Устройство для предварительной обработки электроразведочных сигналов

СОЮЗ (ИВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (И) 8 А 1 51)5 С 01 Ч 3/Об ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ентальов Казектро ная а структу стройства схема бло на фиг.3 На фиг. 1 приведен схема предлагаемого у фиг. 2 - структурная числения параметров; ант выполнения схемы устройства, входящего ления параметров. Устройство для работки электрораа вывари иислительно лок вычис-,предварит ель ноизведочного сигнал К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНЫХСИГНАЛОВ(57) Изобретение предназначено дляиспользования в электроразведочныхинформационно-измерительных системахи может быть использовано при работеметодами вызванной поляризации, индуктивным и заряда, Цель изобретениясостоит в сокращении объема регистрв руемой информации и в повьппении достоверности регистрируемых значенийпараметров за счет вычисления показаУстройство относится к геофизике, а именно к устройствам для электро. разведки, и предназначено для использования в электроразведочных информационно-измерительных системах,Цель изобретения - сокращение объема регистрируемой информации и повьппение достоверности регистрируемых значений параметров. телей верности по заданным параметрам, Цель достигается за счет того, что в устройство для предварительной обработки электроразведочных сигналов, содержащее входной блок, соединенный со схемой управления и аналого-цифровым преобразователем, блок формирования и анализа оценок и регистратор, введены блок вычисления параметров, дополнительный блок определителейверности, дополнительный анализатор, управляемый переключатель и схемасовпадения. Блок вычисления параметров содержит регистр оценки, вычислительное устройство, селектор адреса и запоминающее устройство. Вычислитель- йе ное устройство содержит схему умножения, умножитель частоты, счетчик, постоянное запоминающее устройство, два сумматора, оперативное запоминающее устройство, два регистра, делитель, квадраторы, вычислитель квадратного корня.В предлагаемом устройстве ре- реев ализуется накопление дискретных выборок и вычисление заданных параметров 1 д по отфильтрованным от помех оценкам р сигнала. 3 ил.содержит входной блок 1, соединенный с аналого-цифровым преобразователем(АЦП) 2 и с первым выходом схемы 3 управления. Первый, второй и третий входы блока 4 формирования и анализа оценок подключены соответственно к выходу АЦП 2, первому и второму выходам схемы 3 управления. Первый и второй входы блока 5 .вычисления параметров соединены соответственно с выходом и вторым входом блока 4 формирования и анализа оценок. Третий вход и управляющий выход блока 5 вычисления параметров подключены соот- ветственно к выходу и управляющему входу управляемого переключателя 6, а информационный выход блока 5 вычисления параметров соединен с входом блока 7 определителей верности и с информационным входом регистратора :8. Выход блока 7 определителей верности подключен к анализатору 9, выход которого соединен.с первым входом схемы 10 совпадения, второй вход этой 25 схемы подключен к управляющему выходу блока 4 формирования и анализа оценок, а выход схемы 10 совпадения соединен с управляющим входом регистратора 8.Блок 5 вычисления параметров состоит из регистра 11 оценки, вычислительного устройства 12, селектора 13 адреса и запоминающего устройства 14, Информационный вход запоминающего устройства 14 соединен с информацион ным выходом вычислительного устройства 12. Первый вход вычислительного устройства 12 подключен к информационному выходу регистра 11 оценки,1 11 40 вход Запись которого объединен с вторыми входами блока 5 вычисленияпараметров и вычислительного устройства 12. Третий вход блока 5 вычисления параметров соединен с третьимвходом вычислительного устройства 12,45 управляющий выход которого соединен с входом селектора 13 адреса, Первый, третий и второй выходы селектора 13 ,адреса подключены соответственно к управляющим входам регистра 11 оцен 50ки, запоминающего устройства 14 иуправляющему выходу блока 5 вычис" ления параметров.Первый, второй и третий входы вычислительного устройства 12 соедине 1 ны соответственно с первым входом1 схемы 15 умножения, с входом умножителя 16 частоты и с управляющим входом счетчика 17, Выход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 18 подключен к второму входу схемы 15 умножения, выход которой соединен с первым входом первого сумматора 19, Выход первого сумматора 19 подключен к информационному входу оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 20, выход которого объединен с вторым входом первого сумматора 19 и информационными входами первого 21 и второго 22 регистров. Первый выход счетчика 17 подключен к входу ПЗУ 18, к управляющему входу ОЗУ 20, а также к управляющим входам первого 21 и второго 22 регистров. Второй выход счетчика 17 является управляющим выходом вычислительного устройства 12, Вход счетчика 17 подключен к выходу умножнтеля 16 частоты. Выход первого регистра 21 соединен с первыми входами делителя 23 и квадраторов 24, к вторым входам ко.торых .подключен выход второго регистра 22. Выход делителя 23 объединен с информационным выходом вычислительного устройства 12 и с выходом вычислителя 25 квадратного корня, вход которого через второй сумматор 26 подключен к выходам квадраторов 24. На выходе делителя 23 может бытьдополнительно включен вычислитель 27 арктангенса,Блок 4 Формирования и анализа оценок 4 выполняет статистическую обработку и анализ дискретных значений многократно повторяющегося сигнала и может состоять из распределителей, анализатора, устройства определения оценки и определителя верности.Управляемый переключатель 6 позволяет Формировать необходимые управляющие сигналы (код) и в простейшем случае может быть выполнено на обычном переключателе.Блок 7 определителей верности содержит определители верности, число которых должно быть равно либо числу измеряемых параметров, либо может быть использован один определитель верности, вычисляющий показатели верности последовательно и запоминающий их значения. Определитель верности вычисляет показатель, позволяющий судить о том, как велика разница между оценкой и истинным значением параметра, В качестве показателя верности может быть использована оценка дисперсии погрешности или модуль разности значений параметра в текущем и преды08 ров. Перед началом измерений оператор задает с помощью управляемого переключателя 6 параметры, значения которых необходимо вычислить. По коду, поступающему с управляемого переключателя 6 на третий вход блока 5 вычисления параметров, а точнее на вход вычислительного устройства 12 (фиг.2), устанавливается программа вычисления заданных параметров. Оценки, поступающие через первый вход блока 5 вычисления параметров на информационный вход регистра 11 оценки, при поступлении импульса с выхода схемы 3 управления переписываются в регистр оценки. Вычислительное устройство 12 после прихода импульса с выхода схемы 3 управления завершает предыдущие вычисления и через селектор 13 адреса (в простейшем случае это дешифратор и и Формирователь) формирует управляющий сигнал, позволяющий считать код оценки из регистра 11 оценки.В качестве вычйслительного устройства 12 может быть использована стандартная или специализированная микро- ЭВМ, позволяющая выполнять команды сложения, вычитания, деления, умножения, сравнения, ветвления и пересылки по заданной программе.Один из вариантов реализации вычислительного устройства приведен на фиг.3, Данный вариант позволяет вычислить амплитуды и фазы нескольких гармоник. При отсутствии устройства синхронизации в схеме 3 управления вычисление фазы гармонических составляющих производится относительно какой-либо произвольной точки периода сигнала. Вычисление параметров выполняется следующим образом.лПо .М дискретным оценкам Х, вычис 1ляются коэффициенты разложения Фурье л а,= - ,т Х; соз(ш 2 лрХ э.п(ш ь(2) где- номер оценки 1 ш - номер гармоники. Коды, значения которых пропорци 2 п Юональны созш - 1 и з 1 пш-"-д записываМ М ф ются в ПЗУ 18, ПЗУ опрашивается кодаьж, поступающими с первого выхода счетчика 17, тактируемого выходными импульсами умножителя 16 частоты. 5 15397 дущем периодах, в этом случае блок 7 определителей верности может состоять из запоминающих устройств и блоков разности.Анализатор 9.определяет достиг ли показатель верности заданного значения и может состоять из копаратора и переключателя, задающего код.Устройство для предварительной обработки электроразведочных сигналов работает следующим образом.Входной сигнал с длительностью периода Т масштабируется во входном блоке 1, .здесь же осуществляется дискре тизация сигнала с периодом дискретизации Д. Каждый период сигнала представляется выборками, количество котоМрых равно М = в , Тактовые импульсыЮ 20 для осуществления дискретизации поступают с первого выхода схемы 3 управления, Эти же тактовые импульсы и импульсы с второго выхода схемы 3 управленияпоступают на второй и третий 25 входы блока 4 формирования и анализа оценок, На первый вход блока 4 формирования и анализа оценок поступают отсчеты с выхода АЦП 2, соответствующие дискретным значениям измеряемого сиг нала. В блоке 4 формирования и анализа оценок для каждого из М дискретных значлений сигнала определяется оцен-. ка М., которая уточняется при поступлении следующих периодов. В случае, когда потребителю информации нужны не все дискретные значения за период измеряемого сигнала, а лишь значения конкретных целевых параметров, например, значения амплитуд и Фаз несколь ких гармонических составляющих сигнала, в анализаторе блока 4 формирования и анализа оценок может быть установлен высокий уровень допустимых - показателей верности, что обеспечива. ет поступление оценок на информационный выход блока 4 формирования и анализа оценок после прохождения двух- трех периодов измеряемого сигнала и появление разрешающего сигнала на 50 управляющем выходе блока 4 формирования и анализа оценок. Уменьшение влияния помех на значение оценки с ,поступлением каждого нового периода сигнала, т.е. предварительная фильт рация сигнала позволяет производить определение параметров по М оценкам безынерционным устройством, каким и является блок 5 вычисления парамет 1539708Умножение частоты нужно для того, чтобы,при поступлении каждой оценки о.сращивалось несколько ячеек ПЗУ, так например, для определения значений амплитуд и фаз трех гармоник необходимо опрашивать шесть ячеек ПЗУ 18, т.е. частота, поступающая на второй вход вычислительного устройства 12, должна быть увеличена в 6 раз. Изме няя коэффициенты деления счетчика 17 с помощью устройства задания, можно менять число гармонических составляющих, параметры которых должны быть вычислены. Для упрощения рассмотрим 15 случай измерения первой гармоникилсигнала, Оценки Х . поступают с входа1вычислительного устройства 12 на первый вход схемы 15 умножения, на второй вход которой последовательно 20 поступают из ПЗУ 18 коэффициенты, про 2 Г. пропорциональные значениям сов в иН. г,;в 1 п - х; Произведения последовательно 25Мпоступают на первый вход первого сумматора 19. Перед началом очередного периода ОЗУ 20 очищается, поэтому после прихода первой оценки на второй вход первого сумматора 19 поступают нулевые значения и в ячейки ОЗУ 20 с. выхода сумматора записываютсяр д д произведения Х сов в и Х зХп - Перед приходом третьей оценки в ячейках ОЗУ 20 записываются 35271 и 40 1, соэ - + Х .сов - и БЯ л, 211 л, 4 Х ап - + Х вхп - . ня 40Таким образом, к концу периода в ячейках ОЗУ 20 находятся коэффициенты В Юа, - и Ъ, в , которые по управляющему45 сигналу с первого выхода счетчика 17 переписываются в первый 21 и второй 22 регистры.При Ю, кратном 2 , деление на Я можно осуществить отбрасыванием младших разрядов при перезаписи чисел в регистры, а можно и не делить на Я, а учесть этот коэффициент. В следующем периоде коэффициенты разложения вычисляются аналогично. С выходов регистров 21 и 22 коэффициенты разложения55 поступают на входы делителя 23 и квадраторов 24. В делителе 23 вычисляется отношение а,/Ь а в квадраторах определяются а и Ь,. Делитель 23 и квадраторы 24 могут быть выполнены на основе арифметических расширителей. В квадраторах 24 может быть использовано либо два устройства для возведения кода в квадрат, либо одно устройство, выполняющее операции последовательно. Значение а,/Ь является тангенсом фазового угла паровой гармоники, либо относительно импульса синхронизации (при наличии устройства синхронизации в схеме 3 управления), либо относительно некоторой произвольной точки периода сигнала, относительно которой могут быть также вычислены фазовые углы других гармонических составляющих, Значениедар= а,/Ь,может быть подано на выход вычислительного устройства 12 кпи же, дляобеспечения традиционного представления, пропущено через специальный вычислитель 27 арктангенса. Вычислительарктангенса может быть реализован,например, на основе ПЗУ, в которомзаписана таблица арктангенсов. Значения а 2 и Ь, с выходов квадраторов 24поступают на входы второго сумматора26, а оттуда сумма а, + Ь, поступает в вычислитель 25 квадратного корня, где и определяется значение амплитудыА, ГагЬикоторое поступает на выход вычислительного устройства 12,Поступающие с выхода вычислительного устройства 12 значения фазы и амплитуды переписываются в запоминаю- .щее устройство 14 (фиг.2) под управлением селектора 13 адреса. С выходаблока 5 вычисления параметров, аточнее из запоминающего устройства 14,вычисленные параметры поступают навход блока 7 определителей верности(фиг.1) и на информационный вход регистратора 8. Показатели верности поступают на вход анализатора 9, гдесравниваются с заранее установленнымизначениями. Поскольку оценки И с каждым новым периодом вычисляются всеточнее, через несколько периодов (ихколичество зависит от уровня помех)на выходе анализатора 9 появляетсяразрешающий сигнал. Так как на управляющем выходе блока 4 формирования ианализа оценок сигнал был сформирован ранее, на выходе схемы 10 совпаде 1539708йия формируется сигнал, разрешающий запись вычисленных параметров в ре" гистратор 8.В том случае, когда потребителю информации нужны статистические оценки всех значений периодического сигнала, в анализаторе блока 4 формирования и анализа оценок может быть установлен такой уровень показателей верности, который позволяет получить за счет накопления оценки дискретных значений сигнала с допустимой тонностью.Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется накопление дискретных выборок и вычисление заданных параметров по отфильтрованным от помех оценкам сигнала, Запись в регистратор необходимых параметров вместо всех взятых за период сигнала оценок позволяет существенно сократить объем регистрируемой информации. Вычисление показателей верности по заданным параметрам, а не по оценкам дискретных отсчетов сигнала повышает достоверность их значений. Кроме того, при работе с конкретными параметрами оператору легче оценить ситуацию, например, обнаружение аномалии или неисправности прибора. Формула изобретенияУстройство для предварительной обработки электроразведочных сигналов,8 содержащее входной блок, соединенныйс аналого-цифровым преобразователем,схему упрайления, блок формированияи анализа оценок и регистратор, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входомблока формирования и анализа оценок,второй и третий входы которого соединены с выходами схемы управления,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью сокращения объема регистрируемой информации и повышения достоверности регистрируемых значений параметров, в него дополнительно введены блок вычисления параметров, блокопределителей верности, анализатор,управляемый переключатель и схемасовпадения, причем информационный вы ход блока формирования и анализа оценок, а также второй .вход этого блокаподключены соответственно к первомуи второму входам блока вычисления параметров, третий вход и управляющий р 5 выход которого соединены соответственно с выходом и управляющим входомуправляемого переключателя, а информационный выход - с информационнымивходами регистратора и блока определителей верности, выход которого подключен к анализатору, соединенному спервым входом схемы совпадения, второй вход которой подключен к управляющему выходу блока формирования и анализа оценок, а выход - к управляющему входу регистратора.1539708 Составитель О.КоршуновРедактор Н.Киштулинец Техред М.Ходанич. Коррек Гирня при ГКНТ ССС изводствепно-издательский комбинач "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 216 Тираж 407Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеи открыти б д. 4/