Источник сейсмических сигналов

(9 ю 601 Ч 1/37 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В(57) Использование: сейсморазведочная и геофизическая техника, контроль и управление источниками сейсмических сигналов, Сущность изобретения: источник сейсмических сигналов включает декодер, генератор, фазовый корректор, первый суммирующий усилитель, два фильтра, два фазово-частотных детектора, реактивную массу и первый датчик ускорения. Для оперативного контроля основных параметров источника в процессе его работы на профиле применены второй датчик ускорения, второй суммирующий усилитель, компаратор, устройство контроля фазы, счетное устройство, устройство контроля толкающего усилия, 4 ил,.М 19водственноеобьедин жалалов, В.В.Макар/37, 1986,первый суммирующий усилитель 4, связанный со входом катушки электромеханического преобразователя гидроусилителя 5 с датчиком золотника 6, соединенную с гидро- усилителем 5 инерционную массу 7 с датчиком массы 8 и штоком 9, жестко связанньил с опорной плитой 10, имеющей первый датчик ускорения 11, выходы датчиков золотника 6 и массы 8 через первый 12 и второй 13 фазово-чувствительные детекторы соединены со вторым и третьим входами первого суммирующего усилителя 4, а выходы - с генератором запитки 14, третий выход генератора 2 через второй фильтр 15 соединен со вторым входол фазового корректора 3, третий вход которого подключен к выходу первого фильтра 16, и устройство индикации 24, Кроме э гого, источник сейсмических сигналов содержит второй датчик ускорения 17, установленный на инерционной масческих сигналов (фиг.1) ельно соединенные дефазовый корректор 3,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское1278743, 6 01 ЧАвторское1436087, 6 01 Ч Изобретение относится к сейсморазведочной геофизической технике, в частности .к устройствам контроля и управления источниками сейсмических сигналов.Цель изобретения - повышение сейс-мической эффективности за счет оперативного контроля основных параметров источника впроцессе его работы на профиле,Сущность изобретения поясняется чертежами,На фиг.1 показана функциональная схема источника сейсмических сигналов; нафиг,2 - функциональная схема компаратора; на фиг.3 - функциональная схема устройства контроля фазы; на фиг,4 - функциональнаясхема устройства контроля толкающего усилия.Источник сейсмисодержит последоваткодер 1, генератор 2,1817052 А 1се 7, второй суммирующий усилитель 18, компаратор 19, устройствоконтроля фазы 20, счетное устройство 21, задатчик числа периодов 22, выход которого связан со счетным устройством 21 и устройство контроля толкающего усилия 23, выход которого связан с третьим входом устройства индикации 24, второй вход которого подключен к выходу устройства контроля фазы 20, первый вход устройства индикации 24 связан с выходом устройства счетного 21, первый вход которого соединен с первым выходом генератора 2, второй выход которого подключен ко второму входу счетного устройства 21, третий выход генератора 2 подключен к первому входу компаратора 19, второй вход которого соединен с выходом второго суммирующего усилителя 18, первый и второй выходы компаратора 19 подключены к первому и второму входам устройства контроля фазы 20 соответственно, а третий вход подключен к первому выходу устройства счетного 21. выход второго датчика ускорения 17 подключен ко входу устройства контроля толкающего усилия 23 и первому входу второго суммирующего усилителя 18, второй вход которого связан с выходом первого датчика ускорения1, выход со входом первого фильтра 16.Компаратор 19 (фиг,2) содержит схемы первого 25 и второго 26 управляемых фильтров низких частот - ФНЧ, которые могут быть реализованы подобно описанию в паспорте на блок управления источниками сейсмических сигналов вибрационных ТУ 39-01-651-85 (в дальнейшем изложении - БУСВ), первый 27 и второй 28 усилители ограничители, первый 29 и второй 30 компараторы, которые также могут быть реализованы аналогично описанным в паспорте на БУСВ, первая 31 и вторая 32 схемы "исключающие" - или ".Устройство контроля фазы 20 (фиг,З) содержит фазовый детектор 33, который может быть оеализован аналогично приведенному схему определения величины и знака фазовой ошибки 34, которая может быть реализована аналогично схемам фазового корректора, описанного в паспорте БУСВ, первую 35 и вторую 36 схемы И-НЕ, реверсивный счетчик 37 (реализованный на микросхемах К 555 И Е 7), управляемый инвертор 38 (реализованный на микросхемах К 555 ЛП 5), сумматор 39 (микросхема К 555 ИМ 6), сдвиговый регистр(микросхема К 555 ИР 15), схема задания порога фазовой ошибки 41, реализуемая схемой И-НЕ с наборным полем перемычек, цифроаналоговый преобразователь фазовой ошибки 42 (микросхема КР 572 Г 1 А 1 А).30 35 торэ 3.При отсутствии фазовой ошибки между 40 опорным сигналом генератора 2. прошедшего через второй фильтр 15 и рабочим сигналом, являющимся суммой сигналов с первого 11 и второго 17 датчиков ускорения, прошедшим через первый фильтр 16 коэф фициент преобразования преобразователякод-частота фазового корректора 3 такой, что частота на его выходе равна частоте на входе формирователя гармонического сигнала, входящего в схему генератора 2, 50 Выходной гармонический сигнал фазового корректора 3 поступает на первый вход первого суммирующего усилителя 4 и далее, преобразуясь в ток, поступает в катушку электромеханического преобразователя 55 гидроусилителя 5. Электромеханическийпреобразователь осуществляет преобразование тока катушки в механическое перемещение золотников гидроусилителя 5, управляющего потоком рабочей жидкости вцилиндре инерционной массы 7 5 10 15 20 25 Устройство контроля толкающего усилия 23 (фиг.4) содержит масштабирующий усилитель 43 (микросхема КП 544 УД 1 А), амплитудный детектор 44, который может быть реализован аналогично известному, первый 47 и второй 48 источники опорного напряжения, первый 49 и второй 50 компаратор, схемная реализация которых может быть аналогичной описанному в паспорте на БУСВ (описание схемы компаратора), схему "исключающее-или" 51, задатчик времени развертки 45, реализованный на программных переключателях ПП 10, схему формирования частоты заполнения (микросхемы К 555 ИЕ 6), пороговый счетчик 52 (микросхемы К 555 ИЕ 5),Источник работает следующим образом.По радиоканалу на вход декодера 1 поступает кодированный сигнал о начале запуска. Декодер 1 вырабатывает на своем выходе импульс, которым запускаются пересчетные схемы генератора 2. Параметры выходного гармонического сигнала генератора 2 - начальная частота. конечная частота и длительность развертки заранее запрограммированы в программном устройстве генератора 2 и могут быть оперативно изменены при помощи программных переключателей, Кроме выходного гармонического сигнала - опорной частоты - генератор 2 формирует на своих выходах импульсные сигналы опорной частоты Х, и потенциальный сигнал времени развертки, необходимых для работы счетного устройства 2 1,Гармонический сигнал с выхода генератора 2 поступает на вход фазового коррекИнерционная масса 7 совершает коле- В это же время на второй управляемыйбательные движения и через шток 9 и опор- фильтр нижних частот 26 поступает сигналнуюплиту 10 передаетэтиколебаниявгрунт. опорной частоты с выхода генератора 3,Выходы датчиков массы 8 и золотника 6 Первый 25 и второй 26 управляемые фильтчерез фаэочувствительные детекторы 12 и 5 ры нижнихчастот, входящих в схему компа 13 связаны со вторым и третьим входами ратора 19 идентичны по фазочастотнойсуммирующего усилителя 4, реализуя обрат- характеристике.ные связи на положение массы и золотника,Первая гармоника суммарного сигналаобеспечивая заданный режим работы, ускорения и опорного сигнала поступает наЗапитка рабочих обмоток датчиков мас первый 27 и второй 28 усилителя ограничисы 8 и золотника босуществляется отодного тели, имеющие большое усилие в районегенератора запитки 14. перехода входного сигнала через нулевойКолебания инерционной массы 7 пере- . потенциал, В результате работа первого 29даются на первыйдатчик ускорения 11, уста- и второго 30 компаратора становится становленный на опорной плите 10, излучающей 15 бильнее, Пройдя схемы первого 29 и второгойти колебанияв грунт, Первый датчик ускоре компараторов, сигналы проводятся к лония 11 вырабатывает сигнал, который является гическому уровню и на выходах первой 31 ивыходным сигналом источника сейсмических . второй 32 схем "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ-ИЛИ"сигналов и входным для системы фазовой формируются логические сигналы опорнойкоррекции.: : 20 частоты и суммарный сигнал с датчиков усСигнал ускорения опорной плиты 10 корения, Далее эти сигналы поступают напредставляет собой сложный сигнал, обога- входы фазового детектора ЗЗ устройстващенный и искаженный большим количеством контроля фазы 20.гармонических составляющих. Для выполне-: После фазового детектора 33 и схемыния первой гармоники изэтого сигнала пред определения величйны и знака фазовой:назначен первый фильтр 16 состоящий из ошибки 34 на выходе первой 35 и второй 36следящего Фильтра и фильтра низких час- схем "И-НЕ" формируются сигналы опережения и отстаивания, заполненные частоТак как на низких частотах амплитуда той с выхода устройства счетного 21,сигнала с первогодатчика. ускорения 11 на Частота. пропорциональная величинеименьшая, а количество гармонических иска-.:фазовойошибки за период в зависимости отжений наибольшее, именно на этих частотах: знака ошибки, поступает либо на вход сумрабочего диапазона источника сейсмиче- мирования, либо на вход вычитания ревер- .ских сигналов величина фазовой ошибки по- . сивного счетчика 37.сле Фазового корректора 3 наибольшая. 35 Если положительная ошибка за периодВторой датчик ускорения 17, установлен- опорной частоты генератора 2 больше отриный на реактивной массе 7 и связанный с цательной, то схема управляемого инвертопервым входом второго суммирующего уси- . ра работает повторителем.лителя 18 улучшает форму выходного сигна- Если положительная ошибка эа периодла источника сейсмических сигналов и 40 опорнойчастотыгенератора 2 меньшеотри облегчаетработупервогофильтра 16.Имен- цательной, то выходной двоичный код рено на низких частотах рабочего диапазона версивного счетчика 37, пропорциональный. сигнал со второго датчика ускорения 17 на- . величине фаэовой ошибки эа период инверибольшей амплитуды и содержит минималь-: тируется,ное количество гармонических искажений. 45 В результате на выходных управляемоПоскольку характеристики первого 16 и . га инвертора 38 по окончании периодавтордго 15 Фильтров могут изменяться от опорной частоты формируется абсолютнаятемпературы, то в канале опорного сигнала: величина Фазовой ошибки за один период.установленыидентичныезвенья - следящий: Двоичный код абсолютной величины фаэофильтр и Фйльтр нижних частот. Это позво вой ошибки поступает на первые входы сумляет свести к минимуму погрешности обра- матора 39, вторые входы которого подключеныботки рабочего и опорного сигналов. к выходам сдвигового регистрэ 40. Таким образом происходйт суммированйе в течениеВ процессе развертки частоты, излучае-, длительности развертки абсолютной велимой поверхностью опорной плиты 10 в 55 чины фазовых ошибок всех периодов. Пригрунт, суммарный сигнал с первого 11 и вто- достижении кода на выходах сдвигового рерого 17 датчиков ускорения с выхода второ- гистра 40 порога, набранного в схеме эадаго суммирующего усилителя 18 поступает на ния порога фаэовой ошибки 41, на ее выходепервый управляемый фильтр нижних частот появится потенциал, означающий отрица 25 устройства контроля фазы 20. тельный результат проверки системы фаэо5 10 20 25 30 35 Рнач, + Гкон.Тразв,2 40 45 50 лия. вой коррекции работающего источника сейсмических сигналов, Выходной потенциал превышения заданного порога поступает на один из входов устройства индикации 24 для визуального контроля.При помощи цифроаналогового преобразователя фазовой ошибки 42 двоичный код фазовой ошибки преобразуется в соответствующее напряжение отрицательной полярности для контроля динамики изменения фазовой ошибки за период развертки. На этом цикл проверки работы схемы фазового корректора 3 заканчивается и возобновляется по началу следующей развертки частоты источника сейсмических сигналов.При ошибке в наборе параметров опорного сигнала генератора 2, начальной частоты. конечной частоты или времени развертки, а также при выходе иэ строя программных переключателей задания параметров источник сейсмических сигналов начинает работать не синхронно с остальными источниками в сейсмическом отряде. В этом случае резко ухудшается сейсмическая информация, теряется разрешенность исследуемых геологических структур.Устройство счетное 21, связанное с выходами задатчика числа периодов 22, предназначено для контроля числа периодов опорной частоты генератора 2.Оператор источника сейсмических сигналов, получив информацию о параметрах развертки, вычисляет число периодов по формуле где Рнач - начальное значение частоты развертки;Екон - конечное значение частоты развертки;Тразв. - время развертки,и записывает полученное число Й в за 9датчик числа периодов 22,После запуска источника сейсмических.сигналов, опорная частота генератора 2 начинает поступать на вычитающий счетчикустройства счетного 21. Разрешение на работу вычитающего счетчика определяет потенциальный сигнал, равный времени разверткиисточника сейсмических сигналов,В случае несовпадения вычисленного итекущего значений числа периодов в момент окончания развертки на выходе устройства счетного 21 появится потенциал,который поступит на устройство индикации24 для визуального контроля факта отклонения,Для повышения качества сейсмического материала необходимо, чтобы группа источников сейсмических сигналов, входящих в сейсмический отряд, работала в номинальном диапазоне изменения амплитудно-частотной характеристики источника, Этот диапазон толкающих усилий конкретно определяется для каждого типа источников, но при работе в составе сейсмоотряда он должен быть одинаков, После запуска источника отфильтрованный сигнал второго датчика ускорения 17, установленный на реактивной массе 7 поступает на масштабирующий усилитель 43 устройства контроля толкающего усилителя 23. Коэффициент передачи масштабирующего усилителя 43 задается постоянным для источников сейсмических сигналов одного типа,Проинформированный сигнал с выхода масштабирующего усилителя 43 поступает на вход амплитудного детектора 44, на выходе которого выделяется положительная огибающая сигнала толкающего усилия. Этот сигнал поступает на первые входы первого 49 и второго 50 компараторов, на вторые входы которых поступают пороговые напряжения первого 47 и второго 48 источников опорного напряжения. В результате подобного включения на выходе элемента "исключающее -или" 51 появится единичный потенциал в случае отклонения огибающей сигнала второго датчика ускорения 17 от значений порогов, заданного первым 47 и вторым 48 источниками опорных напряжений,Логические сигналы превышения порога толкающего усилия разрешаютзаполнение порогового счетчика 52, частота заполнения которого пропорциональна времени развертки,Эта импульсная последовательность вычисляется схемой формирования частоты заполнения величины превышения порога по усилию 46. связанную с выходами эадатчика Т разв. 45,Чем больше время развертки, тем ниже частота заполнения порогового счетчика 52, а значит допустимо большее количество фактов превышения пороговых величин, что соответствует логике работы источника сейсмических сигналов на профиле. При переполнении порогового счетчика 52 положительный потенциал поступает на устройство индикации для визуального контроля фактов отклонения величины толкающего усиВсе вышеперечисленные проверки выполняются за время развертки и повторяются при каждом новом воздействии,Формула изобретения Источник сейсмических сигналов, вклю.чающий последовательно соединенные декодер, генератор, фазовый корректор, первый суммирующий усилитель, связанный с выводом катушки, электромеханического преобразователя гидроусилителя с датчиком золотника, соединенную с гидро- усилителем инерционную массу с датчиком массы и штоком, жестко связанным с опорной плитой, имеющей первый датчик ускорения, выходы датчиков золотника и массы через первый и второй фаэочувствительные детекторы соединены с вторым и третьим входами первого суммирующего усилителя, а входы - с генератором запитки, выход генератора через второй фильтр соединен с вторым входом фазового корректора, третий вход которого подключен к выходу первого фильтра, и устройство индикации, о т л и-. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности за счет оперативного контроля основных параметров источника в процессе его работы на профиле, в источник введены установленный на инерционной массе второй датчик ускорения,второй суммирующий усилитель, компаратор, устройство контроля фазы, счетное устройство, задатчик числа периодов, выход которого связан со счетным устройством, 5 и устройство контроля толкающего усилия,выход которого связан с третьим входом устройства индикации, второй вход которого подключен к выходу устройства контроля фазы, а первый вход - к выходу счетного 10 устройства, первый вход которого соединенс первым выходом генератора, второй вход которого подключен к второму входу счетного устройства, третий выход генератора соединен с пеовым входом компаратора, второй 15 вход которого соединен с выходом второгосуммирующего усилителя. первый и второй выходы компаратора подключены соответственноо к первому и второму входам устройства контроля фазы, третий вход которого 20 соединен с первым выходом счетного устройства, выход второго датчика ускорения подключен к входу устройства контроля толкающего усилия и первому входу второго суммирующего усилителя, второй вход кото рого связан с выходом первого датчикаускорения, а выход - с входом первого фильтра.1817052 Составитель Н.КобинТехред М,Моргентал Корректор Н,Кешеля Редактор Производственно-издательский комбичат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101Заказ 1721 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5