Устройство для накопления сейсмических сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК О 1 7 1/36 ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ И АНИ ОМУ Н АВТОРС аблюдений путем повьппенияности подавления импульсны ства фект поме возб то достигается повторен ния и нал огр оследоваем вьщеляее сигналов по ампл тельным поэтапным уточнещ мого сигнала с помощью ра сигналов, образуемых поср читания иэ наблюденных си ностных дством вы налов соного с ними по величине и ласо ного на этасигнала, вьщел дшествующих вып ричем порог огр м этапе накопле о фоах,лняем ния на танавлиимальной а ч тапу и начальн вают не еньшим половины ма ы колебаний, возбужцом сейсмических вол емых амплиту источни точ е приема, а на каждом из последующих этапов накопления порог ограни- ения разностных сигналов уменьшаю ущим этапом по сравнению с п э 2 форм ог алок 1, б вания разнос ичения, состоя- аналого-цифровоустройства 5 ра 6, мульти- а 8 порогов огных сигналов и р н щий из вычитателя 3, го преобразователя 4 управления, компарат плексора 7 и задатчи раничения, блок 9 пр копленных разностных ящий из формирователов и цифроанал зователя 11, блок 12 ляемых сигналов, сос лятора 13, накопител сигнало бретения - повьппе ости и качестван ие прол водител образования насигналов, состо вычитаемых гового преобранакопления вьщеоящии из корре разностных ий ости повьппения эффектия импульсных помехтеже представленаства для накоплени т подавлени ок-схе сейсми а чер строй сигнал ческих сигналУстройствческих сигнал для накопления сеи в.содержит входной ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Киевское геофизическое отделениеУкраинского научно-исследовательского геологоразведочного института(56) Патент СНА М,кл, 340-15,5, 1975.Станция сейсморазведочная цифровая "Прогресс", Техническое описание Яд 1.530.010 ТО, с15.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ СЕЙСИИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к устройствам наблюдения сейсмических сигналов в сейсморазведке и сейсмологии, в частности при возбуждении ихс помощью невзрывных источников колебаний. Целью изобретения являетсяповышение производительности и качеИзобретение относится к сейсморазведке и сейсмологии, а именно к системам регистрации сейсмических ривма сеисмическихичением накапливаемь1509776 3сигналов и накопителя 15 выделяемых сигналов и программного устройства 16.Входной блок 1 состоит из входных трансформаторов, предварительных усилителей и коммутатора каналов. Вычи 5 татель 3 выполнен по схеме вычитания на операционном усилителе, Аналого" цифровой преобразователь 4 состоит иэ определителя порядков и преобразователя аналог-код.Устройство 5 управления выполнено по схеме блока логики сейсмостанции ".Прогресс". В качестве задатчика 8 порогов ограничения используются программные переключатели типа ПП"10 или ПП"8. Формирователь 10 вычитаемых сигналов представляет собой коррелятор/конвольвер, Накопитель 14 разностных сигналов выполнен по схеме 20 накопителя сейсмостанции "Прогресс", при этом имеющийся в накопителе редактор шума исключен, а делитель чисел осуществляет нормировку поступающих сигналов с коррелятора 13. 25В накопителе 14 разностных сигналов как и в накопителе сейсмостанции "Прогресс" применен делитель с коэффициентом деления, кратным двум. Это позволяет упростить выполнение 30 операции деления, так как ее можно осуществить путем уменьшения порядков накапливаемых чисел, а когда уменьшение порядка невозможно (порядок равен нулю) деление слагаемых производится сдвигом мантиссы вправо на соответствующее число разрядов.Накопитель 15 выделяемого сигнала выполнен также по схеме накопителя сейсмостанции Прогресс, при этом 40 редактор шума и делитель чисел не используются. В накопителе 15 осуществляется суммирование сигналов, поступающих с накопителя 14.Программ ое устройство 16 содер жит счетчик чисел, поступающих на устройство для накопления реализаций сейсмического сигнала. Разрядные выходы счетчика подключены к первым входам управляющих дешифраторов этапов, вторые входы которых соединены с выходами кодовых переключателей, установленных на пульте управления устройства 16, Выходы дешифраторов программного устройства 16 подключены к входу задатчика 8 порогов ограничения, устройству 5 управления и к управляющим входам накопителей 14 и 15. 4Устройство для накопления сейсмических сигналов работает следующимобразом.На основании оценок максимальнойамплитуды сейсмических сигналрв,уровня фона помех и частоты появления импульсных помех, зарегистрированных устройством, задают исходныепараметры наблюдения: начальный порог ограничения, количество этаповуточнения сигналов и кратность накопления на каждом этапе уточнения,Амплитуду регистрируемых сейсмических колебаний и уровень фона помехоценивают с помощью средств регистрации и визуализации, имеющихся насейсмостанции. Для упрощения получения оценок на экране или носителезаписи устройств визуализации наносят шкалу порогов ограничения, Оценку амплитуды регистрируемых сейсмических сигналов, как правило, производят в процессе подготовительныхвоздействий источника сейсмическихсигналов, осуществляемых .с цельюуплотнения грунта, Практически этоприходится делать только в началеработ на профиле. В дальнейшем начальный порог ограничения устанавливают на основании опыта наблюденийна предыдущих точках. При отсутствиинадежных оценок его задают заведомоне большим возможной максимальнойамплитуды регистрируемых сейсмических колебаний и уточняют в процессевыполнения работ,Конечный порог ограничения выбирают соизмеримым с фоном помех науровне 36, где Ь - среднеквадратическое значение фоновых помех.Количество этапов уточнения сигналов определяют равным количеству дво-ичных уровней, находящихся между начальным и конечным порогами ограничения, включая последние.Кратность накопления на каждом изэтапов, кроме последнего, задают,исходя из условий наблюдений в районеработ и оценки частоты появления импульсных помех, Вследствие двоичнойградации порогов ограничения при редком следовании импульсных помех и несовпадении их во времени в процессесуммирования сигналов условия перехода на следующий этап уточнения выделяемого сигнала выполняются уже придвух (К=2) накоплениях на каждомэтапе уточнения сигналов, Даже при.1509 776 Если ЩИ формируется сигнал "+ц" при ц тО;если ц 1 ъц, формируется сигнал ц" при Ц ( О;если 1 ц 1(ц, формируется сигнал ц,частом следовании импульсных помех,когда они интерферируют и образуютнепрерывный случайный процесс, этиусловия выполняются в среднем послеК=4 накоплений на каждом этапе уточнения сигналов. В особо сложных условиях кратность накопления на каждомэтапе уточнения сигналов для надежности следует задавать большей, а 10именно Къ,8. В зависимости от характера распределения амплитуд импульсныхпомех кратность накопления.на различных этапах может быть и различной,Кратность накоплений на последнем 15этапе определяют как обычно, на осно 4( авании соотношения ,у, где а -6минимальный выделяемый сигнал,заданное отношение сигнал-помеха в 20выделяемом сигнале,После определения исходных параметров наблюдения путем установлениязадатчиком 8 соответствующего начального порога ограничения, а также эадания программным устройством 16 необходимого количества этапов уточнения сигналов и числа накоплений сигналов, выделяемых на соответствующихэтапах уточнения, номер цикла накопления сейсмических сигналов определяется программным устройством 16 путем подсчета командных импульсов устройства 5 управления, подаваемых назапуск источника сейсмических колебаний и устройства для накопления сейсмических сигналов, В первом цикленакопления содержимое памяти накопителя 15 выделяемых сигналов, а следовательно, и сигнал на выходе блока 9 40преобразования накопленных разностныхсигналов равны нулю. Поэтому посту-.пившие сейсмические сигналы с входного блока 1 на блок 2 формированияразностных сигналов и ограничения 45проходят без изменения через вычитатель 3, поскольку на второй его вход.где Ц - сигнал на выходе вычитатеВля 31Ц - сигнал на выходе задатчикао8 порогов ограничения,Выходной сигнал мультиплексора 7 подвергается корреляционному преобразованию в корреляторе 13 согласно поступает нулевой сигнал с цифроаналогового преобразователя 11, Сейсмический сигнал, полученный на выходевычитателя 3, преобразовывается аналого-цифровым преобразователем 4 вцифровую форму в виде числа с плав,".ющей запятой. Управление аналого-цифровым преобразователем 4 осуществляет устройство .5 управления (связь непоказана), Таким образом, на выходеаналого-цифрового преобразователя 4сигнал представлен порядком и мантиссой. Число разрядов порядка и мантиссы определяется динамическим диапазоном и точностью представлениясейсмической информации, Цифровойсигнал с выхода аналого-цифровогопреобразователя 4 подается на вход.устройства 5 управления, и посколь-ку с программного устройства 16 наего управляющий вход поступает разрешающий сигнал, то он транзитом передается на входы компаратора 6 и мультиплексора 7,По разрешающему сигналу компаратора 6 происходит передача мультиплексором 7 сигнала задатчика 8 пороговограничения на вход блока 12 накопления выделяемых сигналов в случае,когда сигнал на выходе устройства 5управления превосходит по модулю начальный порог ограничения. При этомсигналу задатчика 8 порогов ограничения присваивается знак (полярность) сигнала, выданного в это жевремя на выходе устройства 5 управления. В противном случае, когда сигнал на выходе устройства 5 управления меньше по модулю порога ограйичения задатчика 8, то этот сигнал передается через мультиплексор 7 безизменения. Таким образом, на выходеблока 2 формирования разностных сигналов и ограничения происходит образование разностных сигналов и ограничения согласно следующим условиям: алгоритму, На коррелятор 13 с устройства 5 управления поступают синхронизирующие импульсы, соответствующие отсчетам сейсмического сигнала(связь на чертеже не показана). Сформированная импульсная сейсмограммас коррелятора 13 после окончаниярегистрации сейсмического сигнала посигналу с программного устройства 16передается в накопитель 14 разностных сигналов, в котором одновременно5с накоплением сигналов осуществляетсяи их нормировка. Когда будет выполнено заданное число накоплений сигналов на установленном этапе, с выходапрограммного устройства 16 выдаетсясигнал на накопитель 15 выделяемыхсигналов, Производится считываниеинформации с накопителя 15 и передачаее в блок 9 преобразования накопленных разностных сигналов, в которомосуществляется обработка формирователем 10 вычитаемых сигналов. Полу-.ченный, таким образом, сигнал преобд разовывается цифроаналоговым преобразователем 11 в аналоговую форму. 20Сигнал на выходе блока 9 преобразования накопленных разностных сигналов является интерференционным, сиг 1налом такой же структуры, как и сигнал, поступающий из входного блока 1 25в результате возбуждения зондирующегосигнала источником сейсмических колебаний, Согласованный таким образомпо величине и по форме с наблюденнымсигналом, поступающим с входного бло- ЗОка 1 на первый вход вычитателя 3,сигнал с выхода блока 9 преобразования накопленных разностных сигналовподается на второй вход вычитателя 3.35Разностный сигнал, полученный на выходе вычитателя 3, преобразуется блоками 4-8 и 13-16 аналогично преобразованию сигналов на первом этапе уточнения, Так же, как и на первом 40 этапе уточнения, определяется момент окончания второго этапа уточнения. Этап уточнения завершается суммированием содержимого накопителя 14 к содержимому накопителя 15, после этого 45 осуществляется обнуление содержимого в накопителе 14 и переключение эадатчика. 8 порогов ограничения на очередной уровень, В момент начала третьего этапа уточнения по сигналу управления с программного устройства 16 на накопитель 15 выделяемых сигналов и формирователь 10 вычитаемых сигналов производится считывание сигнала с накопителя 15 и передача его на блок 9 преобразования накопленных разностных сигналов в котором осуществляется обработка формирователем 10 вычитаемых сигналов,Полученный таким образом сигнал преобразовывается цифроаналоговым преобразователем 11 в аналоговую форму и подается на второй вход блока 2 формирования разностных сигналов и ограничения. Аналогично осуществляются последующие этапы уточнения сейсмических сигналов.После выполнения всех этапов уточнения с выхода дешифратора программного устройства 16 поступает сигнал на вход устройства 5 управления, который выдает сигнал на накопитель 15 выделяемых сигналов для разрешения вывода с него результирующей импульсной сейсмограммы на магнитный регистратор сейсмостанции.При накоплении сейсмических сигналов возбужденными моноимпульсными источниками сейсмических колебаний исключаются коррелятор 13 и Формирователь 10 вычитаемых сигналов.Возможны эквивалентные технические решения задачи ограничения сигналов: фиксированное их усиление и поэтапное ограничение по системе уровней и поэтапное изменение усиления и ограничение на фиксированном уровне, В предлагаемом устройстве также может применяться вариант ограничения сигналов, когда осуществляется постоянное усиление сигналов и постоянный уровень ограничения сигналов на всех этапах уточнения сигналов. Вычитание сигналов в аналоговой части устройства до подачи на аналого-цифровой преобразователь позволяет совместить широкий динамический диапазон и точность их цифрового представления при ограниченной разрядности преобразователя, что необходимо для повышения качества наблюдений в сейсморазведке,Длительность выделяемого. сигнала при обычном моноимпульсном возбуждении сейсмических сигналов определяется длительностью исследуемой части отклика среды, При возбуждении сложных интерференционных сигналов в процессе наблюдений длительность выделяемого сигнала устанавливают не меньше времени прихода волн, амплитуда которых больше амплитуды минимально полезного колебания.Порог ограничения сигналов и помех задатчиком 8 может выдаваться автоматически или вручную, При ручном режиме задавания порогов сигнал с выходапрограммного устройства 16 не подается на вход задатчика 8 порогов ограничения.Эффективность устройства обуслов 5 лена более надежным подавлением импульсных помех на результирующих импульсных сейсмограммах, При случайном характере появления во времени импульсных помех устройством они могут полностью быть исключены из результирующих импульсных сейсмограмм, сохранив при этом регистрируемый сейсмический сигнал в силу его детерминированности. Производительность наблю деиий при использовании устройства повышается за счет уменьшения потерь времени на выжидание времени, когда прекратят появляться на сейсмограммах интенсивные импульсные помехи, а так О же путем исключения возможности получения бракованного сейсморазведочного материала.Формула изобретения 251. Устройство для накопления сейсмических сигналов, содержащее входной блок и блок накопления выделяемых сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я 30 тем, что, с целью повышения производительности и качества наблюдений путем повышения эффективности подавления импульсных помех, в него введены блок формирования разностных сигналов и ограничения и блок преобразования накопленных разностных сигналов, при этом выход входного блока связан с первым входом блока формирования раэностных сигналов и ограниче О ния, второй вход которого связан с выходом блока преобразования накопленных разностных сигналов, третий вход блока формирования разностных сигналов и ограничения связан с пер вым выходом блока накопления выделяемых сигналов, вход блока преобразования накопленного разностного сигнала связан с вторым выходом блока накопления выделяемых сигналов и выходом устройства, а вход блока накопления выделяемых сигналов связан с выходом блока формирования разностных сигналов и ограничения. 2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования разностных сигналов и ограничения,содержит вычитатель, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления, мультиплексор и задатчик порогов ограничения, а также компаратор, при этом вычитатель, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления и мультиплексор соединены последовательно, выход устройства управления связан с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу задатчика порогов ограничения и второму входу мультиплексора, первый и второй входы блока связаны соответственно с первым и вторым входами вычитателя, выход,Ъ мультиплексора соединен с выходом блока, второй вход устройства управления соединен с третьим входом блока, а выход компаратора подключен к третьему входу мультиплексора,3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок преобразования накопленных разностных сигналов содержит формирователь вычитаемых сигналов и цифроаналоговый преобразователь, соединенные последовательно, при этом выход цифроаналогового преобразователя подключен к выходу блока, а вход формирователя вычитаемых сигналов связан с входом блока.4, Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок накопления выделяемых сигналов содержиткоррелятор, накопитель разностныхсигналов накопитель выделяемых сигналов, соединенные последовательно,и программное устройство, при этомуправляющие входы накопителя разностных сигналов и накопителя выделяемыхсигналов подключены соответственно кпервому и второму выходам программного устройства, вход коррелятора связан с входом блока, третий выход прог 1раммного устройства связан с первым выходом блока, второй выход которого подключен к выходу накопителя выделяемых сигналов,1509776Составитель А, Алешин Редактор Н,. Яцола Техред М,Чидык Корректор Т, Малец Закаэ. 5804/Й .Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101