Пристрій для накопичення сейсмічних сигналів

Изобретение относится к устройствам наблюдения сейсмических сигналов в сейсморазведке и сейсмологии, в частности при возбуждении их с помощью невзрывных источников колебаний. Целью изобретения является повышение производительности и каче™ ства наблюдений путем повышения эф- , фективностн подавления импульсных помех. Это достигается повторением возбуждения и приема сейсмических сигналов, ограничением накапливаемых сигналов по амплитуде и последовательным поэтапным уточнением выделяемого сигнала с помощью разностных, сигналов, образуемых посредством вычитания из наблюденных сигналов согласованного с ними по величине и по форме сигнала, выделенного на этапах, предшествующих выполняемому этапу. Причем порог ограничения на начальном этапе накопления устанавливают не меньшим половины максимальной а амплитуды колебаний, возбуждаемых 9 источником сейсмических волн в точке приема, а на каждом из последующих этапов накопления порог ограничения разностных сигналов уменьшают по сравнению с предыдущим этапом. 3 э.п. ф-лы, 1 ил. (Л С ел о СО Изобретение относится к сейсморазведке и сейсмологии, а именно к системам регистрации сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение производительности и качества наблюдений путем повышения эффективности подавления импульсных помех. На чертеже представлена блок-схема устройства для накопления сейсмических сигналов. Устройство для накопления сейсмических сигналов содержит входной блок 1, блок 2 формирования разностных сигналов и ограничения, состоящий из вьгчитателя З, аналого-цифрово* го преобразователя 4, устройства 5 управления, компаратора 6, мультиплексора 7 и задатчика 8 порогов ограничения, блок 9 преобразования накопленных разностных сигналов, состоящий из формирователя 10 вычитаемых сигналов и цифроаналогового преобразователя 11, блок 12 накопления выделяемых сигналов, состоящий из коррелятора 13, накопителя 14 разностных І !>'• 1 О) З 1509776 сигналов и накопителя 15 выделяемых Устройство для накопления сейсмисигналов и программного устройства 16. ческих сигналов работает следующим Входной блок 1 состоит из входных образом. трансформаторов, предварительных усиНа основании оценок максимальной лителей и коммутатора каналов, Вычиамплитуды сейсмических сигналрв, татель 3 выполнен по схеме вычитания уровня фона помех и частоты появлена операционном усилителе. Аналогония импульсных помех, зарегистрироцифровой преобразователь 4 состоит ванных устройством, задают исходные из определителя порядков и преобрапараметры наблюдения: начальный по10 зователя аналог-код. рог ограничения, количество этапов уточнения сигналов и кратность наУстройство 5 управления выполнено копления на каждом этапе уточнения. по схеме блока логики сейсмостанции '.'Прогресс". В качестве задатчика 8 Амплитуду регистрируемых сейсмипорогов ограничения используются про-.)$ ческих колебаний и уровень фона помех граммные переключатели типа ПП-10 или оценивают с помощью средств регистПП-8, Формирователь 10 вычитаемых рации и визуализации, имеющихся на сигналов представляет собой коррелясейсмостанции. Для упрощения получетор /конвольвер. Накопитель 14 разния оценок на экране или носителе ностных сигналов выполнен по схеме 20 записи устройств визуализации нанонакопителя сейсмостанции "Прогресс", сят шкалу порогов ограничения. Оценпри этом имеющийся в накопителе реку амплитуды регистрируемых сейсмидактор шума исключен, а делитель чических сигналов, как правило, произсел осуществляет нормировку поступаюводят в процессе подготовительных щих сигналов с коррелятора 13, 25 воздействий источника сейсмических сигналов, осуществляемых с целью В накопителе 14 разностных сигнауплотнения грунта. Практически это лов как и в накопителе сейсмостанции приходится делать только в начале "Прогресс-2" применен делитель с коработ на профиле, В дальнейшем наэффициентом деления, кратным двум. чальный порог ограничения устанавлиЭто позволяет упростить выполнение 30 вают на основании опыта наблюдений операции деления, так как ее можно на предыдущих точках. При отсутствии осуществить путем уменьшения порядков надежных оценок его задают заведомо накапливаемых чисел, а когда уменьне большим возможной максимальной шение порядка невозможно (порядок амплитуды регистрируемых сейсмичесравен нулю), деление слагаемых про35 ких колебаний и уточняют в процессе изводится сдвигом мантиссы вправо на выполнения работ. соответствующее число разрядов. Накопитель 15 выделяемого'сигнала выполнен также по схеме накопителя сейсмостанции "Прогресс-2", при этом редактор шума и делитель чисел не используются, В накопителе 15 осуществляется суммирование сигналов, поступающих с накопителя J4, Программное устройство 16 содержит 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 V 15. 40 45 50 55 Конечный порог ограничения выбирают соизмеримым с фоном помех на уровне 36, где д> - среднеквадратическое значение фоновых помех. Количество этапов уточнения сигналов определяют равным количеству двоичных уровней, находящихся между начальным и конечным порогами ограничения, включая последние. Кратность накопления на каждом из этапов, кроме последнего, задают, исходя из условий наблюдений в районе работ и оценки частоты появления импульсных помех. Вследствие двоичной градации порогов ограничения при редком следовании импульсных помех и несовпадении их во времени в процессе суммирования сигналов условия перехода на следующий этап уточнения выделяемого сигнала выполняются уже при двух (К=2) накоплениях на каждом этапе уточнения сигналов. Даже при. 1509776 6 поступает нулевой сигнал с цифроаначастом следовании импульсных помех, логового преобразователя 11. Сейсмикогда они интерферируют и образуют ческий сигнал, полученный на выходе непрерывный случайный процесс, эти условия выполняются в среднем после с вычитателя 3, преобразовывается аналого-цифровым преобразователем 4 в К=4 накоплений на каждом этапе уточ-. цифровую форму в виде числа с плавгюнения сигналов. В особо сложных усщей запятой. Управление аналого-цифловиях кратность накопления на каждом ровым преобразователем 4 осуществляэтапе уточнения сигналов для надежности следует задавать большей, а 10 ет устройство ,5 управления (связь не показана). Таким образом, на выходе именно К>8. В зависимости от характеаналого-цифрового преобразователя 4 ра распределения амплитуд импульсных сигнал представлен порядком и манпомех кратность накопления на разтиссой. Число разрядов порядка и манличных этапах может быть и различной. Кратность накоплений на последнем )5 тиссы определяется динамическим диапазоном и точностью представления этйпе определяют как обычно, на осносейсмической информации. Цифровой, VK -а где а сигнал с выхода аналого-цифрового ,. вании соотношения преобразователя 4 подается на вход минимальный выделяемый сигнал, у* 20 устройства 5 управления, и лосколь- '* заданное отношение сигнал-помеха в ку с программного устройства 16 на выделяемом сигнале. его управляющий вход поступает разреПосле определения исходных парашающий сигнал, то он транзитом переметров наблюдения путем установления дается на входы компаратора 6 и мульзадатчиком 8 соответствующего началь25 типлексора 7. ного порога ограничения, а также з а По разрешающему сигналу компаратодания программным устройством 16 нера 6 происходит передача мультиплекгобходимого количества этапов уточнесором 7 сигнала задатчика 8 порогов ния сигналов и числа накоплений сигограничения на вход блока 12 накопналов, выделяемых на соответствующих этапах уточнения, номер цикла накоп- 30 ления выделяемых сигналов в случае, когда сигнал на выходе устройства 5 ления сейсмических сигналов опредеуправления превосходит по модулю наляется программным устройством 16 пучальный порог ограничения. При этом тем подсчета командных импульсов устсигналу задатчика 8 порогов ограниройства 5 управления, подаваемых на запуск источника сейсмических колеба- 35 ч е н н я присваивается знак (полярность) сигнала, выданного в это же ний и устройства для накопления сейсвремя на выходе устройства 5 управлемических сигналов, В первом цикле ния, В противном случае, когда сигнакопления содержимое памяти накопинал на выходе устройства 5 управлетеля 15 выделяемых сигналов, а следония меньше по модулю порога ограничевательноt и сигнал на выходе блока 9 40 ния задатчика 8, то этот сигнал пепреобразования накопленных разностных редается через мультиплексор 7 без сигналов равны нулю. Поэтому посту-: изменения. Таким образом, на выходе пившие сейсмические сигналы с входноблока 2 формирования разностных сигго блока 1 на блок 2 формирования разностных сигналов и ограничения 45 налов и ограничения происходит образование разностных сигналов и огранипроходят без изменения через вычитачения согласно следующим условиям: тель 3, поскольку на второй его вход Если lUti?U0, формируется сигнал "+и" при если IUe|*U0, формируется сигнал "-U" при если lUa^Uo, формируется сигнал U 6 f где U.'- сигнал на выходе вычитателя 3; U o - сигнал на выходе задатчика 8 порогов ограничения. Выходной сигнал мультиплексора 7 подвергается корреляционному преобразованию в корреляторе 13 согласно алгоритму. На коррелятор 13 с устройства 5 управления поступают синхронизирующие импульсы, соответствую55 щие отсчетам сейсмического сигнала (связь на чертеже не показана). Сформированная импульсная сейсмограмма с коррелятора 13 после окончания 1509776 регистрации сейсмического сигнала по сигналу с программного устройства 16 передается в накопитель 14 разностных сигналов, в котором одновременно с накоплением сигналов осуществляется и их нормировка. Когда будет выполнено заданное число накоплений сигналов на установленном этапе, с выхода программного'устройства 16 выдается ^Q сигнал на накопитель 15 выделяемых сигналов. Производится считывание информации с накопителя 15 и передача ее в 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. 20 Сигнал на выходе блока 9 преобразования накопленных разностных сигналов является интерференционным сигналом такой же структуры, как и сигнал, поступающий из входного блока J 25 в результате возбуждения зондирующего сигнала источником сейсмических колебаний. Согласованный таким образом по величине и по форме с наблюденным сигналом, поступающим с входного бло- 30 ка 1 на первый вход вычитателя 3, сигнал с выхода блока 9 преобразования накопленных разностных сигналов додается на второй вход вычитателя 3. 8 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 веек 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, Б предлагаемом устройстве также может применяться вариант ограничения сигналов, когда осуществляетх.І постоянное усиление сигналов и постоянный уровень ограничения сигналов на всех этапах уточнения сигналов. Вы35 читание сигналов в аналоговой части , Разностный сигнал, полученный на устройства до подачи на аналого-цифвыходе вычитателя 3, преобразуется ровой преобразователь позволяет совблоками 4-8 и 13-16 аналогично преобместить широкий динамический диапаразованию сигналов на первом этапе зон и точность их цифрового предуточнения. Так же, как и на первом 40 ставления при ограниченной разрядэтапе уточнения, определяется момент ности преобразователя, что необходиокончания второго этапа уточнения. мо для повышения качества наблюдений Этап уточнения завершается суммировав сейсморазведке. нием содержимого накопителя 14 к содержимому накопителя 15, после этого Длительность выделяемого сигнала 45 осуществляется обнуление содержимого при обычном моноимпульсном возбуждев накопителе 14 и переключение зании сейсмических сигналов определядатчика. 8 порогов ограничения на очеется длительностью исследуемой части редной уровень. В момент начала треотклика среды. При возбуждении сложтьего этапа уточнения по сигналу упных интерференционных сигналов в про50 равления с программного устройства цессе наблюдений длительность выделя16 на накопитель 15 выделяемых сигнаемого сигнала устанавливают не меньлов и формирователь 10 вычитаемых ше времени прихода волн, амплитуда сигналов производится считывание сигкоторых больше амплитуды минимально нала с накопителя 15 и передача его 55 полезного колебания. на блок 9 преобразования накопленПорог ограничения сигналов и помех ных*разностных сигналов, в котором задатчиком 8 может выдаваться автомаосуществляется обработка формироватетически или вручную. При ручном режилем 10 вычитаемых сигналов. ме задавания порогов сигнал с выхода 1 409 10 программного устройства !6 не подается на вход задатчика 8 порогов ограничения , Эффективность устройства обусловлена более надежным подавлением импульсных помех на результирующих импульсных сейсмограммах» При случайном 2, Устройство по п. l t о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования разностных сигналов и о г раничения содержит вычитатель, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления, мультиплексор и задатчик порогов ограничения, а также х а р а к т е р е п о я в л е н и я во в р е м е н и и м компаратор, при этом вычитатель, анапульсных ПОМех УСТРОЙСТВОМ ОНИ МОЇ VT J0 лого-цифровой преобразователь, устполностью быть исключены из р е з у л ь ройство управления и мультиплексор тирующих импульсных сейсмограмм, с о соединены последовательно, выход устхранив при этом регистрируемый с е й с ройства управления связан с первым мический сигнал в силу его детерминивходом компаратора, второй вход которованности. Производительность наблю- 15 рого подключен к выходу задатчика подений при использовании устройства рогов ограничения и второму входу повышается за счет уменьшения потерь мультиплексора, первый и второй входы времени на выжидание времени, когда блока связаны соответственно с первым прекратят появляться на сейсмограммах и вторым входами вычитателя, выход интенсивные импульсные помехи, а т а к - 20 мультиплексора соединен с выходом же путем исключения возможности полублока, второй вход устройства управчения бракованного сейсморазведочноления соединен с третьим входом блого материала, к а , а выход компаратора подключен к третьему входу мультиплексора, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 25 3. Устройство по п, 1, о т л и I, Устройство для накопления с е й с ч а ю щ е е с я тем, что блок преобмических сигналов, содержащее входной разования накопленных разностных блок и блок накопления выделяемых сигналов содержит формирователь высигналов, о т н и м а ю щ е е с я 30 читаемых сигналов и цифроаналоговый тем, что, с целью повышения произпреобразователь, соединенные последоводительности и к а ч е с і в а наблюдений вательно, при этом выход цифроаналопутем повышения эффективности подавгового преобразователя подключен к ления импульсных помех, в него введевыходу блока, а вход формирователя ны блок формирования разностных сигвычитаемых сигналов связан с входом налов и ограничения и блок преобразо , Малец Заказ 580-Д//Ї1 Тираж 484 Подписное ВНШШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . ( д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул. Гагарина, 101