Смеситель сигналов для сейсмостанций

О П И С А Н И Е 189600ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 28.Х.1964 ( 931225/26-25) Кл. 42 с, 42 исоединением зая ПриоритетОпубликовано ЗО.Х.1966. Бюллетень24 К С 01 с Комитет оо делам изобретений и открыти лри Совете Министров 340.19 08 УД сесоюзный научно-исследовательский институт геофизически методов разведкивите ЕСИТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДЛЯ СЕЙСМОСТАНЦИЙ Описываемое устройство предназначено для использованИя в сейсморазведочной аппаратуре. Оно может быть использовано и в аналогичной многоканальной аппаратуре для направленного приема звуковых или радиоволн, возбуждаемых импульсными источниками.В сейсморазведочной аппаратуре широко применяются разнообразные смесители электрических сигналов, предназначенные для записи одним регистрирующим устройством - гальванометром, перописцем, магнитной головкой - суммы сигналов, поступающих одновременно на несколько входов смесительного устройства. Одни из видов смесителей - односторонние (двойные, тройные и т. п.) используют непрерывно включенными за время регистрации ко:лебаний от одного взрыва; другие - двусторонние - включают после регистрации первых вступлений всеми каналами. Включение двустороннего (непрерывного) смесителя через заданный промежуток времени после начала регистрации сейсмического процесса может быть использовано для неискаженной регистрации не только прямых и преломленных волн, но и волн, отраженных от мелких горизонтов и имеющих малые кажущиеся скорости. Не- переключаемые односторонние смесители не обладают такими возможностями. При их именении в развязывающих элементах заачивается излишняя энергия. Предложенный двусторонний смеситель 5 включается в заданный момент времени посленачала регистрации сейсмического процесса.При его применении эффективная чувствительность регистрирующего канала и амплитуды на записях изменяются в результате включе ния связей значительно меньше, чем обычно.Уровень микросейсм до и после регистрации взрыва оказывается значительно более одинаковым, чем на сейсмограммах, получаемых с помощью существующей аппаратуры. Значи тельно уменьшается амплитуда в первой части записи, что облегчает ее читаемость и позволит в известной степени сократить расстояние между трассами на видимой записи, а значит, и ширину бумаги для регистрации, 20 Поскольку при современной методике предусматривается один и тот же предельный уровень микросейсм до начала записи на ленте независимо от того, включен или не включен смеситель, для получения отраженных волн 25 от глубоких горизонтов зачастую неоправданно увеличивают расход взрывчатых материалов, так как применять нужную чувствительность при регистрации глубоких отраженных волн нельзя из-за высокого уровня микро сейсм в начале записи.6065 Предложенный смесцтель позволяет снизить расход взрывчатых материалов, особенно в услови 51 х, когда прц.1 сцяемяя 11 ппя 1 зятура сцяоженя толо автомат 1 1 ескцм 11 реп)ля го рази усиления. Как правило, при совместном использовании программного ц автоматического регуляторов усиления автоматический регулятор включают после программного, а схему. смешения включа 1 от после автоматического, При таком включении программный регулятор не может компенсировать изменения средней амплитуды зап 11 си, возникающего в результате включе:шя смесителя, Предложенный смеситель избавляет и от этого недостатка,Отличие предложенного смесителя заключается в том, что с кяждь 1 м цз его входо соединены одна цлц две параллельно включенные ячейки, состоящие цз комплексных цли омических сопротивлений, соединенных с подвиж- ЦЫМ ПО.ЦОСОМ ПЕРЕКЛОЧЯЕМОГО КагГ 51 КТ 11, нормально разомкнутый полюс которого соединен с цепью одного цз каналов сейсмостацции, нормально замкнутый полюс - с точкой нулевого потенциала, а вторые вьшоды сопротивлений - с цепью другого канала сейсмостанции, причем пусковое устройство соедицецо либо с Од;1 цм, лцоо с другм, лиоо одцовреме 1 шо с двумя испо;пштельцыми устройствами, управляющими переключением контактов в упомянутых ячейках. Регистрируюцие элементы через однц подключены к выходам смесителя черсз нормально замкнутые полюса переключаемых контактов, нормально разомкнутые полоса которых соединены с выходом дополнительного генератора. В смесителе в качестве шунтов для регистрирующих элементов применены рязвязывяющне сопротивления схемы двухкомпоцентного смешения.На фиг. 1 изооряжеца элементарная ячейка, составляющая основу смесителя; ца фиг. 2 - простейшая схема смесителя, сконструированная из предложешых элементарных ячеек; на фиг. 3 - эквивалентная схема, соответствующая схеме фиг. 2 прц включении связи; на фиг. 4 - трассы записи, получаемые с существующими схемамп смсшеция; ца фиг. 5 - эквивалентная схе;,а одного канала схемы фиг, 2 при выключенной связи; ня фцг. 6 - трассы записи, получаемые в результате применения предложенной элементарной ячейки; на фиг. 7 - более сложная схема, в каждом из каналов которой используется по две элементарные ячейки, с раздельным управлением коммутацией в каждой из цих; ца фцг, 8, 9 и 10 - схемы смесителя, в которых наряду с предлагаемыми ячейками используются и другие элементы, предназначенные для улучшения характеристик направленности смесителей для улучшения читаемостц получаемых записей и повышения информационной содержательности каждой цз трасс получаемых записей.Предложенная элементарная ячейка (фцг. 1) представляет собой электрическое комплекс 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 цое сопротивление (, соединенное с переклю. чаемым полюсом 2 переключаемого контакта 3, нормально замкнутый полюс 4 которого соединен с точкой (проводом) 5 нулевого потен" циала, а нормально разомкнутый полюс б соединен с цепью одного из регистрирующих каналов. Противоположный вывод 7 сопротивления 1 соединен с цепью другого регистрирующего канала,Соединением полюса б одной ячейки с выводом 7 другой идентичной ячейки получается простейшая схема непрерывного смесителя (фиг, 2). К каждой точке такого соединения присоединены также источники 8 сигнала, внутреннее сопротивление которого в дальнейшем обозначается 211, и регистрирующий элемент 9, внутреннее сопротивление которого в дальнейшем обозначается 2, С целью улучшения частотных и амплитудных характеристик канала источники напряжений и регистрирующие элементы могут включаться последовательно или параллельно с согласующими комплексными сопротивлениями; в этом случае 2, и 2 обозначают комплексное сопротивление соответствующих двухполюсциков между их точками подключения к смесительной схеме и проводом б нулевого потенциала. Источниками сигнала могут быть выходные трансформаторы, узловые точки внутри усилителей, магнитные головки и другие элементы регистрирующего канала. Элементы 8 и 9 в смесительный блок могут и не входить, даже частично, однако величина их сопротивлений, наряду с заданным коэффициентом связи д, определяет величину сопротивлений 1 связи, которая в дальнейшем обозначается 2 С. Для управления контактами 3 используется пусковая схема 10, на выход которой включено исполнительное устройство 11 (релейная группа, дистанционный переключатель и т. п.), снабженное этими контактами. Число идентичных ячеек связи на единицу меньше числа источников 8 сигнала.Часть эквивалентной схемы устройства фиг, 2 с включенными контактами 3 приведе. ца на фиг. 3, В этой схеме комплексное сопротивление 12 является эквивалентом сопротивления, обеспечивающего взаимную развязку соседних каналов, Его величина равна2 Онг,+г Напряжение 1, которое было бы измерено в точке соединения 20 и 2 при отключении их от сопротивлений связи, равноУ =Е2от т+о и где Ет - э.д.с., приложенная источником сигнала (фиг. 2). Среднеквадратичная амплитуда микросейсм на записи до включения смесителя в ранее применявшейся схеме, отличающейся от схемы фиг, 2 отсутствием нормально замкнутых контактов, пропорциональна величине У, , 189600Запись микросейсм в начальной части со среднеквадратичной амплитудой ао при ранее применявшейся схеме непрерывного смесителя показана на фиг. 4. После включения смесительной схемы напряжение в а-ом узле смесителя, вызываемое собственной э.д.с. Ет, равно1 - д" 1+д 1 доФормула (1) справедлива для цепи из бесконечного числа ячеек, если все э.д.с. равны по величине и некоррелированы между собой. Для микросейсм условие некоррелированности выполняется. Среднеквадратичная амплитуда микросейсм на записи после включения смесителя а будет пропорциональна У. Отсюда следует, что/ "оПри д=/з это отношение приблизительно равно 0,56 т. е. после включения смесителя среднеквадратичный уровень микросейсм в применяемых схемах непрерывного смешения падает приблизительно в 1,8 раза. Средний уровень записи фона при регистрации взрыва падает на столько же, На фиг. 4 момент включения смесителя, сопровождаемый уменьшением амплитуды фона, обозначенВ результате применения настоящего предложения в схемах многоканальных смесителей до их включения нагрузка 9 шунтируется через нормально замкнутый полюс 4 сопротивлением 1 связи, величина которого равна Л,. В соответствии с эквивалентной схемой фиг. 5 напряжение в точке подключения регистрирующего элемента будет равноО отЛ + 2т. е. меньше, чем Уат. Величины 7, и Лсвязаны с коэффициентом связи д равенством:с (1 Ч)к ЧПоэтому величина среднеквадратичной амплитуды микросейсм до включения смесителя а (фиг. 6) при использовании схемы фиг. 2 будет равна(1 - Ч)ао= ао1 - у- Ф Отношение амплитуд мпкросейсм в началеи в конце записи будет равнор (1 - д)(1+ су)1 - д"д 1 - д+до1 . до(1 - ч ) /2уо) /(1 уу)При 0,2 ( ц ( ОА 2 это отношение изменяет 10 ся в пределах от 1,1 до 0,91, т, е, амплитудыпри включепш смесителя изменяются менеечем на 10, Испо,льзование сопротивлений 1связи в качестве шунтов позволяет избежатьприменения специальных сопротивлений для15 этой цели, т. е, дает возможностьдобиться положительного эффекта, почти не усложняя схемы. Сравнениесхемы фиг. 2 с обы-шой показыгает, что единственное усложнение заключается в примене 20 нии переключаемых контактов вместо нормально разомкнутых. т 1 исло контактных группне увеличивается,На фиг. 7 показана схема, отличающаяся отсхемы фиг. 2 тем, что межд каждыми двумя25 соседними истоцпикамн сигнала 8 включенопараллельно по две элеме тарных ячейкифиг, 1, Параллельное включение в данномслучае соответствует параллельному соединению выводов 4, б и 7 обеих ячеек. Сопротивле 50 ння 1 и 18 в этих ячейках выбраны отличающимися, что позволяет получать разные коэффициенты связи д и су, например суит=0,25;а, - /о. Сопротивления 13 соединены с переключаемыми контактазш 14 исполнительногоЗ 5 устройства 5. контакты Л принадлежат исполнительному устройсгву 11, как и на фиг. 2,1 ля управления нсполнительнымп устройствами 11 и 15 используется пусковая схема 1 б.Зта схема обеспечивает илп срабатывание од 40 ного из устройств 11 илп 15 в заданный момент времени, илн срабатывание сразу двухустройств, или срабатывание сначала одного,а затем через заданный промежуток временидругого устройства. Г 1 ри совместном переклю 45 чепци контактов 8 п 14 получается коэффициент связи до, значительно отличающийся от(у и су; например, при д, =- 0.25 и д = 0,33а;=0,55; при су,=0,2 н д,=0.33 суо=0.5.Если в схеме фиг. 7 переключаемые контак 50 ты 14 заменить нормально разомкнутыми, тополучится лучшее выравнивание цувствительности прн большей связи между каналами инезначительное уменьшение чувствительностипри включении слабой свчзи,55 На фпг. 8 изображено более простое устройство, имеющее столько же сопротивленийсвязи, как и схема фпг, 2. Вспомогательныерегистрирующие элеме ты 17 этого устройстца, колицество которых равно половине числа6 Э источников 8 сигнала. соединены с выводами7 половины элементарных ячеек через нормально замкнутые полюса 18 переключаемыхконтактов 19. Нормально разомкнутые полюса 20 этих контактов соединены общим про 65 водом с выходом генератора 21 сигналов,7В цепи питания этого генератора включен нормально разомкнутый контакт 22, принадлежа щцй тому же исполнительному устройству 23, которому принадлежат и контакты 19. Пусковая схема 24 может приводить в действие либо только исполнительное устройство 11, либо совместно исполнительные устройства 11 и 23, либо вначале устройство 11, а через заданный промежуток времени устройство 23. Использование переключаемых контактов 19 вместо нормально замкнутых контактов позволяет исключить из видимой записи трассы от вспомогательных регистрирующих элементов. Это достигается подачей на вспомогательные регистрирующие элементы напряжения высокой частоты 200 - 400 гц, которое размоет зайчики. Включение генератора 21 происходит мгновенно после замыкания контакта 22. Для этой цели генератор собирается на полупроводниковых триодах.На фиг. 9 изображено устройство, получаемое в результате соединения схемы фиг. 8 с дополнительной цепью связи, состоящей из сопротивлений 25 дополнительной связи, подключаемой к основным входам схемы фиг, 8 при помощи нормально разомкнутых полюсов 2 б переключаемых контактов 27. Нормально замкнутые полюса 28 этих контактов до включения цепи дополнительной связи закорачивают развязывающие сопротивления 29 в цепи основных входов смесителя, включенные мекду основными источниками сигнала и основными регистрирующими элементами 9. Контакты 27 принадлежат исполнительному устройству 30, которое может быть приведено в действие либо одновременно с устройством 23, либо позже при помощи пусковой схемы 31.При срабатывании всех исполнительных устройств (11, 23 и 30) получается схема двух- компонентного смешения. При значительно лучших характеристиках направленности, чем в схеме фиг. 7, в схеме фиг. 9 использовано столько же элементов (контактов и сопротивлений) на один вход, сколько в схеме фиг. 7.На фиг. 10 приведено устройство, обладающее такими же характеристиками направленности, как и схема фиг. 9, но имеющее несколько меньшую чувствительность, чем последняя, до включения цепей связи, Эта схема может применяться при условии, что Л,=22, где Х - величина развязывающего сопротивле- Рния 29, Такое соотношение свойственно двух- компонентным смесителям, у которых выход равен нулю при подаче на все соседние входы равных сигналов в противофазе, Общее число элементов на один канал в схемах фиг. 9 и 10 одинаково, В устройстве, изображенном на фцг. 10, основные регистрирующие элементы 9 соединены с источниками 8 сигналов через нормально замкнутые полюса переключаемых контактов 32. Нормально разомкнутые полюса этих контактов соединены с точками соединения сопротивлений дополнительной связи 25. Переключаемый полюс контакта 32 помимо источника 8 сигнала соединен с нормально ра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8зомкнутым полюсом переключаемого контак. та 33, который включен аналогично контакту 3, входящему в элементарную ячейку (фиг. 1), Переключаемый полюс контакта 33 соединен с развязывающим сопротивлением 29, другой вывод которого соединен с нормально замкнутым полюсом контакта 32. Нормально замкнутый полюс контакта 33 соединен с точкой нулевого потенциала, Таким образом, до включения смесителя развязывающее сопротивление 29 шунтирует основной регистрирующий элемент 9.Точка соединения сопротивления 29 и регистрирующего элемента 9 соединена также с нормально разомкнутым полюсом б переключаемого контакта 3, переключаемый полюс 2 контакта 3 соединен с точкой соединения двух сопротивлений 1 связи, Сопротивления 1 связи образуют непрерывную цепочку, причем половина точек соединений между ними соединена с контактами 3, а другая половина - с вспомогательными источниками 34 сигнала. Точки соединений с контактами 3 и с источниками сигнала чередуются. Нормально замкнутые полюса 4 контактов 3 соединены с точкой нулевого потенциала. Таким образом, к элементарным ячейкам фиг. 1 в этой схеме дополнительно присоединено еще одно сопротивление 1, К точкам соединений сопротивлений 1 с вспомогательными источниками 34 сигнала через нормально замкнутые полюса переключаемых контактов 19 подключены вспомогательные регистрирующие элементы 17.Как видно из схемы, до включения смесителя регистрирующие элементы 17 шунтированы двумя сопротивлениями 1 связи. Нормально разомкнутые полюса контактов 19 соединены с генератором 21, как в схемах фиг. 8 и 9. Контакты 3 и 33 принадлежат одному исполнительному устройству 35, которое управляется пусковой схемой 31 так же, как и исполнительное устройство 11 на фиг. 9. Контакты 32 принадлежат другому исполнительному устройству 30, которое идентично устройству 30 в схеме фиг, 9,Взаимодействие элементов в схеме фиг. 10 определяется выбором режима пускового устройства 31. Если это устройство приводит в действие только исполнительное усгройство 35, то получается обычная схема непрерывного смешения. В результате переключения контактов 3 сопротивления 1 связи отключаются от точки нулевого потенциала и подключаются к основным регистрирующим элементам 9.При переключении контактов 33 сопротивления 29 отключаются от точки нулевого потенциала и закорачиваются через нормально разомкнутые полюса контактов 33 и нормально замкнутые полюса контактов 32. Если сопротивления 1 связи выбраны так, чтобы получить коэффициент связи д=0,25, то при срабатывании устройства 35 чувствительность к нерегулярным сигналам и амплитуды записи возрастают на 1,5 дб, При включении остальных исполнительных устройств (только 23, или923 и 30 вместе, или сначала 23, а затем 30) чувствительность к нерегулярным сигналам будет уменьшаться, приближаясь к начальной,Исключение вспомогательных трасс с записи при включении двухкомпонентного смешения мого быть достигнуто и при пропускании через гальванометры постоянного тока достаточной силы, однако в этом случае более вероятны систематические смещения их нуль- пунктов,Сравнение всех схем (фиг. 2, 7, 8, 9 и 10), в которых используются предложенные элементарные ячейки фиг, 1, показывает, что схемы фиг, 7, 9 и 10 обладают большими возможностями, чем схема фиг. 8, а схема фиг. 8 - большими возможностями, чем схема фиг. 2. Вместе с тем схемы фиг, 7, 9 и 10 сложнее остальных, но одинаковы по,сложности друг с другом. Схемы 9 и 10 обладают лучшими характеристиками направлвнности, чем схема фиг. 8. Схема фиг. 10 имеет наилучшую стабильность чувствительности к нерегулярным сигналам,Предмет изобретения1. Смеситель сигналов для сейсмостанций, содержащий сопротивления связи, пусковое устройство и исполнительные устройства с переключаемыми контактами, отличающийся тем, что, с целью выравнивания чувствитель 18960010ности к нерегулярным сигналам до и послевключения связи между каналами, с каждымиз его входов соединены одна или две параллельно включенные ячейки, состоящие из5 комплексных или омических сопротивлений,соединенных с подвижным полюсом переключаемого контакта, нормально разомкнутыйполюс которого соединен с цепью одного изканалов сейсмостанции, нормально замкнутый10 полюс соединен с точкой нулевого потенцияла, а вторые выводы сопротивлений соединены с цепью другого канала сейсмостанции,причем пусковое устройство соединено либо содним, либо с другим, либо сразу с двумя ис 15 полнительными устройствами, управляющимипереключением контактов в упомянутых ячейках,2. Смеситель,по и. 1, отличающийся тем,что, с целью подбора степени отстройки от20 помех, регистрирующие элементы через одинподключены к выходам смесителя через нормально замкнутые полюса переключаемыхконтактов, нормально разомкнутые полюса которых соединены с выходом дополнительного25 генер атор а.3. Смеситель по пп. 1, 2, от,гичающийсятем, что в нем в качестве шунтов для регистрирующих элементов применены развязывающие сопротивления схемы двухкомпонентного30 смешения, 18960089600 оставитель Ю. Р. Дадерк Техред Л. Брикк актор ипатов пография, пр, Сапунова Зак ЦН екторы: О. Б. Тюрин и М. П, Ромашов 6/17 Тираж 800 Формат бум, 6090/8 Объем 0,73 изд. л. ПодписноИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Центр, пр. Серова, д. 4