DE2450292B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von in einem großen Amplitudenbereich liegenden Signalen unter Verwendung von in Kasdade geschalteten Verstärkerstufen, insbesondere für seismische Signale - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung von in einem großen Amplitudenbereich liegenden Signalen unter Verwendung von in Kasdade geschalteten Verstärkerstufen, insbesondere für seismische SignaleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von einem großen
Amplitudenbereich liegenden Signalen unter Verwendung von in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen,
insbesondere für seismische Signale, bei dem der Ausgang jeder einzelnen kaskadenartigen Verstarkerstufen
mit bestimmter fest eingestellter Verstärkung innerhalb von Prüfintervallen geprüft und dann über
einen gemeinsamen Ausgang dem Aufzeichnungsgerät zugeführt wird unter gleichzeitiger Ableitung eines
zweiten Signals zur Anzeige der Verstiirkerstufe, von welcher das Verstärkersignal dem Aufzeichnungsgerät
zugeführt wurde.
Die Entwicklung von digitalen Speichergeräten für seismische Zwecke, die einen großen Amplitudenbereich
bewältigen können und für den Gebrauch im l-eld
geeignet sein müssen und mit denen man seismische Daten in digitaler Form auf hochtourigcn Magnetspeichern
speichern kann, hat die Forderung nach Analogverstärkern mit besonders präzisem Verstärkungsfaktor
und geringstmöglicher Verzerrung mit sich gebracht. Derartige Verstärker werden /wischen den
Geophonen und den Analog-Digital-Umwiindlern der Speichersysteme angeordnet, um die seismischen
Signale auf einen Amplitudenumfang zu transformieren,
der vom Analog-Digital-Umwandler aufgenommen werden kann. So wird es ermöglicht den vollen
Amplitudenumfang der seismischer· Signale zu speichern.
Zweckmäßig sollten solche Systeme eine große Bandbreitencharakteristik besitzen.
Da sich seismische Signale gewöhnlich über einen großen Amplitudenbereich erstrecken, etwa über einen
von der Größenordnung von 120 db, hat man diese Signale bisher oftmals komprimiert, und zwar auf 78 db,
so daß sie vom Analog-DigitallJmwandlcr verarbeitet und auch gespeichert werden konnten. Um dieses
Komprimieren durchzuführen, hat man verschiedene Vorrichtungen zum Verändern bzw. Anpassen des
Verstärkungsfaktors angewendet, z. B. vorprogrammierte
Verstärkungen, bei denen uer Verstärkungsfaktor langsam zwischen vorgegebener» Grenzen in dem
Maß variiert wird, in dem sich die durchschnittliche Amplitude des seismischen Signals verändert
In der US-Patentschrift 36 03 972 ist bereits eine Verstärkerschaltung mit breitem AmpJitudenbereich
beschrieben, die ein gemultiplextes gemeinsames Ausgangssignal als Funktion der erforderlichen Verstärkung
erzeugt. Im Betrieb wird am Anfang jeder Kanal-Einschaltperiode die Verstärkung auf einen
Minämalwert gesetzt. Bestimmten Zeitintervallen folgend,
erhöht sich die Verstärkung in einzelnen Schritten, bis das Ausgangssignal den vollen Bereich überschreitet
oder bis die Maximalverstärkung erreicht ist, so daß das zur Aufzeichnung größtmögliche Signal erzeugt ist.
Weisen die von der seismischen Vorrichtung kommenden seismischen Signale eine große Amplitude und
eine hohe Frequenz auf, treten sehr hohe maximale Änderungsgeschwindigkeiten auf, wenn das seismische
Signal die Null-Linie passiert Weil der augenblickliche Wert des Signals klein ist, versucht das Kaskaden-Verstärkersystem
stets den Verstärkungsbereich voll auszunutzen. Da auf diese Weise die Signalhöhe
verstärkt wird, wird ebenfalls die Änderungsgeschwindigkeit verstärkt. Daraus resultiert in dem Kaskaden-Verstärkersystem
ein Ausgangssignal, dessen Änderungsgeschwindigkeit für die Erfassung durch den Analog-Digital-Umwandler zu schnell ist.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet Schaltkreise zur Ermittlung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals,
und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, die Verstärkung herabzusetzen, wenn die Änderungsgeschwindigkeit
einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies wird gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Weise
dadurch erreicht, daß ein erstes vorbestimmtes Referenz-Signal erzeugt wird, daß während entsprechender
Prüfintervalle jeder der verstärkten Ausgänge geprüft und mit dem ersten Referenz-Signal verglichen wird,
daß einer der verstärkten Ausgänge zur Erzeugung eines Ausgangssignals gehalten wird, daß ein einer
festgestellten Änderungsgeschwindigkeit entsprechendes Signal erzeugt wird, daß ein zweites Referenz-Signal
erzeugt wird, das einer maximalen Änderungs-Geschwindigkeit für das Ausgangssignal entspricht und das
mit dem Signal für die bestimmte Änderungsgeschwindigkeit verglichen wird, daß ein diesem Vergleichsvorgang
entsprechendes Signal erzeugt wird, und daß das Halten eines verstärkten Ausgangs in Übereinstimmung
mit dem Vergleichs-Signal zur selektierenden Erzeugung des Ausgangssignals, zumindest über ein vorbestimmtes
Minimal-Schaltintervall, gesteuert wird, wenn das Ausgangssignal eine vorbestimmte Beziehung zum
Referenz-Signal aufweist und die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals die maximale Änderungsgeschwindigkeit nicht überschreitet.
Der erfindungsgemäße Schaltkreis für die Änderungsgeschwindigkeit verhindert in vorteilhafter Weise,
daß das Ausgangssignal den vollen Bereich der möglichen Verstärkung überschreitet, herrührend von
dem Signal, das fortgesetzt wird, um einen Zeitwechsel zwischen der Zeit, in der die Verstärkungswahl
durchgeführt wird und der Zeit, in der die Analog-Digital-Umwandlung erfolgt, zu bewirken. Die die Signalhöhe
ermittelnden Komparatoren wählen die Verstärkung
dergestalt aus, daß das Ausgangssignal in einem bestimmten Betrag unterhalb des möglichen Verstärkungsbereichs
verbleibt (etwa 80-90% vom möglichen Höchstwert). Durch Auswählen einer zweckmäßigen
Kombination von einer maximal zulässigen Änderungsgeschwindigkeit und der maximalen augenblicklichen
Signalhöhe, kann das gemeinsame Ausgangssignal innerhalb der Zeitperiode eines Kanals den vollen
Bereich nicht überschreiten.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß ein drittes Referenz-Signal erzeugt
wird, das einer Maximal-Amplitude für das Ausgangssignal entspricht, daß das Ausgangssignal mit dem
dritten Referenz-Signal verglichen und ein diesem Vergleichs-Vorgang entsprechendes Signal erzeugt
wird, daß eine Vielzahl von Steuerschaltsignalen in Übereinstimmung mit den durch den zweiten und
dritten Vergleichs-Vorgang erzeugten Signalen erzeugt werden, daß ein Prüfimpuls oder ein Halteimpuls in
Übereinstimmung mit den Steuersignalen weitergeleitet wird, um einen verstärkten Ausgang als Ausgangssignal
zu erzeugen, wenn ein weitergeleiteter Prüfimpuls oder Halteimpuls am zugehörigen verstärkten Ausgang
auftritt. Die Erzeugung der Steuerschaltsignale kann die Erzeugung von Zählimpulsen beinhalten, die in der
einen Richtung gezählt werden, wenn das Ausgangssignal den maximalen Amplitudenwert und die Änderungsgeschwindigkeit
des Ausgangssignals nicht ihren Maximalwert übersteigen, während in die entgegengesetzte
Richtung gezählt wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals den Maximalwert
übersteigt, und die Zählung der Zählimpulse gestoppt wird, wenn das Ausgangssignal die maximale Amplitude
übersteigt und die Änderungsgeschwindigkeit für das Ausgangssignal den Maximalwert nicht übersteigt. Die
Zählvorgänge im Zählwerk können zur Erzeugung der Steuerschaltsignale dekodiert werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet eine Vorrichtung Verwendung, deren
Verstärkerschaltung eine Vielzahl von Verstärkerstufen aufweist, von denen jede einen vorbestimmten Verstärkungsgrad
hat und die in Kaskade geschaltet sind, wobei die Ausgangs-Schaltkreise jeder folgenden Verstärkerstufe
mit dem entsprechenden Eingangs-Schaltkreis der nächstfolgenden Verstärkerstufe der Kaskadenschaltung
verbunden und zur Erzeugung eines Ausgangssignals ein gemeinsamer Ausgangsverstärker vorgesehen
ist. Bei dieser Vorrichtung wird die Erfindung darin gesehen, daß an den Ausgangsverstärker ein Steuerschaltkreis
für die Ermittlung und Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals angeschlossen
ist, daß vom Steuerschaltkreis für die von diesem erzeugten Steuerschaltsignale Leitungswege zu
einer Vielzahl von UND-Gattern führen, deren Ausgang mit einem Eingang eines für die jeweilige
Verstärkerstufe vorgesehenen Schalters verbunden ist, wobei die Schalter ihrerseits den jeweiligen Verstärkerstufenausgang
mit dem gemeinsamen Ausgangsverstärker verbinden, daß eine Steuer- und Multiplex-Schaltung
vorgesehen ist, deren Ausgänge mit dem anderen Eingang der UND-Gatter verbunden sind, daß ein
Analog-Digital-Umwandler und digitaler Steuerschaltkreis vorgesehen ist, dessen einer Ausgang zur
Digital-Aufzeichnung führt, dessen andere Ausgänge mit der Steuer- und Multiplex-Schaltung verbunden sind
und der einen Synchronisierungs-Impuls zur Synchronisierung der Steuer- und Multiplex-Schaltung mit dem
Steuerschaltkreis für die Änderungsgeschwindigkeit erzeugt, daß der Ausgang des gemeinsamen Ausgangsverstärkers
sowohl mit einer ersten Vergleichseinrichtung und einer zweiten Vergleichseinrichtung als auch
mit dem Analog-Digital-Umwandler und digitalen ι Seuerschaltkreis verbunden ist, wobei die Vergleichseinrichtungen jeweils ein Referenz-Signal von dem
Schaltkreis empfangen und ihrerseits ein dem Vergleichsvorgang entsprechendes Signal an die Steuer-
und Multiplex-Schaltung übermitteln, und daß die
in Steuer- und Multiplex-Schaltung einen automatisch
ablaufenden Signal-Abfragezyklus steuert, der Prüf- und Haltezeitintervalle beinhaltet. Die Erzeugung der Prüf-
und Halteimpulse kann durch Prüf- und Halteeinrichtungen erfolgen, die aus den Schaltkreisen, den
Schaltern, den UND-Gattern und der Steuer- und Multiplex-Schaltung zusammengesetzt sind. Der
Steuerschaltkreis kann für die Ermittlung und Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals
eine Differenzierschaltung aufweisen, die mit dem
2» gemeinsamen Ausgangsverstärker zur Bestimmung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals verbunden
ist, wobei der Ausgang der Differenzier-Schaltung mit einem Komparator verbunden ist, an dessen
zweiten Eingang eine Gleichspannung angelegt ist, die
r> einer maximalen Änderungsgeschwindigkeit entspricht und der ein Signal als Ergebnis des Vergleichs-Vorgangs
zwischen der momentanen Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals und der maximalen Änderungsgeschwindigkeit
erzeugt, das entsprechend seinem Lei-
V) stungspegel einen Inverter oder ein Zählwerk beaufschlagt.
Weiterhin kann mit dem Ausgang des gemeinsamen Ausgangsverstärkers ein Komparator
verbunden sein, dessen zweiter Eingang eine Gleichspannung empfängt, die einer Maximalamplitude des
r> Ausgangssignals entspricht, und der ein Signal als Ergebnis des Vergleichsvorganges zwischen der momentanen
Amplitude und der Maximalamplitude des Ausgangssignals erzeugt. Schließlich kann ein UND-Gatter
vorgesehen sein, an dessen Eingänge das Signal und ein Signal vom Ausgang des Inverters gelegt sind,
wobei das vom UND-Gatter abgehende Signal mit dem Zählwerk verbunden ist. Das Zählwerk kann von einem
Taktgeber und vom Synchronisierungs-Impuls angesteuert werden, wobei die vom Zählwerk abgehenden
>5 Zählvorgänge an ein nachgeschaltetes Dekodiergerät
angelegt sind, das die Steuerschaltsignale erzeugt die an die UND-Gatter angelegt werden.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
so F i g. 1 ein vereinfachtes Block-Diagramm des erfindungsgemäßen
Verstärkersystems,
F i g. 2 ein detailliertes Block-Diagramm des in F i g. 1 dargestellten Schaltkreises für die Steuerung der
Nachführungs-Geschwindigkeit-
In F i g. 1 ist ein Verstärker-Kanal 1, ein Verstärker-Kanal n, eine digitale Steuer- und Multiplex-Schaltung,
ein Analog/Digital-Umwandler und digitaler Steuerschaltkreis 8, ein gemeinsamer Ausgangs-Verstärker 10
und ein aus den Elementen H, J und G bestehender Komparator dargestellt, die in der US-PS 36 03 972
detaillierter beschrieben sind. Der Unterschied des vorliegenden Schaltungsaufbaues gegenüber dem
Schaltungsaufbau gemäß der vorgenannten US-Patentschrift liegt in den beim Verstärker-Kanal t zusätzlich
vorgesehenen UND-Gattern 15, 16, 17, 18 und 19. Entsprechende UND-Gatter (nicht dargestellt) sind für
den Verstärker-Kanal π ebenfalls vorgesehen.
Es wird darauf hingewiesen, daß jegliche Anzahl an
Es wird darauf hingewiesen, daß jegliche Anzahl an
Verstärker-Kanälen gemäß Verstärker-Kanal 1 zwischen diesen und den Verstärker-Kanal η geschaltet
werden können, die von einer Vielzahl von Signalen der Multiplex-Schaltung gesteuert werden. Die Verstärkung
wird durch die Aktivierung von Schaltern l-5i bis 1-55
stetig vergrößert, bis das durchlaufende Signal eine gewünschte vorbestiinmte Beziehung zu einem Referenz-Signal
aufweist, und für den Rest des Multiplex-Zyklus
auf dem entsprechenden Verstärkungsgrad gehalten wird, in
Unter normalen Betriebsbedingungen wird die Verstärkung zu Beginn einer Verstärker-Kanal-Einschaltperiode
auf einen Minimalwert gesetzt. Speziellen Zeitintervallen folgend, erhöht sich die Verstärkung in
diskreten Stufen, bis das Ausgangssignal den vollen π Bereich überschreitet oder bis die maximal mögliche
Verstärkung erreicht ist. Dadurch wird das größtmögliche Signal erzeugt und an den Analog/Digital-Umwandler
8 übermittelt. Weist jedoch z. B. das Eingangs-Signal S\ eine große Amplitude und eine hohe Frequenz auf,
tritt eine sehr große Nachführ-Geschwindigkeit auf, wenn das Signal S\ die Null-Linie passiert. Wenn der
augenblickliche Wert des Signals S, kleiner ist, versucht
der Teil der Einrichtung, der quasi als Gleitkomma-Verstärker wirkt, stets auf die volle Verstärkung zu 2i
verstärken. Dadurch wird das Signal S\ und ebenso dessen Nachführ-Geschwindigkeit verstärkt mit dem
Ergebnis, daß der Verstärker ein Ausgangssignal aufweisen kann, dessen Nachführ-Geschwindigkeit für
die Verarbeitung durch den Analog/Digital-Umwandler j<> 8 zu schnell ist. Ein Steuerschaltkreis 25 für die
Nachführ-Geschwindigkeit prüft das am Ausgangs-Verstärker 10 anliegende gemeinsame Ausgangssignal V0
und erzeugt Steuerschaltsignale E2 bis E6 für den
Verstärker-Kanal 1, wie nachfolgend noch näher r>
beschrieben.
Empfängt das UND-Gatter 15 ein Verstärkungs-Signal von einer Multiplex-Schaltung 5 und das Steuerschaltsignal
Ei, vom Steuerschaltkreis 25 mit hohem
Leistungspegel, übermittelt das UND-Gatter 15 ein Signal mit hohem Leistungspegel zum Schalter \-S\,
worauf der so aktivierte Schalter l-5i bewirkt, daß das an einem Schaltkreis D\ anliegende Signal zum
Ausgangs-Verstärker 10 gelangt. Gleichermaßen aktivieren ihrerseits die UND-Gatter 16 bis 19 ihre Schalter 4 >
I-S2 bis 1-55 in Erwiderung auf ein Verstärkungs-Signal
von der Multiplex-Schaltung und einem Steuerschaltsignal vom Steuerschalkreis 25.
Wie in F i g. 2 dargestellt, wird das Ausgangssignal V0
einer Differenzier-Schaltung 30 zugeführt, in der es zur Bildung eines Signales E10. das mit der Nachführ-Geschwindigkeit
--"- des Signals
korrespondiert, differenziert wird. Das Signal £]0 wird einem Komparator 33
zugeführt, der zusätzlich noch eine Gleichspannung Vi
empfängt, die der maximal zulässigen Nachführ-Geschwindigkeit -τ- entspricht, so daß der Komparator
33 als Nachführ-Geschwindigkeits-Detektor arbeitet. Wenn ~ (Signal E,o) größer ist als die maximal b0
zulässige Nachführ-Geschwindigkeit -^- (Gleichspannung
Vi), erzeugt der Komparator 33 ein Signal E15
mit hohem Leistungspegel als Verstärkungs-Verminde- b5
rungssignal und gibt dieses an ein vor- und zurückschaltendes Zählwerk 38 und an einen Inverter 39.
Weist das Signal Ei 5 einen hohen Leistungspegel auf. erzeugt der Inverter 39 ein Signal En, mit niedrigem Leistungspegel und leitet dieses weiter zu einem UND-Gatter 40, das dadurch abgeschaltet wird. Das eingeschaltete UND-Gatter 40 erzeugt ein Verstärkungs-Erhöhungssignal E]7 mit hohem Leistungspegel für das Zählwerk 38.
Weist das Signal Ei 5 einen hohen Leistungspegel auf. erzeugt der Inverter 39 ein Signal En, mit niedrigem Leistungspegel und leitet dieses weiter zu einem UND-Gatter 40, das dadurch abgeschaltet wird. Das eingeschaltete UND-Gatter 40 erzeugt ein Verstärkungs-Erhöhungssignal E]7 mit hohem Leistungspegel für das Zählwerk 38.
Das Ausgangssignal K0 wird ebenso einem anderen
Komparator 45 zugeleitet, der zusätzlich noch eine Gleichspannung V2 empfängt, die mit dem Gesamtverstärkungsbereich
dividiert durch die Verstärkung einer Stufe korrespondiert, und nachfolgend als Gesamtverstärkung
IG bezeichnet wird. Der Komparator 45 übermittelt ein Signal En mit niedrigem Leistungspegel
zum UND-Gatter 40, wenn die Größe des Ausgangssignals V0 größer ist als die Referenz-Gleichspannung V2
und das Signal £Ίβ mit hohem Leistungspegel, wenn die
Größe des Ausgangssignals V0 kleiner ist als die Gesamtverstärkung IG.
Ist das Ausgangssignal V0 nicht größer als die
Gesamtverstärkung IG, ist es zulässig, die Verstärkung durch Vergrößerung der Amplitude des Ausgangssignals
V0 zu erhöhen.
Ist das Signal Ew auf einem hohen Leistungspegel, ist
das UND-Gatter 40 partiell aktiviert. Zeigt der Komparator 33 an, daß das Signal Ei0 nicht den
Maximalwert übersteigt, ist das Signal Ei5 vom
Komparator auf niedrigem Leistungspegel und bewirkt im Inverter 39, daß dieser ein Signal E)6 mit hohem
Leistungspegel erzeugt, das das UND-Gatter 40 vollständig einschaltet, um ein Signal E]7 mit hohem
Leistungspegel zum Zählwerk 38 zu übermitteln.
Das Zählwerk 38 wird durch einen Synchronisierungs-Impuls
E7 auf den Wert 1 zurückgestellt, obgleich es für den Fachmann ersichtlich ist, daß das Zählwerk
auch auf jeden anderen Wert zurückgestellt werden kann. Das Zählwerk 38, das Zeitimpulse von einem
Taktgeber 50 empfängt, wird durch die Richtung der Signale, die entsprechend angezeigt wird, durch die
Leistungspegel der Signale E15 und E]7 vom Komparator
33 und dem UND-Gatter 40 gesteuert. Ist das Signal Ei7
auf einem hohen Leistungspegel, ist das Signal Ei5 auf
einem niedrigen Leistungspegel und das Zählwerk 38 addiert die Zeitimpulse des Taktgebers 50. Ist das Signal
Ei 5 auf einem hohen Leistungsniveau, ist das Signal Ei7
auf einem niedrigen Leistungsniveau und bewirkt im Zählwerk 38 ein Subtrahieren der Zeitimpulse vom
Taktgeber 50. Sind die Signale E15 und E17 beide auf
niedrigem Leistungspegel, zählt das Zählwerk 38 die Zeitimpulse vom Taktgeber 50 nicht. Ein Dekodiergerät
55, das von herkömmlicher Bauart sein kann, dekodiert die Zählvorgänge des Zählwerkes 38 und erzeugt die
Steuerschaltsignale E2 bis Ef,.
Ist die Nachführungs-Geschwindigkeit zu hoch, bewirkt das Signal £io der Differenzier-Schaltung 30
beim Komparator 33 das Verstärkungs-Erniedrigungs-Signal Ei 5 mit hohem Leistungspegel. Der nächste
Impuls vom Taktgeber 50 verringert den Zählvorgang, so daß, was auch immer für ein Steuerschaltsignal vom
Dekodiergerät 55 erzeugt wird, dieses auf hohem Leistungspegel ist, anstatt auf einen niedrigen Leistungspegel
zu gehen, und das nächst nachfolgende Steuerschaltsignal, das von einem niedrigen Leistungspegel auf einen hohen Leistungspegel geht, läßt das
Signal auf einen niedrigen Leistungspegel gehen, aber das nächst vorausgehende Steuerschaltsignal geht auf
einen hohen Leistungspegel.
Für die Bedingung, bei der Vo die Gesamtverstärkung IG übersteigt, erzeugt der Komparator 45 ein Signal E,8
9 10
mit niedrigem Lcistungspegel, das bewirkt, daß das Leistungspegel, während das Signal Ea auf niedrigem
UND-Gatter 40 ein Signal £17 von niedrigem Leistungs- Leistungspegel ist und das Zählwerk 38 subtrahiert die
pegel zum Zählwerk 38 übermittelt. Übersteigt die vom Taktgeber 50 kommenden Zeitimpulse.
Nachführungs-Geschwindigkeit nicht ihr Maximum. Das vorbeschriebene Verstärker-System ist ein die
übermittelt der Komparator 33 ein Signal £15 mit ■-, Verstärkung steuerndes System mit Schaltkreisen zur
niedrigem Leistungspegel zum Zählwerk 38. Wie schon Steuerung der Nachführungs-Geschwindigkeit, so daß
vorherbeschrieben, zählt das Zählwerk 38 die Zeitim- das zu einem Analog/Digital-Umwandler übermittelte
pulse vom Taktgeber 50 nicht, wenn die Signale £n und Ausgangssignal nicht die Prüffähigkeit des Analog/Digi-
£17 auf niedrigem Leistungspegel sind. Übersteigt die tal-Umwandlers übersteigt noch den Analog/Digital-
Nachführungs-Geschwindigkeit ihren Maximalwert, m Umwandler übersteuert,
übermittelt der Komparator 33 ein Signal £15 mit hohem
übermittelt der Komparator 33 ein Signal £15 mit hohem
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Aufzeichnung von in einem großen Amplituden-Bereich liegenden Signalen
unter Verwendung von in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen, insbesondere für seismische Signale,
bei dem der Ausgang jeder einzelnen kaskadenartigen Verstärkerstufe mit bestimmter
fest eingestellter Verstärkung innerhalb von Prüfinlervallen geprüft und dann über einen gemeinsamen
Ausgang dem Aufzeichnungsgerät zugeführt wird unter gleichzeitiger Ableitung eines zweiten Signals
zur Anzeige der Verstärkerstufe, von welcher das Verstärkersignal dem Aufzeichnungsgerät zugeführt
wurde, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes vorbestimmtes Referenz-Signal (+ V, -V)
erzeugt wird, daß während entsprechender Prünntervalle jeder der verstärkten Ausgänge geprüft
und mit dem ersten Referenz-Signal (+ V, — V) verglichen wird, daß einer der verstärkten Ausgänge
zur Erzeugung eines Ausgangssignals (V0) gehalten
wird, daß ein einer festgestellten Änderungsgeschwindigkeit entsprechendes Signal (£Ίο) erzeugt
wird, daß ein zweites Referenz-Signal (Vj) erzeugt wird, das einer maximalen Änderungsgeschwindigkeit
für das Ausgangssignal (Ko) entspricht und das mit dem Signal (Ei0) für die bestimmte Änderungsgeschwindigkeit
verglichen wird, daß ein diesem Vergleichs-Vorgang entsprechendes Signal (Ei5)
erzeugt wird, und daß das Halten eines verstärkten Ausgangs in Übereinstimmung mit dem Vergleichs-Signal
(E\<j) zur selektierenden Erzeugung des
Ausgangssignals (Vo), zumindest über ein vorbestimmles
Minimal-Schaltintervall, gesteuert wird, wenn das Ausgangssignal (Vo) eine vorbestimmte
Beziehung zum Referenz-Signal (+ V, - V) aufweist und die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals
(Vo) die maximale Änderungsgeschwindigkeit nicht überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Referenz-Signal (V>)
erzeugt wird, das einer Maximal-Amplitude für das Alisgangssignal (Vo) entspricht, daß das Ausgangssignal
(Vo) mit dem dritten Referenz-Signal (V2)
vergleichen und ein diesem Vergleichs-Vorgang entsprechendes Signal (E|B) erzeugt wird, daß eine
Vielzahl von Steuerschultsignalcn (£2— ß>) in Übereinstimmung
mit den durch den zweiten und dritten Vergleichs-Vorgang erzeugten Signalen (£"15, E18)
erzeugt werden, daß ein Prüfimpuls oder ein Halteimpuls in Übereinstimmung mit den Steuersignalen
(E> — Et) weitcrgeleitet wird, um einen
verstärkten Ausgang als Ausgangssignal zu erzeugen, wenn ein weitergeluiteler Prüfiinpuls oder
Halteimpiils am zugehörigen verstärkten Ausgang auftritt.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Steuer-SL'haltsigiiale
(E2 — Ee) die Erzeugung von Zählimpulslmi
(vom Zähler 50) beinhaltet, daß die Zählimpulse in der einen Richtung gezählt werden, wenn das
Ausgangssignal (Vo) den maximalen Amplitudenwurt
uml die Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals
(V0) nicht ihren Maximalwert übersteigen, (laß in die entgegengesetzte Richtung gezählt
wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Alisgangssignals (Vo) den Maximalwert übersteigt
und daß die Zählung der Zählimpulse gestoppt wird, wenn das Ausgangssignal (Vo) die maximale
Amplitude übersteigt und die Änderungsgeschwindigkeit für das Ausgangssignal (V0) den Maximal-
-, wert nicht übersteigt, und daß die Zählvorgänge im Zählwerk (38) zur Erzeugung der Steuerschaltsignale
(E2 — Et) dekoriert werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, deren Verstärkerschaltung
eine Vielzahl von Verstärkerstufen aufweist, von denen jede einen vorbestimmten Verstärkungsgrad hat und die in Kaskade geschaltet sind, wobei
die Ausgangsschaltkreise jeder folgenden Verstärkerstufe mit dem entsprechenden Eingangs-■-
> schaltkreis der nächstfolgenden Verstärkerstufe der Kaskadenschaltung verbunden und zur Erzeugung
eines Ausgangssignals ein gemeinsamer Ausgangsverstärker ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den
Ausgangsverstärker (10) ein Steuerschaltkreis (25)
jii für die Ermittlung und Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit
des Ausgangssignals (Vo) angeschlossen ist, daß vom Steuerschaltkreis (25) für die von
diesem erzeugten Steuerschaltsignale (E2-Et) Leitungswege
zu einer Vielzahl von UND-Gattern (15,
r> 16, 17, 18, 19) führen, deren Ausgang mit einem
Eingang eines für die jeweilige Verstärkerstufe (Ai, Si, B2, Bs, Ba) vorgesehenen Schalters (1-Si bis 1-S5)
verbunden ist, wobei die Schalter (1-5Ί bis 1-S5)
ihrerseits den jeweiligen Verstärkerstufen-Ausgang
in mit dem gemeinsamen Ausgangsverstärker (10)
verbinden, daß eine Steuer- und Multiplexschaltung (5) vorgesehen ist, deren Ausgänge mit dem anderen
Eingang der UND-Gatter (15, 16, 17, 18, 19) verbunden sind, daß ein Analog-Digital-Umwandler
ii und digitaler Steuerschaltkreis (8) vorgesehen ist,
dessen einer Ausgang zur Digital-Aufzeichnung führt, dessen andere Ausgänge mit der Steuer- und
Multiplex-Schaltung verbunden sind und der einen Synchronisierungs-Impuls (Et) zur Synchronisierung
in der Steuer- und Multiplex-Schaltung (5) mit dem
Steuerschaltkreis (25) für die Änderungsgeschwindigkeit erzeugt, daß der Ausgang des gemeinsamen
Ausgangsverstärkers (10) sowohl mit einer ersten Vergleichseinrichtung (H) und einer zweiten Ver-
Ii gleichseinrichtung (J)a\s auch mit dem Analog-Digital-Umwandler
und digitalen Steuerschaltkreis (8) verbunden ist, wobei die Verglnchseinriehtungen
(H, I) jeweils ein Referenz-Signal von dein Schaltkreis (G) empfangen und ihrerseits ein dem
in Vergleichs-Vorgang entsprechendes Signal (Q, f')an
die Steuer- und Muliiplex-Schaltung(5) übermitteln, und daß die Steuer- und Multiplex-Schaltung (5)
einen automatisch verlaufenden Signal-Abfragezyklus steuert, der Prüf- und Haltezeitintervalle
ii beinhaltet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Prüf- und
Halteimpulsc durch Prüf- und Halteeinrichtungen erfolgt, die aus den Schaltkreisen (Di bis D5), den
wi Schaltern (1-5, bis 1-S5), den UND-Gattern (15, 16,
17, 18, 19) und der Steuer- und Multiplex-Schaltung (5) zusammengesetzt sind, daß der Steuerschaltkreis
(25) für die Ermittlung und Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals (Vo) eine
ivi Differenzierschaltung (30) aufweist, die mit dem
gemeinsamen Ausgangsverstärker (10) zur Bestimmung der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals
(Vo) verbunden ist, daß der Ausgang der
Differenzier-Schaltung (30) mit einem Komparator (3) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang eine
Gleichspannung (V1) angelegt ist, die einer maxima-
!en Änderungsgeschwindigkeit entspricht und der ein Signal (£15) als Ergebnis des Vei-gleichs-Vorgangs
zwischen der momentanen Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals (VO) und der
maximalen Änderungsgeschwindigkeit erzeugt, das entsprechend seinem Leistungspegel einen Inverter
(39) oder ein Zählwerk (38) beaufschlagt, daß weiterhin mit dem Ausgang des gemeinsamen
Ausgangsverstärkers (10) ein Komparator (45) verbunden ist, dessen zweiter Eingang eine Gleichspannung
(K2) empfängt, die eine Maximal-Amplitude
des Ausgangssignals (VO) entspricht, und der ein Signal (E\») als Ergebnis des Vergleichs-Vorgangs
zwischen der momentanen Amplitude und der Maximal-Amplitude des Ausgangssignals (V0) erzeugt,
daß ein UND-Gatter (40) vorgesehen ist, an dessen Eingänge das Signal (Eis) und ein Signal (Eh1)
vom Ausgang des Inverters (39) gelegt sind, daß das vom UND-Gatter (40) abgehende Signal (£17) mit
dem Zählwerk (38) verbunden ist, daß das Zählwerk (38) von einem Taktgeber (50) und vom Synchronisierungs-lmpuls
(£7) angesteuert ist und daß die vom Zählwerk (38) abgehenden Zählvorgänge an ein
nachgeschaltetes Dekodiergerät (55) angelegt sind, das die Steuerschaltsignale (£2 — £<,) erzeug . die an
die UND-Gatter (15,16,17,18,19) angelegt sind.
Applications Claiming Priority (1)
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| DE2450292B2 true DE2450292B2 (de) | 1980-05-29 |
| DE2450292C3 DE2450292C3 (de) | 1981-03-19 |
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