Система управления вибрационным источником сейсмических сигналов

ГОСУДАРСТ 8 ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ-СВИЩТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторское бюро сейсмической техники(56) 1, СошрозНе Мацуа 1 Бегло Нцйгац 11 с 71 Ьга 1 ог Бп 1 г Мос 1 е 1 ЗМЧ А, 387910-701 М, ТР 6-243 СЕ.Е 1 есгго;ТесЬдса 1 1 аЬз Истдзхоп, Сеозоцгсе с 1 пс. Ноцзоп, 1976.2. Авторское свидетельство СССР В 900235, .кл. Я 01 Ч 1/155, 1980 (прототип).(54)(57) 1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫМ ИСТОЧНИКОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащая суммирующий усилитель и датчики обратньм связей, под ключенные к входам суммирующего усилителя через соответствующие детекторы, управляющий генератор импульсов, . состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напряжения, синхронного детектора, основного и управляющего делителей импульсов,. вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей и с входом синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход последнего соединен с выходом сумматора импульсов, подключенного входами к выходам 109696 А кварцевого генератора и преобразова- теля код-частота, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыщения точности излучения сейсмичес" ких сигналов путем регулирования их гармонического состава, система управления дополнительно содержит регулятор гармонических составляющих управляющего сигнала с регистрами управления амплитудой гармоник и управляемый регулятор уровня, включен- ный между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилителя, а также по крайней мере один канал формирования гармони. ческой составляющей управляющего Ж сигнала, содержащий дополнительный управляющий делитель, идентичный управляющему делителю формирователя управляющего сигнала, умножитель импульсов, дополнительный синхронный детектор, дополнительный управляемый регулятор уровня и дополнительный сумматор импульсов, первый вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора, второй вход через умножитель импульсов - с выходом преобразователя код-частота, а вьмод - с входом дополнительного управляющего делителя, выход которого подключен к, управляющему входу дополнительного синхронного детектора, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального найряжения, выход через дополнительный управляемый регулятор уровня - с одним из входов суммирующего усилителя, причем управляющие входы всех регуляторов уровней поразрядно соединены с выходами регистров управления амплитудой соответствующих гармоник ре1109696 гулятора гармонических составляющихуправляющего сигнала. 2. Система по п,1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, регулятор гармонических составляющих снабжен регистрами управления фазой, а формирователь управляющего сигнала - компаратором и идентичным управляющему делителю опорным делителем, входы которых объединены, а выход опорного делителя соединен с входом предварительной записи управляющего делителя, вход компаратора подключен к выходу формирователя управляющего сигна 1Изобретение относится к сейсморазведке и может быть использованодля управления вибрационными источниками сейсмических сигналов, преимущественно злектрогидравлическими, 5применяемыми при сейсморазведкена нефть и газ.Известна система управления вибграционным источником сейсмическихсигналов, содержащая программное 10устройство, подключенное к преобразователю код-частота, выход которого подключен к входу цифроаналогово-,го преобразователя, соединенногос одним из входов суммирующего усилителя, управляющего работой электрогидравлического усилителя, а также датчики обратных связей типа"дифференциальный трансформатор" сподвижным сердечником, подключенные 2 Ок соответствующим детекторам датчиков обратных связей, выходы которыхподключены к другим входам сумми"рующего усилителя, и генератор синусоидального напряжения для запитки датчиков 13.В описанной системе управленияисточником отсутствует возможностьрегулирования гармонического состава излучаемого сейсмического сигнала, что не позволяет с их помощьюизлучать сейсмический сигнал с малым содержанием гармоник,Наиболее близким техническим ре-шением к предлагаемому является сисла, а выход - к входам предварительной записи дополнительных управляющих делителей, информационные входы которых поразрядно соединены с регистрами управления фазой соответствующих, гармоник регулятора гармонических составляющих управляющего сигнала.3. Система по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что компаратор выполнен в виде Э -триггера, информационный и тактовый входы которого подключены к выходам основного и управляющего делителей форМирователя управляющего сигнала. 3тема управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащая суммирующий усилитель и датчики обратных связей, подключенные к входам суммирующего усилителя через соответствующие детекторы, управляющий генератор импульсов, состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсОв, генератора синусоидального напряжения, синхронного детектора, основного и управляющего делителей импульсов, вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей и с входом синхронно. го детектора, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход которого соединен с выходом сумматора, импульсов, подключенного своими входами к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота 2,1,Отличие этой системы управления от рассмотренной ранее заключается в том, что формирование управляющего свип-сигнала осуществляется путем преобразования переменного напряжения, используемого для запитки датчиков обратных связей, При этом дос"тигается упрощение за счет исключения сложного цифроаналогового преобразователя и повышается точность формирования управляющего свип-сигнала, Тем не менее, эта система 5управления не в состоянии обеспечить регулирование гармонического состава излучаемой сейсмической волны для повышения точности ее излучения,Цель изобретения - повышение точности излучения сейсмических сигналов путем регулирования их гармонического состава.Указанная цель достигается тем, что система управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащая суммирующий усилитель и датчики обратных связей, подключенные к входам суммирующего усилителя через соответствующие детекторы, уп- равляющий генератор импульсов, состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напряжения, синхронного детектора, основного и управляющего делителей импульсов, вход первого из которых подключен к выходу кварцевогогенератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей и с входом синхронного детектора,35 управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход последнего соединен с выходом сумматора импульсов, подключенного входами к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота, дополнительно содержит регулятор гармонических составляющих управляющего сигнала с регистрами управления амплитудой гармоник и управляемый регулятор уровня, включенный между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилителя, а также по крайней мере один канал формирования гармонической составляющей управляющего сигнала, содержащий дополнительный управляющий делитель, идентичный управляющему делителю формирователя управляющего сигнала, умножитель импульсов с коэффициентом умножения, равным номеру формируемой гармоники управляющего сигнала, дополнительный синхронных детектор, дополнительный управляемый регулятор уровня и дополнительный сумматор импульсов, первыйвход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора, второй вход через умножительимпульсов - с выходом преобразователя код-частота, а выход - с входомдополнительного управляющего делителя,выход которого подключен к управляющему входу дополнительного синхронного детектора, вход которого сое-динен с выходом генератора синусоидального напряжения, выход черездополнительный управляемый регуляторуровня - с одним из входов суммирующего усилителя, причем управляющие входы всех регуляторов уровнейпоразрядно соединены с выходамирегистров управления амплитудойсоответствующих гармоник регуляторагармонических составляющих управляющего сигнала.Кроме того, регулятор гармонических составляющих снабжен регистрами управления фазой, а формирователь управляющего сигнала- компаратором и идентичным управляющему делителю опорным делителем, входы которых объединены, а выход опорного делителя соединен с входом предварительной записи управляющего делителя, вход компаратора подключен к выходу формирователя управляющего сигнала, а выход - к входам предварительной записи дополнительных управляющих делителей, информационныевходы которых поразрядно соединеныс регистрами управления фазой соответствующих гармоник регулятора гармонических составляющихуправляющего сигнала,Кроме того, компаратор может бытьвыполнен в виде Р -триггера, информационный и тактовый входы которогоподключены к выходам основного и управляющего делителей формирователяуправляющего сигнала,На фиг.1 приведена структурнаясхема системы управления; на фиг.2 "временные диаграммы, поясняющие принцип формирования управляющего сигналаи его гармоник,Устройство содержит электрогидравлический возбудитель 1 вибрации,включающий в себя. электрогидравлический усилитель 2, подключенный к гидроцилиндру, образованному реактивноймассой 3 и штоком 4, соединенным сустановленной на поверхности грунта .излучающей плитой 5, и систему уп -р 4 вления, содержащую суммирующий уси.литель б, датчики 7 и 8 обратных связей, установленные на электрогидравлическом усилителе 2 и между реактивной мавсой 3 и штоком 4, и подключен:ные к входам суммирующего усилителя6 через детекторы 9 и 10. В системууправления входит также управляющийгенератор 11 импульсов, выполненныйв виде кварцевого генератора 12 ипрограммного устройства 13, подключенных к преобразователю 14 код-частота, формирователь 15 управляющегосигнала, выполненный в виде сумматора16 импульсов, генератора 17 синусоидального напряжения, синхронногодетектора 18, двух идентичных делителей импульсов основного 19 и управляющего 20, а также опорного делителя 21, вход основного делителя 19подключен к выходу кварцевого генератора 12, а выход - к входу генератора17 синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками7 и 8 обратных связей и с входомсинхронного детектора 18, выход которого подключен к одному из входов,суммирующего усилителя 6 через управляемый регулятор 12 уровня, а управляющий вход - к выходу управляющегоделителя 20, вход которого соединенс выходом сумматора 16 импульсов,подключенного своими входами к выходамкварцевого генератора 12 и преобразователя 14 код-частота, входы делителей 20 и 21 соединены между собой,а выход опорного делителя 21 подключен к входу предварительной записиуправляющего делителя 20. Кроме того, 40система управления содержит регулятор 23 гармонических составляющихуправляющего сигнала с регистрами24 и 25 управления амплитудой и Фазой гармоник соответственно, а также необходимое количество каналов 26формирования гармонических состав"ляющих управляющего сигнала (исходяиз количества компенсируемых гармо-ник в выходном сигнале), каждый из 50которых содержит дополнительныйуправляющий делитель 27, идентичныйделителям 19-21, умножитель 28 импульсов с коэффициентом умножения,равным номеру Формируемой гармоники, 55дополнительный синхронный детектор29, дополнительный управляемый регулятор 30 уровня и дополнительный сумматор 31 импульсов, один входкоторого соединен непосредственнос выходом кварцевого генератора 12,другой через умножитель 28 импульсов - с выходом преобразователя14 код-частота, выход - с входомдополнительного управляющего делителя 27, выход которого подключенк управляющему входу дополнительногосинхронного детектора 29; входкоторого соединен с выходом генератора 17 синусоидального напряжения,выход - через дополнительный управляемый регулятор 30 уровня -с одним из входов суммирующего усилителя 6, Управляющие входы управляемых регуляторов 22 и 30 уровнейсоединены поразрядно с регистрами24 управления амплитудой соответствующих гармоник регулятора 23 гармонических составляющих. Для обеспечениявозможности управления фазой гармоник,информационные входы управляющих делителей 20 и 27 соединены поразряднос регистрами 25 управления Фазойрегулятора 23 гармонических составляющих, а входы предварительной записи дополнительных управляющих делителей 27 подключены к выходу компаратора 32, вход которого соединен с выходом формирователя 15 управляющегосигнала, а точнее, с выходом синхронного детектора 18,Работа устройства происходит следующим образом.После включения системы управления кварцевый генератор 12 начинаетгенерировать высокостабильную импульсную последовательность 33 (фиг.2)частотой 1, которая поступает навход основного делителя 19 с коэффициентом деления Й . Образующаяся навыходе этого делителя импульснаяпоследовательность 34 с частотой1 / 1 У преобразуется в переменное напряжение 35 синусоидальнойформы с помощью генератора 17, выполненного , например, в виде усилителя с высокодобротным контуром,настроенным на частоту 1 р. Сформированное таким образом переменное напряжение 35 используется для запиткидатчиков 7 и 8 обратных связейэлектрогидравлического возбудителя1 вибрации. Кроме того, напряжение35 поступает на входы синхронныхдетекторов 18 и 29. Одновременноимпульсная последовательность 337 11096кварцевого генератора 12 поступаетна один из входов сумматоров 16 и 31,Перед началом возбуждения преобразователь 14 код-частота не работает,поэтому импульсные последовательностина выходах сумматоров 16 и 31 имеютчастоту 33, которая, пройдя черезделители 20 и 27, меющие также коэффициент деления И, понижается до величины== =, С выходов уп ОЯравляющих делителей 20 и 27 импульсные последовательностиипостуйпают на управляющие. входы синхронныхдетекторов 18 и 29, а последовательностьс выхода основного делителя 1519 на управляющие входы детекторов9 и 10. Поскольку в данном случаечастоты переменного синусоидальногонапряжения 35 и управляющих импульсных последовательностейи Е 20оравны, то на выходе синхронных детекторов 18 и 29 образуется постоянноенапряжение, зависящее от относительного фазового сдвига напряжения35 и управляющих импульсных последовательностей Е и Е и равное наиРпример, нулю.Синусоидальное напряжение 35,запитывающее датчики 7 и 8, преобра"зуется ими, изменяя свою амплитуду 30в соответствии с положением их чувствительных элементов, и поступаетс выходов датчиков на входы детекторов 9 и 10, на управляющие входыкоторых поступает импульсная последовательность с выхода основногоделителя 19 той же частоты, что и напряжение запитки 35. При этом на выходах детекторов 9 и 10 образуютсяпостоянные напряжения обратных свя Озей Оо и Оо первое из котоо,с,м.рых пропорционально положению золотника (на фиг,1 не показан) распределительного каскада гидроусилителя 2,а второе - относительному положению реактивной массы 3 и штока 4электрогидравлического возбудителя1 вибрации, Поступая на входы суммирующего усилителя б, эти сигналыобеспечивают рабочий режим электрогидравлического возбудителя вибрацииданного типа.При запуске источника преобразователь 14 код-частота управляющего генератора 11 импульсов начинает вы рабатывать импульсную последовательность с частотой Щ= МГ , гдеГ - заданная частота вибрации, код 96 8которой вырабатывает программное устройство 13, После поступления частоты Ю на вход сумматора 16, частота 36 управляющей импульсной последовательности на выходе делителя 20 становится равной1)+% %Я о й о при этом на выходе синхронного детектора 18 образуется переменноенапряжение 37 синусоидальной формыс частотой, равной разности частотнапряжений на его входах:.Г-Х: е +Р-:Р.о - о оПеременное напряжение используетсяв качестве управляющего сигнала дляприведения в действие электрогидравлического возбудителя 1 вибрацииисточника. Одновременно управляющаяимпульсная последовательностьпоступает на сумматоры 3 1 каналов26 формирования гармонических составляющих управляющего сигнала, однако при этом частота ее увеличивается умножителем 28 в и раз, где Ь -номер Формируемой гармоники. Послесуммирования ее с импульсной последовательностью 33 кварцевого генератора 12 и деления на Й в допол;.нительном управляющем делителе 27образуется еще одна управляющаяимпульсная последовательность счастотой1+ьй щи Н о М о=1 +в - =1 +пГкоторая поступает на управляющийвход дополнительного синхронногодетектора 29 и образует на еговыходе переменное синусоидальноенапряжение Ос частотойЯо+ оР) Г ьР,т,е. равной частоте и -й гармоникиуправляющего сигнала 0. Для случаяи=-2 Формы сигналов 38 и 39 соответствуютЕ и ОиНабор синусоидальных напряжений Ос выходов всех каналов 26 формирования гармоник используется длякомпенсации гармонических составляющих возбуждаемой сейсмическойволны путем подачи их в определенном амплитудном и фазовом соотношении (в соответствии с известнымиметодами компенсации) на входы суммирующего усилителя б,Регулировка амплитуд и фаз гармонических составляющих управляю 1109696 10а это автоматически приводит к такомуже Фазовому сдвигу управляющего синусоидального напряжения 0, обращего сигнала производится регулятором 23 гармоник, имеющим регистры25 и 24 управления фазой и амппитудой, последние из которых соединеныс управляющими входами регуляторов 522 и 30 уровней,Для регулировки фазы управляющего сигнала и его гармоник регистры25 управления Фазой соединены поразрядно с информационными входами управляющих делителей 20 и 27 импульсов и подают на них коды мп 1,соответствующие величине фазовогосдвига основной гармоники управляющего сигнала 01 относительнонекоторого опорного сигнала и величинамфазового сдвига Ч гармоник О относительно основной гармоники О . Приэтом для любой гармоникич =360 Р-"- 201 ЧСдвиг фазы гармоник осуществляетсяследующим образом.В момент запуска источника делители 19,20,21 и 27 принудительнообнуляются, после чего они начинают,заполняться импульсами, На входы делителей 20 и 21 поступает одна и таже импульсная последовательность,при этом на их выходах образуютсяодинаковые импульсные последовательностиГ и Е с той лишь разницей,Р) )что фазовая характеристика импульсной последовательности Г в проОпцессе дальнейшей работы неподвергается принудительному изменению.Поскольку вход предварительнойзаписи управляющего делителя 20 сое-динен с выходом опорного делителя21, то в момент перехода его в ис 40ходное нулевое состояние после заполнения импульсом с выхода этогоделителя производится занесение кода й 11 в управляющий делитель 20через его информационные входы, сое 45диненные с регистром 23 управленияФазы регулятора гармоник, В результате этого импульсная последовательностьс выхода управляющего дели-теля 20 сдвигается по Фазе относи-тельно опорной импульсной последовательностина уголФ зующегося на выходе синхронного детектора 18.Аналогично происходит управление фазой гармоник О управляющего сиг 11нала. Отличие заключается лишь в том, что вход предварительной записи каждого дополнительного управляющего делителя 27 соединен с выходом компаратора, Формирующего из основной гармоники управляющего сигнала О, прямоугольное напряжение, по переднему фронту которого осуществляется перенос управляющих кодов с выходов регистров 25 регулятора 23, в делитель 27 через их информационные входы. В этом случае заданная величина Фазового сдвига гармоник устанавливает" ся относительно первой гармоники 0 что позволяет в случае изменения Фазы основной гармоники управляющего сигнала сохранять его Форму и, следовательно, ранее выполненные условия ком-пенсации гармоник в выходном сигнале.1В качестве компаратора может быть использован 3 -триггер, поскольку, если информационный вход его подключить к выходу делителя 19, вырабатывающего прямоугольное переменное напряжение частотой Ц , а тактовый вход - к выходу делителя 20, вырабатывающего частоту, то на выходах1Э -триггера образуется прямоугольное напряжение с частотой- Г = 1 о ф т.е. с частотой сигнала О . По вы 1 ходному сигналу 3 -триггера с тем же успехом может осуществляться установка фазы гармоник.Система управления вибрационным источником позволяет регулировать гармонический состав излучаемого сейсмического сигнала, а при наличии контроля содержания гармоник в нем добиться их минимизации путем ручного или автоматического подбора амплитуд и фаз гармонических составляющих входного сигнала с помощью регулятора 23 гармоник.При этом следует отметить такие преимущества предлагаемой системы управления, как простота формирования управляющего сигнала и его гармонических составляющих, а также простота и точность управления гармоническим составом управляющего сигнала, поскольку при формировании гармоник их частота автоматически устанавливается кратной частоте основной гармоники управляющего сигнала, задаваемой11 1109 б 96 12 программной устройством. Последнее равляюшего сигнала, а также возможсвойство особенно важно в сл чаео важно в случае ность цифрового управления .указан- использования сигналов с непрерывно и параметрами создают необходимыеными параметрам изменяющейся частотой (свип-сигналов). условия для реализации системыНаличие независимой аз ельнойвисимой раздельной с автоматической компенсацией гарморегулировки амплитудных и фазовых нических составляющих излучаемой характеристики каждой гармоники уп- сейсмической волны.каз 6026/31 Тираж 711 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписноСССР комитетаоткрытийушская наб д.