячейки переписывается в регистр 13 мантисс результата.Выходы регистров 7 и 13 подключены ко входам сумматора 11 мантисс, где происходйт суммирование содержимого этих регистров. Полученная сумма записывается в ту .же самую ячейку блока 12 памяти мантисс результата. Одновременно с выхода блока 8 нормализации в блок 9 памяти результата по тому же адресу записывается значение порядка полученной частной суммы.После этого на счетчике б адреса устанавливается следующее адресное значение и т.д. Цикл подсуммирования отсчета х(1) длится до тех пор, пока не будут исчерпаны все значения Г, удовлетворяющие условию ь = 1-; ) Т0 .Затем в регистр 7 текущего значения записывается отсчет следующего сейсмического канала, который принимает участие в серии подсуммирований, подобной предыдущей. Таким образом, за период времени, равный интервалу дискретизации, в вычислениях принимают участие текущие отсчеты х(1) всех сейсмических каналов.В начале каждого нового интервала дискретизации все действующие адресные значения наращиваются на едини" цу младшего разряда, и цикл подсуммирований повторяется для всех каналов с новыми значениями адресов.Формирование адресов блоков 9 и 12 памяти происходит следующим образом. Содержимое блока 5 асинхронной адресации последовательно переписыва-. ется в счетчик б адреса, определяя тем самым адреса ячеек блоков и 12 памяти. С выходов счетчика б адреса адресные значения после использования вновь записываются в блок 5 асинхронной адресации, Последовательный перебор всех ячеек блока 2 обеспечивается блоком 3 модификации адресов. Наращивание адресных значений на единицу - модификация адресов - производится с помощью того же блока 3 в зависимости от зыачений сигнала у(1). Количество импульсов возбуждения, приходящихся на отрезок времени ьвеличина переменная, и число действующих адресных значений должно" соответствовать этому количеству. Действующее адресное значение определяется наличием единицы в дополнительном разряде - маркере, Маркируются действующие адресные значения также с помощью блока 4 маркировки.При работе с вибрационными источниками выход коммутатора 1 опорных сигналов соединяется с его вторйм входом,; и, следовательно, наустройство поступает управляющийвибросейсмический сигнал. Блок 2формирования коэффициентов в соотжететвии с изменениями уровней квантования свип-сигнала обеспечиваетзнакопеременные значения коэффи-..циентов К = ф 1, Блок 4 маркировкинастраивается на узловые точки 1,(изменение уровней кваитования .вйб-,росейсмического сигнала). Выходкоммутатора 14 информационных сиг- .налов соединяется со входом сейсмического сигнала, т.е. на регистр 7текущего значения поступает сейсмический сигнал х(1).За счет близости алгоритмов (1)и (2) дальнейшая работа устройствав вибросейсмическом режиме практи"чески во всем подобна работе в непрерывно-импульсном режиме.Разница заключается, во-первых,в том, что в сумматоре 11 каждыйраз происходит либо сложение, либовычитание (в зависимостиот значе-., ний коэфФициента) отсчета х(С) с .содержимым памяти. Во"вторых, окон"чательным результатом вычислений вэтом случае оказывается не сама ФВКВ(фс), а ее приращения .ЬВ(В).Преобразование значений ЬВ(Ф),хранящихся в блоках 9 и 12 памятирезультата, В ФВК В( ) происходитна этапе регистрации содержимогопамяти на внешний носитель.,При этомЮ(.):а(ЕЬЦ: 2 Ьа (ЕЬЦ. (З)61,ЬВ(Ь 1) =В(Ь 1)-В(0)ЬВ (2 ЬЙ) =В (2 Ж) -В (Ж)дВ(ЗЬ 1) =В(ЗЖ) В(2 Ю)4ЬВ(Ь Ь) =В(Ь ДС)-В (Ь-ЦЬ 3. (4)В сейсморазведке корреляционнаяФункция. начинает вычисляться.еще до прихода первых вступлений и отраженных волн, в связи с этйм вначальный момент времени(Ф:0) знаЧение ФВК можно приближенно считатьравным нулю В(0) О, тогда из (4) 5 следует, что В(Ь 1) =ЬВ(Ь 1) и мы можем получить следующую последовательность значений ФВК;.В(0)= 0В (Ь) =ЬВ (Д)10"В(2 Ь) =В(Ь 1)+Ж(2 Ь 1) =ЬВ(6 й) +АВ(2 М)4В(ЬЬС) =В (Ь) М 1+ЬВ(Ь Ь ) =щЖ (Ь 1) +ЬВ (2 Д 1) + +ЬВ (Ь д С) .Откуда приходим к выражению (3).15 Для реализации выражения (3) после, того, как вычислены все значенияЬВ, коммутатор 14 информационныхсигналов подключает к регистру 7 текущего значения выходы регистров 10 20 и 13 ЖЫУльтата в вход сейсмическо"го сигнала хЖ при этом отключается.На выход устройства вначале поступает значение ДВ(М) = В(Ь 1). Одновременно оно заноситя в регистр 7,текущего значения. Из блоков 9 и 12затем считывается значение ЬВ(2 ЬВ),которое складывается на сумматоре 11со значением .ЬВ(41), Полученная сумма ЬВ(ЬС)+ЬВ(2 Ь 1) =В(2 М) записыва ется в ту же ячейку памяти Затем . значение В (2 Ьй) вновь считйваетсяИ отправляется на регистрацию, Од- .новременно через коммутатор 14 онозаписывается в регистр 7. Затем 35 точно так"же получаются значенияВ(ЗЬМВ(4 Мй) В(1.Ж); Положительный эффект достигается за счет того, что устройство 40 Зля преобразования сейсмической ин"формации, имея сравнительно малыйобъем оборудования (примерно в двараза меньший; чем, например, 12 Япозволяет осуществлять корреляци-онное выделение сигналов при раз,личных источниках. возбуждения сейсмических колебаний. Точность вычислений при этом значительно возрастает1038904 Составитель В.Чернявскиктор В.Пилипенко Текред В;Дфйекорей Корректор Г.Огар сно ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и каз 6225/53 ВЯИИПИ Го по дел 113035, МТираж 710 Поударственного комитета СССРм иэобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д. 4