DE3131647C2

DE3131647C2 - Fernmeßsystem mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen

Info

Publication number: DE3131647C2
Application number: DE19813131647
Authority: DE
Inventors: Boris Georgievi&ccaron; Ryazan Lap&scaron;in; Vadim Viktorovi&ccaron; Meer; Vladimir Ivanovi&ccaron; Nesterov
Original assignee: JUZNOE PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE PO MORSKIM GEOLOGORAZVEDOCNYM RABOTAM "JUZMORGEOLOGIJA" GELENDZIK KRASNODARSKOGO KRAJA SU
Current assignee: JUZNOE PROIZVODSTVENNOE OB"EDINENIE PO MORSKIM GEOLOGORAZVEDOCNYM RABOTAM "JUZMORGEOLOGIJA" GELENDZIK KRASNODARSKOGO KRAJA SU
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3131647A1

Abstract

Das zur Registrierung von seismischen Signalen bestimmte Fernmeßsystem mit Digitalausgang enthält einen Seismokanalumschalter (1), der an einen automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler (7) angeschlossen ist. Die Ausgänge des letzteren liegen am Eingang (22) eines Analogspeichers (23) und an den Eingängen (65, 67) eines Dekoders (60), dessen zwei andere Eingänge an den Auslöseausgang (56) und an den Eichausgang (64) der Steuereinheit (54) eines Digital-Analog-Umsetzers angeschlossen sind. Die Ausgänge (61, 62, 63) des Dekoders (60) sind mit dem Eingang (45) eines logischen UND-Gatters (46), mit dem Null-Eingang eines Zählers (49) und mit dem zweiten Steuereingang des Analogspeichers (23) verbunden, dessen Ausgang an einen Analog-Digital-Umsetzer (26) angeschlossen ist. Der Ausgang des letzteren liegt am Eingang (34) eines Empfangsregisters (35), an dessen andere Eingänge (50, 66) der Ausgang des einstelligen Zählers (49) bzw. der Eingang (65) des Dekoders (60) geschaltet sind. Hiebei enthält der Verstärkungsregler (7) zwei einstellige Speicher (14, 15), die an den zweiten Eingang (52) des Analogspeichers (23) und an den zweiten Eingang (65) des Dekoders (60) angeschlossen sind. Der Analog-Digital-Umsetzer (26) enthält ein logisches ODER-Gatter (41), dessen Ausgang mit dem als Eicheingang (42) benutzten Digitaleingang des Digital-Analog-Umsetzers (29) verbunden ist und dessen Eingang am entsprechenden Ausgang des Registers (27) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernmeßsystem mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die zur Registrierung von seismischen Signalen bestimmten Fernmeßsysteme mit Digitalausgang werden zur fortschrittlichen geophysikalischen Untersuchung des Erdkrustenaufbaus, im besonderen zur seismischen Untersuchung der Meeresbodenstruktur, benutzt.

Bei der seismischen Untersuchung können die gemessenen seismischen Signale sehr verschieden intensiv sein, wobei ihre Intensität von der Tiefenlage der Schichten in der Erdkruste, von den physikalisch-chemischen Eigenschaften dieser Schichten und von den Bedingungen der Erregung seismischer Wellen abhängig ist. Beim Betrieb von Fernmeßsystemen ist die Teilnahme der Bedienungsperson an der Abstimmung von weit entfernten Geräten auf die Parameter seismischer Signale praktisch ausgeschlossen. Aus diesem Grunde muß der dynamische; Bertich der zur Registrierung von seismischen Signalen bestimmten Fernmeßsystemen möglichst groß sein. Zur Übertragung von seismischen Signalen in digitaler FoCm zwingt die Notwendigkeit, die Beeinflussung dt'r Meßergebnisse durch die bei der Informationsübermittlung übor einen langen Nachrichtenkanal entstehenden Signalver/.errungen und Störungen herabzusetzen. Dabei muß der Fernmeßteil der Geräte zur Erfassung von seismischen Signalen sowohl bei der Fernstromversorgung über Leitungen, als auch bei der selbständigen Speisung durch Akkumulatoren energiesparend sein. Diese Forderungen zwingen zur Anwendung von wirtschaftlichen Niedervoltschaltungen in den Fernmeßgeräten.

Aber gleichzeitig mit der Herabsetzung der Speisespannung erfolgt eine Verringerung des Dynamikbereichs, wobei bei jeder Halbierung der Speisespannung der Dynamikbereich um 6 dB verringert wird.

Ein bekanntes digitales System zur Registrierung von seismischen Signalen (vgl. V. B. Zukernik »Systeme zur digitalen Registrierung und Verarbeitung von Daten

t5 der seismischen Untersuchung«, Moskau, Verlag VIEMS, 1977, S. 5) enthält entsprechend der Anzahl von Seismokanälen Vorverstärker mit Filtern, deren Ausgänge über einen Kanalumschalter an die Signaleingänge eines automatischen Verstärkungsreglers angeschlossen sind. Der Ausgang des letzteren liegt am Signaleingang eines Analog-Kode-Wandlers. Der andere Eingang des automatischen Verstärkungsreglers ist mit einer Steuereinheit elektrisch verbunden, bei der die anderen Eingänge an die Steuereingänge des Analog-Kode-Wandlers und des Kanalumschalters angeschlossen sind. Der Digitalausgang des Analog-Kode-Wandlers und der Digitalausgang der Steuereinheit liegen an den Eingängen eines Empfangsregisters, dessen Ausgänge an die Eingänge eines Registriergeräts geschaltet

ju sind.

Der Empfang, die Verarbeitung und die Registrierung der seismischen Signale in einem breiten Dynamikbereich erfolgt mit Hilfe der automatischen binären Verstärkungsregelung in 6 dB-Stufen, wobei der Signalpe-

v> gel mittels eines besonderen Folgesystems der Steuereinheit kontrolliert wird. Vom Ausgang des Folgesystems gelangen die logischen Signale zum anderen Eingang des automatischen Verstärkungsreglers und ändern seinen Verstärkungsfaktor. Der Kode des automatischen Vcrstärkungsreglers und der Kode der Seismosignalgröße werden über das Empfangsregister geführt und vom Registriergerät aufgezeichnet.

Im System kommt es aber zu Verzerrungen der zeitlich schnell veränderlichen seismischen Signale infolge der Trägheit der binären Verstärkungsregelung und zu einer Einengung des Dynamikbereichs um 6 dB bei jeder Halbierung der Speisespannung, wenn das bekannte System zur Fernmessung benutzt wird. Diese Einengung des Dynamikbereichs ist praktisch der Verringerung um die entsprechende Anzahl von 6 dB-Verstärkungsstufen in der Struktur des Verstärkungsreglers gleichwertig.

Ein anderes bekanntes Fernmeßsystem mit Digitalausgang, das zur Registrierung von seismischen Signalen bestimmt ist, enthält Seismoempfänger, deren Ausgänge über Seismosignal-Bandfilter an die Eingänge eines Seismokanalumschalters angeschlossen sind. Der Ausgang dieses Umschalters liegt am Eingang eines Verstärkers, der zu einem automatischen verzögerungs-

w) freien Verstärkungsregler gehört. Ein Spannungskomparator dieses Verstärkungsreglers ist mit dem Ausgang des Verstärkers und mit zwei Schaltern des automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsreglers elektrisch verbunden. Der Signaleingang eines der Schalter

b^r> liegt am Eingang des Verstärkers und der Signaleingang des anderen Schalters am Ausgang dieses Verstärkers, während die .Steuereingänge der Schalter mit dem Ausgang des Spannungskomparators elektrisch verbunden

sind. Die Ausgänge der Schalter sind miteinander verbunden und an den Signaleingang eines Analogspeichers angeschlossen, dessen Ausgang an den Signaleingang der Vergleichseinheit eines Analog-Digital-Umsetzers geschaltet ist. Ein Register dieses Analog-Digital-Umsetzers ist mit seinen Digitalausgängen an die Digitaleingänge des ebenfalls zu diesem Schaltungsteil gehörenden Analog-Digital-Umsetzers angeschlossen, dessen Ausgang am anderen Eingang der Vergleichseinheit liegt und dessen Analogsignaleingang mit dem Ausgang einer Speisequelle des Digital-Analog-Umsetzers verbunden ist. Der logische Ausgang der Vergleichseinheit ist an den Steuereingang des Registers angeschlossen, dessen Digitalausgänge über ein Empfangsregister mit einem Registriergerät verbunden sind. Der Steuereingang des Analogspeicher* sieht rnii dem Eingang eines logischen UND-Gatters in elektrischer Verbindung, dessen Ausgang am Zähleingang eines Zählers liegt, bei dem der Ausgang an den anderen Eingang des Empfangsregisters geschaltet ist, während der andere Eingang des logischen UND-Gatters mit dem Auslöseausgang der Steuereinheit des Digital-Analog-Umsetzers elektrisch verbunden ist. Der Auslöseausgang und der Einstellausgang des letzteren sind an die entsprechenden Eingänge des Registers angeschlossen, wobei der Einstellausgang auch mit dem Steuereingang des Analogspeichers verbunden ist (vgl. den sowjetischen Urheberschein Nr. 482748, Klasse G 01 V 1/28, veröffentlicht im »Bulletin für Entdeckungen, Erfindungen, gewerbliche Muster und Warenzeichen«, Nr. 32,1975).

In dem beschriebenen System erfolgt die elektrische Verbindung des zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler gehörenden Verstärkers mit dem Eingang des Spannungskomparators über in Reihe geschaltete Verstärker, wobei der Ausgang jedes dieser Verstärker über einen entsprechenden Schalter an den gemeinsamen Verbindungspunkt der Ausgänge zweier Hauptschalter angeschlossen sind. Die elektrische Verbindung des Komparatorausganges mit den Steuereingängen aller Schalter wird durch seinen Anschluß an den Eingang des logischen UND-Gatters und der an den Eingängen der logischen UND-Gatter liegenden Zähler erreicht, wobei die Zahl der logischen UND-Gatter der Anzahl der Schalter entspricht, die mit ihren Steuereingängen an die Ausgänge dieser logischen UND-Gatter angeschlossen sind. Der Verstärkungsfaktor jedes Verstärkers wird gleich 2^ro gewählt, wobei m eine ganze Zahl größer als Eins ist Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Verstärkungsfaktor des automatischen Verstärkungsreglers mit Hilfe der Schalter momentan, also verzögerungsfrei in 6m dB-Stufen umzustimmen. Die verzögerungsfreie Umstimmung des Verstärkungsfaktors erfolgt im Bereich von 6m · 5, wobei S die Anzahl der Verstärker ist. Der gesamte Dynamikbereich des Systems beträgt (mS + η) χ 6 dB, wobei π die Zahl von funktionsfähigen Binärstellen der Skala des Analog-Digital-Umsetzers ist

Bei Niedervoltspeisung der elektronischen Einrichtungen dieses bekannten Systems und besonders bei der Fernmessung von seismischen Signalen auf See steigt der Pegel des Rauschhintergrundes an, gegen den die Seismoempfänger empfindlich sind. Eine Abschwächung dieses Rauschhintergrundes mit Hilfe von Seismosignalfiltern und somit die Einstellung eines ausreichend hohen Verstärkungsfaktors von 6 mS dB lassen sich bei der Niedervoltspeisung nicht erreichen. Die Benutzung der Niedervoltspeisung führt in der Regel zur Verminderung der Anzahl S von Verslärkungsstufen um eins, d. h. zur Einengung des Dynamikbereichs um 6m dB, und im Falle der Beibehaltung der Anzahl von Verstärkungsstufen — zur Herabsetzung der Diskretheit mder Dynamikbereichsdurchstimmung.
^r, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernmeßsystem mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen zu entwickeln, in dem eine Erweiterung des Dynamikbereichs bei der Niedervoltspeisung und eine Erhöhung der dynamischen Präzision des Systems durch Einführung einer stufenweise erfolgenden automatischen Momentaneichung des Analog-Digital-Umsetzers und durch Herabsetzung des Eigenstörpegels erreicht werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem zur Registrierung von seismischen Signalen bestimmten Fernmeßsysiem mit Digitalausgang welches Seismoempfänger enthält, deren Ausgänge über Seismosignal-Bandfiltcr an die Eingänge eines Seismokanalumschalters angeschlossen sind, bei dem der Ausgang am Eingang eines zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler gehörenden Verstärkers liegt und bei diesem ein Spannungskomparator mit dem Ausgang des Verstärkers und mit zwei Schaltern des automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsreglers elektrisch verbunden ist, wobei der Signaleingang eines der Schalter am Eingang des Verstärkers und der Signaleingang des anderen Schalters am Ausgang dieses Verstärkers liegen, und die Steuereingänge der Schalter mit dem Ausgang des Spannungskomparators elektrisch verbunden sind, während die Ausgänge der Schalter zusammengeschaltet und an den Signaleingang eines Analogspeichers geschallet sind, dessen Ausgang an den Signaleingang der Vergleichseinheit eines Analog-Digital-Umsetzers angeschlossen ist, bei dem die Digitalausgänge des Registers mit den Digitaleingängen seines Digital-Analog-Umsetzers elektrisch verbunden sind, und der Ausgang des letzteren am anderen Eingang der Vergleichseinheit liegt, während sein Analogsignaleingang an den Ausgang einer Speisequelle des Digital-Analog-

Umsetzers geschaltet ist, und der logische Ausgang der Vergleichseinheit an den Steuereingang des Registers angeschlossen ist, dessen Digitalausgänge über ein F.mpfangsregister an ein Registriergerät geführt sind, wobei der Steuereingang des Registers mit dem Eingang eines logischen UND-Gatters elektrisch verbunden ist, dessen Ausgang am Zähleingang eines Zählers liegt, der mit seinem Ausgang an den anderen Eingang des Empfangsregisters angeschlossen ist, während der andere Eingang des UND-Gatters mit dem Auslöseausgang der Steuereinheit für den Digital-Analog-Umsetzer elektrisch verbunden ist, dessen Auslöseausgang und tinsteiiausgang an die entsprechenden Eingänge des Registers geschaltet sind, wobei der Einstellausgang des Digital-Analog-Umsetzers auch an den Steuerein-

gang des Analogspeichers angeschlossen ist, die Speisequelle des Digital-Analog-Umsetzers erfindungsgemäß als Eichstromquelle ausgeführt ist an den Ausgang eines Zählers angeschlossen ist und von seiner Ausgangsspannung gesteuert wird, wobei das Fernmeßsystem ei-

nen Dekoder enthält dessen Ausgänge am Eingang eines mit dem anderen Eingang an den logischen Ausgang einer Vergleichseinheit geschalteten UND-Gatters, am Null-Eingang des mit dem Eins-Eingang an den Steuereingang des Analogspeichers angeschlossenen Zählers

bzw. am zweiten Steuereingang dieses Analogspeichers liegen, während die Eingänge des Dekoders mit dem Auslöseausgang und mit dem Eichausgang der Steuereinheit des Digital-Analog-Umsetzers, mit dem Steuer-

eingang des zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler gehörenden Schalters und mit dem Eingang des Empfangsregisters verbunden sind, wobei der Analog-Digital-Umsetzer ein logisches ODER-Gatter enthält, bei dem der Ausgang an dem als Eicheingang benutzten Digitaleingang des Digital-Analog-Umsetzers liegt, ein Eingang an den entsprechenden Ausgang des Registers geschaltet ist und der andere Hingang mit dem Ausgang des Dekoders verbunden ist, der an den Eingang des logischen UND-Gatters angeschlossen ist, während der automatische verzögerungsfreie Verstärkungsregler zwei einstellige Speicher enthält, wobei an den Null-Eingang und an den Eins-Eingang eines der Speicher die entsprechenden Ausgänge des !Comparators angeschlossen sind, und der Eins-Ausgang sowie der Null-Ausgang dieses Speichers an den Stcuereingängen der entsprechenden Schalter und an entsprechenden Eingängen des zweiten einstelligen Speichers liegen, bei dem der Ausgang an den entsprechenden Eingang des Dekoders geschaltet ist, dessen elektrische Verbindung mit der Eichstromquelle und mit dem logischen UND- sowie ODER-Gatter zur augenblicklichen automatischen Eichung des Analog-Digital-Umsetzers bestimmt ist, während die Schreibeingänge der beiden Speicher an den Einstellausgang bzw. Auslöseausgang der Steuereinheit geschaltet sind.

Es erweist sich als zweckmäßig, die Eichsiromquelle als eine Gleichstromquelle auszuführen, die mit einem Nebenwiderstand und damit in Reihe liegenden Schalter überbrückt wird, dessen Steuereingang an den Ausgang des Zählers geschaltet wird, und der Widerstandswert rdes Nebenwiderstandes durch die Beziehung

a^m-\
bestimmt wird, wobei

R den Eingangswiderstand des Digital-Analog-Umsetzers an der Seite seines Analogsignaleinganges bedeutet,

a'" das Verhältnis der Eichungsgrenzen des Analog-Digital-Umsetzers ist.

a die Basis des Kodierungssystems bezeichnet,

m eine ganze Zahl ist.

Die Ordnungsnummer / des als Eicheingang dienenden Digitaleinganges des Digital-Analog-Umsetzers wird vorteilhaft durch die Beziehung

definiert, wobei K den Verstärkungsfaktor des zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler gehörenden Verstärkers bedeutet und gleich der Basis a des Kodierungssystems in geradzahliger Potenz ist.

Zweckmäßigerweise kann der Analogspeicher — bei seiner Ausführung in der Art einer aus zwei Serienwiderständen bestehenden Kette, bei der ein Anschluß am Ausgang des Operationsverstärkers dieses Speichers und am Anschluß eines Kondensators liegt, und der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände über einen Schalter mit dem Invertiereingang des Verstärkers sowie mit dem anderen Anschluß des Kondensators verbunden ist und über einen ianderen Schalter geerdet wird, wobei die Steuereingänge der Schalter am Eins-Eingang und am Null-Eingang eines Flipflops liegen — zusätzlich eine zweite Kette mit zwei Serienwiderständen und einem geerdeten Anschluß sowie einen zweiten Kondensator erhalten, bei dem ein Anschluß am geerdeten Ende der zweiten Kette von Widerständen liegt, sowie mit zwei in Reihe liegenden Schaltern versehen sein, bei denen die Steuereingänge an entsprechende Ausgänge des Ripflops geschaltet sind, und ein Anschluß eines der Schalter geerdet ist, während der Anschluß des anderen Schalters am Invertiereingang des

to Operationsverstärkers sowie am anderen Anschluß des /weiten Kondensators liegt, und der gemeinsame Verbindungspunkt der Schalter an den Verbindungspunkt der zweiten Kette von Widerständen geschaltet ist, wobei der Eins- Eingang des Flipflops an einen Ausgang des Dekoders angeschlossen ist, der mit dem zweiten Steuereingang des Analogspeichers verbunden ist, und der automatische verzögerungsfreie Verstärkungsregler hierbei einen am Ausgang des Kanalumschalters liegenden Inverter sowie zwei zusätzliche Schalter zur Kommutierung der invertierten Seismosignale enthält, wobei der Signaleingang eines der Schalter am Ausgang des Inverters liegt und der Signaleingang des anderen Schalters an den Invertierausgang des Verstärkers angeschlossen ist, während die Steuereingänge der Schaltcr mit den Ausgängen des ersten Speichers verbunden sind und ihre Ausgänge zusammengeschaltet und mit ihrem Verbindungspunkt an den Anschluß der zusätzlichen Kette von Widerständen des Analogspeichers angeschlossen sind.

ίο Durch die Einführung des ODER—Gatters, dessen Ausgang an den Digitaleingang des Digital-Analog-Umsetzers; der als Eicheingang dient, angeschlossen wird und dessen Eingang an den entsprechenden Ausgang des Registers geschaltet wird, und durch die Ausführung der Speisequelle des Digital-Analog-Umsetzers in der Art einer Gleichstromquelle, die mit einem Widerstand und mit diesem in Reihe liegenden Schalter überbrückt wird, dessen Steuereingang am Ausgang des Zählers liegt und der Zähleingang des letzte^ren über ein logisches UND-Gatter mit dem logischen Ausgang der Vergleichseinheit verbunden wird, sowie durch die Anwendung des Dekoders und der zwei einstelligen Speicher bei entsprechender Ausführung von gegenseitigen Verbindungen der Systembaugruppen, ergibt sich beim vorgeschlagenen System zur Registrierung von seismischen Signalen die Möglichkeit, seine stufenweise erfolgende automatische und verzögerungsfreie Eichung bei niedrigen Seismosignalpegeln durchzuführen. Die Wahl der Ordnungsnummer des als Eicheingang benutzten

so Digitaleinganges des Digital-Analog-Umsetzers und die Festlegung des Verhältnisses des Eingangswiderstandes des Digital-Analog-Umsetzers seitens seines A.nalogsignaleinganges zum Widerstandswert des Nebenwiderstandes, bei dem der sich aus der Teilung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers durch das Verhältnis der Grenzen der automatischen Momentaneichung ergebende Quotient gleich der Basis des Kodierungssystems in der m-ten Potenz ist, ermöglichen eine Erweiterung des Dynamikbereichs des mit einer Verstärkerstufe ausgestatteten Systems zur Registrierung von seismischen Signalen bei Herabsetzung der Speisespannung auf 3 bis 5 Volt. Die Ausführung des Verstärkers und des Analogspeichers nach Differentialschaltungen sowie die Einführung des zusätzlichen Inverters und der zusätzli-

b5 chen Schalter gestatten eine zusätzliche Erweiterung des Dynamikbereichs des Systems um 6 dB bei gleichzeitiger Erhöhung seiner dynamischen Präzision, wobei sich die Möglichkeit ergibt, die Dauer der Signalkodie-

ίο

rung in jedem Seismokanal zu verkürzen. All das ergibt in der Gesamtheit eine Steigerung der Systemlcistung bei der Informationsverarbeitung.

Die Erfindung wird im folgenden an konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernmeßsystems mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen;

sehen Schiffes aufgestellten Registriergerät 37 über ein Paar von verdrillten Leitern oder ein Koaxialkabel hergestellt, das in den Sektionen einer in F i g. 1 nicht gezeigten schwimmenden seismografischen Anordnung verlegt ist. Also befindet sich das Registriergerät 37 in einer Entfernung von den anderen Schaltungsteilen des Systems, die in einer hermetisch geschlossenen Kapsel untergebracht sind. Das Empfangsregister 35 ist nach einer weitgehend bekannten Schaltung eines Schiebere-

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Fernmeßsystems mit io gisters aufgebaut und bewirkt die Übertragung von Si-

Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen und eine konkrete Ausführungsvariante des automatischen verzögerungsfreien Verslärkungsreglers sowie des Analogspeichers;

Fig.3 ein Prinzipschaltbild des Analog-Digital-Umsetzers des Fernmeßsystems mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen;

Fig.4 ein Prinzipschaltbild des Dekoders in dem Fernmeßsystem mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen.

Das zur Registrierung von seismischen Signalen bestimmte Fernmeßsystem mit Digitalausgang enthält einen Seismokanalumschalter 1 (Fig. Indessen Eingänge 2 über Seismosignal-Bandfilter 3 an die Scismocmpfän-

gnalen zum Registriergerät 37 in Form eines sukzessiven Binärkodes (die Stromkreise zur Steuerung des Registers 35 sind in F i g. 1 nicht gezeigt). Bei dieser Variante des Systems enthält die Speisequelle 32 eine Gleichstromquelle 38, die nach einer bekannten Schaltung mit in Kaskade geschalteten Feldeffekttransistoren aufgebaut ist (vgl. z. B. die Zeitschrift »Geräte und Technik des Experiments«, 1979, Nr. 5, Zheludkov N. I. Karejev V. A., Mejer V. V. »Kompensierte Stromquelle für den Submilliamperebereich«, S. 160... 162). Parallel zu dieser Stromquelle 38 liegen ein Nebenwiderstand 39 und mit diesem in Reihe geschalteter Schalter 40.

Der Analog-Digital-Umsetzer 26 enthält auch ein loger 4 angeschlossen sind. Die Anzahl der Seismoemp- 25 gisches ODER-Gatter 41, bei welchem der Ausgang an fänger 4 und der Filter 3 wird durch die Zahl von Seis- den als Eicheingang 42 benutzten Digitaleingang des mokanälen bestimmt und beträgt bei dieser Ausfüh- Digital-Analog-Umsetzers 29 angeschlossen ist und der rungsvariante drei. Der Ausgang des Scismokanalum- Eingang 43 am entsprechenden Ausgang des Registers schalters 1 liegt am Eingang 5 eines Verstärkers 6, der 27 liegt. Der andere Eingang 44 des logischen ODER-zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungs- jo Gatlcrs41 ist mildem Eingang 45 eines logischen UND-

regler 7 gehört.

Der Verstärkungsregler 7 enthält auch einen Spannungskomparator 8, dessen Eingang 9 an den Ausgang des Verstärkers 6 geschaltet ist, sowie zwei Schalter 10 und 11. Der Signaleingang 12 des Schalters 11 liegt am Eingang 5 des Verstärkers 6, und der Signalcingang 13 des Schalters 10 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 6 verbunden. Zum Verstärkungsregler 7 gehören weiterhin zwei einstellige Speicher 14 und 15. die nach einer

Gatters 46 verbunden, dessen anderer Eingang 47 an den logischen Ausgang der Vergleichseinheit 25 geschaltet ist. Der Ausgang des logischen UND-Gatters 46 ist an den Zähleingang 48 eines einstelligen Zählers J5 49 angeschlossen, dessen Eins-Ausgang am Eingang 50 des Empfangsregisters 35 liegt.

Der Eins-Eingang 51 des Zählers 49 ist mit dem Steuereingang 52 des Analogspeichers 23, mit dem Einstellausgang 53 der Steuereinheit 54 des Analog-Digital-

Flipflopschaltung aufgebaut sind. An den Null-Eingang 40 Umsetzers 26 und mit dem Einstelleingang 55 des Regi- und den Eins-Eingang 16 bzw. 17 des Speichers 14 sind sters 27 verbunden. Der Auslöseausgang 56 der Steuerentsprechende Ausgänge des Spannungskomparators 8 einheit 54 ist an den entsprechenden Eingang 57 des angeschlossen, in dem die letzte (in F i g. 1 nicht gezeig- Registers 27 und an den Schreibeingang 58 des Speite) Stufe eine weitgehend bekannte Differentialschal- chcrs 15 geschaltet. Am .Schreibeingang 59 des Speitunj; darstellt. Der Nulleingang und der Eins-Eingang 45 chers 14 liegt der Einslellausgang 53 der Steuereinheit des Speichers 14 liegen an den Steuereingängen 18, 19 54.

der Schalter 10 bzw. 11 sowie am Null-Eingang und am Das Fernmeßsystem enthält außerdem einsn Deko-

Eins-Eingang 20,21 des Speichers 15. Die Ausgänge der der 60, bei dem ein Ausgang 61 am Eingang 44 des Schalter 10, 11 sind zusammengeschaltet, und ihr ge- logischen ODER-Gatters 41 liegt, der auch an den Einmeinsamer Verbindungspunkt ist an den Signaleingang 50 gang 45 des logischen UND-Gatters 46 angeschlossen 22 eines Analogspeichers 23 angeschlossen. ist. Der andere Ausgang 62 des Dekoders 60 ist mit dem

Der Ausgang des Speichers 23 ist mit dem Signalcin- Null-Eingang des Zählers 49 verbunden. Der dritte Ausgang 24 der Vergleichseinheit 25 verbunden, die zum gang 63 des Dekoders 60 ist an den zweiten Steuerein-Analog-Digital-Umsetzer 26 gehört. Der AD-Umsetzer gang des Analogspeichers 23 geschaltet. Zwei Eingänge 26 enthält auch ein Register 27, dessen Ausgänge an die 55 des Dekoders 60 liegen am Auslöseausgang 56 bzw. am Digitaleingänge 28 eines Analog-Digital-Umsetzers 29 Eichausgang 64 der Steuereinheit 54 dieses Umsetzers, geschaltet sind. Der Ausgang des DA-Umsetzers 29 der dritte Eingang 65 ist an den Steuereingang 19 des liegt am Eingang 30 der Vergleichseinheit 25, während Schalters 11 und an den Eingang 66 des Empfangsregisein Analogsignaleingang31 mit dem Ausgang der Spei- sters 35 geschaltet, und der vierte Eingang 67 ist an den sequelle 32 des Digital-Analog-Umsetzers verbunden 60 Ausgang des Speichers 15 geführt, ist. Der logische Ausgang der Vergleichseinheit 25 ist an Die Ordnungsnummer / des Digitaleinganges des Di-

den Steuereingang 33 des Registers 27 angeschlossen, dessen Digitalausgänge, die den Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 26 bilden, am Eingang 34 eines Emp fangsregisters 35 liegen, der mit dem Eingang 36 eines 65
Registriergeräts 37 verbunden ist. In der betreffenden Ausführungsvariante des Systems wird die Verbindung des Registers 35 mit dem an Bord eines gcophysikali- bestimmt, wobei

gital-Analog-Umselzers 29, der dient, wird durch die Beziehung

als Eicheingang

a die Basis des Kodierungssysicins ist und in dieser Ausführungsvariante a = 2 ist;

K den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 6 bedeutet und gleich der Basis des Kodierungssystems in geradzahliger Potenz, also K = a²'"\su

a^m das Verhältnis der Eichungsgrenzen des Analog-Digital-Umsetzers 26 bezeichnet;

m eine ganze Zahl ist;

r den Widerstandswert des Nebenwiderstandes 39 darstellt, der aus der Beziehung

ermittelt wird und

R der Eingangswiderstand des Digital-Analog-Umsetzers 29 der Seite seines Analogsignaleinganges 31 ist.

25

30

35

40

Der Analogspeicher 23 (F i g. 2) enthält eine Kette mit in Reihe geschalteten Widerständen 68,69, wobei der Anschluß des Widerstandes 69 als Signaleingang 22 des Speichers 23 dient und der Anschluß des Widerstandes 68 an den Ausgang des Operationsverstärkers 70 und an den Anschluß des Kondensators 71 geschaltet ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände 68,69 ist über einen Schalter 72 mit dem Invertiereingang 73 des Verstärkers 70, mit dem anderen Anschluß des Kondensators 71 verbunden und über einen anderen Schalter 74 geerdet. Die Steuereingänge 75, 76 der Schalter 72, 74 sind an den Eins-Eingang bzw. Null-Eingang des Flipflops 77 angeschlossen, dessen Nulleingang als Steuereingang 52 des Analogspeichers 23 benutzt wird.

Der Speicher 23 enthält auch eine zusätzliche Kette von in Reihe geschalteten Widerständen 78, 79 mit einem geerdeten Anschluß und einen Kondensator 80, bei dem ein Anschluß an den geerdeten Anschluß des Widerstandes 78 geschaltet ist, sowie zwei in Reihe liegende Schalter 81,82, deren Steuereingänge 83, 84 an die entsprechenden Ausgänge des Flipflops 77 angeschlossen sind. Ein Anschluß des Schalters 82 ist geerdet, und ein Anschluß des Schalters 81 ist mit dem Invertiereingang 85 des Operationsverstärkers 70 sowie mit einem Anschluß des Kondensator» 80 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 70 bildet den Ausgang des Analogspeichers 23. Der Verbindungspunkt der Schalter 81,82 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 78,79 angeschlossen. Der Eins-Eingang des Flipflops 77 dient als zweiter Steuereingang des Analogspeichers 23 und liegt am Ausgang 63 des Dekoders 60.

Der automatische verzögerungsfreie Verstärkungsregler 7 enthält dabei zwei zusätzliche Schalter 86, 87 zur Kommutierung von invertierten seismischen Signalen. Der Ausgang des Kanalumschalters 1 ist über einen Inverter 88 mit dem Invertiereingang 89 des Verstärkers 6 verbunden. Der Inverter 88 ist nach einer an sich bekannten Operationsverstärkerschaltung aufgebaut. Die Steuereingänge 90,91 der zusätzlichen Schalter 86, 87 sind an den Null-Eingang bzw. an den Eins-Eingang des Speichers 14 angeschlossen, und ihre Signaleingänge 92,93 liegen am Invertierausgang des Verstärkers 6 bzw. am Ausgang des Inverters 88. Die Ausgänge der Schalter 86, 87 sind zusammengeschaltet, und ihr Verbindungspunkt ist an einen Anschluß der zusätzlichen Kette von Widerständen 78,79 des Analogspeichers 23 angeschlossen.

In der betreffenden Ausführungsvariante enthält das Register 27 (Fig.3) des Analog-Digital-Umsetzers 26 mehrere Flipflops 94 entsprechend der Stellenzahl ndes erzeugten Binärkodes, wobei er Eins-Ausgang jedes Flipflops 94 an den J-Eingang des benachbarten Flipflops 94 geschaltet ist. Die Einstelleingänge (R-Eingänge) aller Flipflops 94 sind miteinander verbunden und ihr Verbindungspunkt dient als Einstelleingang 55 des Registers 27. Die K-Eingang 2 aller Flipflops 94 sind auch zusammengeschaltet und ihr Verbindungspunkt dient als Steuereingang 33 des Registers 27. Hierbei enthält das Register 27 fn—1) logische UND-Gatter 95, bei denen der Ausgang jedes Gatters am C-Eingang des entsprechenden Flipflops 94 und am Eingang 96 des benachbarten logischen UND-Gatters 95 liegt, dessen anderer Eingang 97 mit dem Invertierausgang des davor liegenden Flipflops 94 verbunden ist. Der Eingang 97 des ersten logischen UND-Gatters 95 dient als Auslöseeingang 57 des Registers 27 (vgl. z. B. die Zeitschrift »Proceedings 1REE«, 1973, v. 34, Nr. 3, p. 91 ... 94, Beitrag von Pucnell D. A., Bartlett I. »The roll-up register and its application to analog to digital conversions«).

Der Digital-Analog-Umsetzer 29 enthält eine Kette mit in Reihe geschalteten Wideständen 98, an deren Verbindungspunkten die Widerstände 99 liegen. Der Widerstandswert der letzteren ist doppelt so groß wie der bei den Widerständen 98.

Die Widerstände 98, 99 bilden eine weitgehend bekannte Widerstandsmatrix R—2R. Die Matrix ist nach einer bekannten Inversschaltung angeschlossen. Der Anschluß des letzten Widerstandes 99 dient als Analogsignaleingang 31 des Umsetzers 29. An einen Anschluß jedes Widerstandes 99 ist der gemeinsame Verbindungspunkt des entsprechenden Paares der in Reihe liegenden Schalter 100 und 101 angeschlossen, bei denen die einen Anschlüsse zusammengeschaltet und an die Nullschiene angeschlossen sind und die anderen Anschlüsse ebenfalls miteinander verbunden sind und am Eingang 30 der Vergleichseinheit 25 liegen. Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung enthält die Vergleichseinheit 25 einen Summierverstärker 102 mit zwei Eingängen, dessen Ausgang mit dem Eingang des Spannungskomparators 103 verbunden ist. Der Verstärker 102 ist in bekannter Weise angeschlossen und enthält einen Eingangswiderstand 104 sowie einen Widerstand 105 zur Signalrückführung. Ein Anschluß des Widerstandes 104 dient als Signaleingang 24 der Vergleichseinheit 25. Der Ausgang des !Comparators 103 ist mit dem Eingang 33 des Registers 27 verbunden.

Die Steuereingänge der Schalterpaare 100 und 101 dienen als Digitaleingänge 28 des Digital-Analog-Umsetzers 29 und liegen am Eins-Eingang und am Null-Eingang der entsprechenden Flipflops 94 des Registers 27.

Die Sieuereingänge des Schaiicipaares IGG und IGi, die den Eicheingang 42 bilden, sind an den direkten und den invertierten Ausgang des logischen OD ER-Gatters 41 angeschlossen, bei dem ein Eingang 43 an den Eins-Ausgang des entsprechenden Flipflops 94 im Register 27 geschaltet ist und der andere Eingang 44 zum Empfang des Eichsignals vom Ausgang 61 des Dekoders dient

In der beschriebenen Ausführungsvariante sind alle Schalter mit Feldeffekttransistoren aufgebaut. Die Stromkreise zur Erfassung des Signalvorzeichens sind für die vorgeschlagene Systemstruktur invariant und in den Zeichnungen nicht näher dargestellt.

In der beschriebenen Ausführungsvariante führt der Dekoder 60 (F i g. 4) folgende Schaltfunktionen aus:

P₁ = D (Aß VAB) VP,

P₂ P₁

C(AB VAB)
ABC

Hierbei bedeuten

Px das Binärsignal am Ausgang 63 des Dekoders 60; Pi das Binärsignal am Ausgang 61 des Dekoders 60: Pj das Binärsignal am Ausgang 62 des Dekoders 60; A das Binärsignal am Eingang 67 des Dekoders 60; B das Binärsignal am Eingang 65 des Dekoders 60; C das Binärsignal am Ausgang 64 der Steuereinheit

54; D das Binärsignal am Ausgang 56 der Steuereinheit 54.

Zur Bildung dieser Verknüpfungen enthält der Dekoder 60 ein logisches UND-Gatter 106, bei dem ein Eingang den Eingang 67 des Dekoders 60 bildet und der andere Eingang über einen logischen Inverter 107 an Da der Komparator 8 nach dem Vergleich des am Eingang 9 liegenden Signals mit einem Normsignalpegel an seinen Ausgängen das Ergebnis in Form eines Binärsignals liefert, bewirkt der vom Ausgang 53 zum Eingang 59 des Speichers 14 geführte Einstellimpuls die Eintragung des jeweiligen Komparatorzustands in diesen Speicher 14. Die Ausgangssignale des Speichers 14 stellen in den Schaltern 10, 11 die umgekehrten Zustände ein und fixieren im Verbindungspunkt ihrer Ausgänge

ίο das Vorhandensein des Signals mit dem Verstärkungsfaktor gleich eins oder mit dem Faktor, der gleich a^7m ist Der vom Ausgang 53 an den Steuereingang 52 des Analogspeichers 23 angelegte Impuls bewirkt im letzteren die Einstellung des Folgebetriebs, bei dem das dem Ein gang 22 zugeführte Signal verfolgt wird. Während des Zeitabschnittes zwischen der Ankunft des Einstellimpulses vom Ausgang 53 und des Auslöseimpulses vom Ausgang 56 der Steuereinheit 54 wird im Speicher 15 der

Zustand 14 festgehalten, der in diesem Speicher 14 im

den Eingang eines anderen logischen UND-Gatters 108 20 vorhergehenden Arbeitszyklus eingestellt war. Je nach angeschlossen ist, der als Eingang 65 des Dekoders 60 der in den Speichern 14 und 15 eingeschriebenen Kodedient. Dabei ist der andere Eingang des logischen UND- kombination erfolgt die automatische Anpassung des Gatters 108 über einen logischen Inverter 109 an den Analogspeicher 23, des Analog-Digital-Umsetzers 26 Eingang des logischen U N D-Gatters 106 angeschlossen, und des Zählers 49 an den Pegel des seismischen Signals, der als Eingang 67 des Dekoders 60 dient. Die Ausgänge 25 Bei gleichem Zustand der Speicher 14,15, also bei den der logischen UND-Gatter 106,108 liegen an den Ein- Kombinationen »00« oder »11« liegt der Momentangängen eines logischen ODER-Gatters 110, dessen Aus- wert des seismischen Signals nicht an der Ansprechgang mit einem Eingang eines logischen UND-Gatters schwelle des Komparators 8.

111 verbunden ist und dessen anderer Eingang am Aus- Der Dekoder 60 wertet die Signale an den Eins-Ausgang 56 der Steuereinheit 54 liegt. Der Ausgang des 30 gangen der Speicher 14, lü je nach den an seinen Eingängen 65,67 liegenden Signalen sowie das Eichimpuls-

logischen ODER-Gatters 110 ist über einen logischen Inverter 112 an einen Eingang eines weiteren logischen UND-Gatters 113 geschaltet, dessen anderer Eingang an den Ausgang 65 der Steuereinheit 54 geführt ist. Die Ausgänge der logischen UND-Gatter 111 und 113 liegen an den Eingängen eines logischen ODER-Gatters 114, dessen Ausgang den Ausgang 63 des Dekoders 60 bildet, wobei der Ausgang des logischen UND-Gatters 113 als Ausgang 61 des Dekoders 60 dient. Außerdem signal und das Auslöseimpiilssignal von den Ausgängen 64, 56 der Steuereinheit 50 aus und erzeugt an seinen Ausgängen 63, 61 und 62 drei Impulssignalc Pi, P₂, P3. Dabei fehlen die Impulse während des Verarbeitungszyklus entweder an beiden Ausgängen 61, 62, oder — beim Erscheinen des Impulses an dem Ausgang 61 — fehlen sie am anderen Ausgang 62, oder umgekehrt. Im Zeitpunkt der Ankunft des Eichimpulses vom Ausgang

enthält der Dekoder 60 ein logisches UND-Gatter 115, -to 64 am Dekoder 60 wird am Ausgang 63 ein Impuls

bei dem der Ausgang den Ausgang 62 bildet und die Eingänge an den Ausgang des logischen UND-Gatters 108 sowie an den Ausgang 64 der Steuereinheit 54 angeschlossen sind.

Das erfindungsgemäße Fernmeßsystem mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen funktioniert wie folgt.

Die von einem Seismoempfänger 4 (Fi g. 1) empfangenen Signale duchlaufen die Bandfilter 3 und gelangen erzeugt, unter dessen Einwirkung der Analogspeicher 23 in den Zustand der Spannungsgrößenspeicherung überführt wird.

Der vom Ausgang 53 an den Eingang 52 der Steuereinheit 54 (Fig.2) abgegebene Eins-Einstellimpuls bringt den Flipflop 77 in den Zustand, bei dem die Schalter 72 und 81 geöffnet und die Schalter 74 und 82 geschlossen sind. Hierbei werden die Widerstandsketten 69,68 und 79,78 an die Eingänge 73,85 des Operations-

zu den Eingängen 2 des Seismokanalumschalters 1, der 50 Verstärkers 70 zur Übertragung des Analogsignals vom die Kommutierung von kleinen Signalpegeln gewährlei- Verstärkungsregler 7 geschaltet. Beim Aufladen der

Kondensatoren 71 und 80 wird das Analogsignal verfolgt, und bei der Ankunft des Impulses vom Ausgang 63 des Dekoders 60 wird der Flipflop 77 in den umgekehr

stet Der Umschalter 1 bewirkt den abwechselnden zyklischen Anschluß der erwähnten Kanäle an den Eingang des automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsreglers 7. Vom Ausgang des Umscha'ters 1 gelangt das 55 ten Zustand überführt, bei dem die Schalter 72 und 81 Signal zum Eingang 5 des Verstärkers 6 und wird nach geschlossen und die Schalter 74 und 82 geöffnet werden, seiner Spannungsverstärkung um das a²"¹-fache auf den Eingang 9 des Spannungskomparators 8 gegeben, des

sen logische Ausgangssignale den Einstelleingängen des Hierbei stellt sich im Verstärker 70 der Speicherbetrieb ein, und seine Ausgangsspannung entspricht der Differenz von Spannungen, die zum Zeitpunkt der Impulsan-

einstelligen Speichers 14 zugeführt werden, der eine 60 kunft vom Ausgang 63 an den Kondensatoren 71 und 80

Flipflopschaltung darstellt. Hierbei sind a = 2, m = 1,2, 3... (eine Zahl der natürlichen Reihe).

Zur Durchführung von weiteren Signaliimfonmingen erzeugt die Steuereinheit 54 während des Arbeitszyklus drei Impulse: als erster erscheint ein Einstelliinpuls an ihrem Ausgang 53, dann wird ein Eichimpuls am Ausgang 64 erzeugt, und darauf wird vom Ausgang 56 cine Impulsserie entsprechend der Stellenzahl abgegeben.

gespeichert wurden.

Glcichzcilig mit dem Impuls am Ausgang 63 des Dekoders 60 erscheint am Ausgang 61 bei der Kombination von Zuständen »00« und »11« in den Speichern 14, 15 der Eins-Impuls, der /um Eingang des logischen ODER-Gatters 41 gelangt und über dieses dem Digitaleingang 42 des entsprechenden Schalters 100 (Fig. 3) des Digital-Analog-Umsetzers 29 (Fig. 1) zugeführt

15 16

wird. Der am Ausgang 61 erzeugte Impuls bewirkt die

automatische abgestufte Momentaneichung des Ana- ' log-Digital-Umsetzers 26.

In der Vergleichseinheit 25 wird die im Analogspei- Das Vorhandensein der Kodekombination »01« oder eher 23 gespeicherte und von seinem Ausgang gelieferte s »10« in den einstelligen Speichern 14,15 bedeutet, daß Spannung durch den am Eingang des Operationsvcr- di;r Komparator 8 in zwei benachbarten Zyklen angestärkers 102 liegenden Widerstand 104 in den entspre- sprechen hat Hierbei führt die Kommutierung einer checden Strom umgewandelt, der mit den Strömen der großen Verstärkung von K « 2'"¹, die in nur einem Ver-Normalskala von binär-gewichteten Strömen abwech- stärker 6 zusammengefaßt ist, zu einem schnellen Pegelselnd verglichen wird, die durch die Widerstände 99 io sprung des seismischen Signals am Eingang 22 des Anafließen und mittels der Schalter 100 dem Eingang 30 des logspeichers 23, wobei eine längere Zeit für die Signal-Operationsverstärkers 102 der Vergleichseinheit 25 pe- Verfolgung erforderlich ist. Das begrenzte Frequensriodisch zugeführt werden. Nach der Abgabe des Ein- spektrum und die Anstiegsgeschwindigkeit des seismistellimpulses an den Eingang 55 wird in allen Flipflops sehen Signals gestatten aber eine eindeutige Vorhersa-94 des Registers 27 der Zustand »0« eingestellt, der is ge des Zustande vom Zähler 49 bei der Kodekombina-Schalter 39 ist hierbei ausgeschaltet, da durch denselben tion »01« oder »10« in den Speichern 14, 15. Dieser Einstellimpuls der Zähler 49 (Fig. 1) in den NuIl-Zu- Zustand stellt die logische Inversion des Zustandes im stand überführt wird. Dabei sind alle Schalter 100 ausge- Flipflop dar, auf dessen Grundlage der Speicher 15 aufschaltet und die Schalter 101 durch die von den Flipflops gebaut ist. Bei den Kodekombinationen von Zuständen 94 gelieferten logischen Signale eingeschaltet 20 »10« und »01« der Speicher 14 und 15 wird am Ausgang Bei der Ankunft eines Impulses am Eingang 44 des 61 des Dekoders 60 kein Impuls erzeugt, und am Auslogischen ODER-Gliedes 41 oder an den Eingängen 42 gang 63 erscheint ein Impuls im Anfangsmoment der des entsprechenden Schalterpaares 100,101 werden Si- Auslösung des Analog-Digital-Umsetzers 26, wobei das gnale gegeben, die das Einschalten des Schalters 100 Zeitintervall der Signalverfolgung im Analogspeicher und das Ausschalten des Schalters 101 bewirken. In die- 25 23 verlängert wird. Am Ausgang 62 erscheint ein Impuls sem Falle wird der Normalstrom, der den Widerstand 99 nur bei der erwähnten Kodekombination »10« und stellt durchfließt und den 2'-ten Teil des Stromes der Gleich- im Zähler 49 den Eins-Zustand ein. Bei der Kodekombistromquelle 38 beträgt, in den Eingang 30 des Vcrstär- nation »01« an den Ausgängen der Speicher 14,15 fehlt kers 102 der Vergleichseinheit 25 eingespeist und von der Impuls am Ausgang 62 des Dekoders 60, da der dem im Widerstand 105 fließenden Strom subtrahiert, μ anfängliche Null-Zustand des Zählers 49 benutzt wird, Das Subtraktionsergebnis wird vom Signalvorzeichen- der durch den vom Ausgang 53 der Steuereinheit 54 Komparator 103 festgestellt, wobei alle Flipflops 94 ih- gelieferten und dem Nuil-Eingang 51 zugeführten Imren Null-Zustand nicht ändern. ~. puls eingestellt war.

1st der Absolutwert des im Widerstand 104 fließenden Wird vom Ausgang 56 der Steuereinheit 54 dem EinStromes gleich dem Eichstrom oder größer als dieser, so js gang 57 des Analog-Digital-Umsetzers 26 wenigstens erscheint am logischen Ausgang der Vergleichseinheit ein Auslöseimpuls zugeführt, so beginnt die Kodierung 25 das logische Null-Signal, und beim Stromwert, der des Seismosignalabschnittes, der zum Eingang 24 der kleiner als der Eichstrom ist, erscheint an diesem Aus- Vergleichseinheit 25 vom Ausgang des Analogspeichers gang das logische Eins-Signal. Im ersten Fall kann der 231 gelangt.

vom Ausgang 61 dem Eingang 45 des logischen UND- 40 Vor Beginn der Kodierung und mit der Ankunft des Gatters 46 zugeführte Impuls nicht zum Ausgang dieses Einstcllimpulses am Eingang 55 werden alle Flipflops 94 Gatters 46 gelangen, wobei der Zähler 49 im NuII-Zu- des Registers 27 über ihren R-Eingang in den Null-Zustand bleibt, der Schalter 40 ausgeschaltet ist und im stand gebracht. Die Null-Ausgänge der Flipflops 94 be-Nebenwiderstand 39 kein Strom fließt. Im /.weiten Fall finden sich dabei im Zustand »1«, und der am Eingang 57 durchläuft der Impuls vom Ausgang 61 das logische 4^r> liegende Impuls läuft durch die ganze Kette von logi-UND-Gatter 46 und ändert den Zustand des Zählers 49, sehen UND-Gattern 95 zu den Zähleingängen »C« aller wobei der Schalter 40 eingeschaltet wird und der Ne- Flipflops 94. Aber der erste am Eingang 57 erscheinende benwiderstand 39 angeschlossen wird, durch den ein Impuls stellt den Eins-Zustand nur im letzten Flipflop Teil des Stromes der Gleichstromquelle 38 fließt. 94i ein, dessen I-Eingang nicht belegt ist, während die Da ein Anschluß jedes Widerstandes 99 (F ig. 3) über su übrigen Flipflops 94 durch den Null-Zustand an den ein entsprechendes Schalterpaar 100, 101 geerdet ist, Ausgängen der vor ihnen liegenden Flipflops 94 blokbleibt der Eingangswiderstand des Digital-Analog-Um- kiert werden. Durch den Übergang des letzten Flipflops setzcrs 29 an der Seite seines Analogsignaleinganges 31 94h in den Eins-Zustand erfolgt die Vorbereitung des konstant und gleich dem Widerstandswert R des Wider- nächsten Flipflops zum Kippen, das der zweite an den Standes 98, wobei der Widerstandswert r des Nebenwi- 55 Eingang 57 angelegte Impuls bewirkt. Aber die Rückderstandes 40 so gewählt wird, daß die von der Gleich- kehr des letzten Flipflops 941 in den Null-Zustand bei stromquelle38 am Eingang 31 des Umsetzers 29 erzeug- Aailegung des zweiten Impulses an seinen C-Eingang te Spannung um 2"' mal herabgesetzt wird. Nach der hängt vom Ergebnis des Vergleiches des durch den Wi-Einschaltung des Schalters 39 wird entsprechend auch derstand 104 fließenden Stromes mit dem größten Eichdcr Quantisierungsschritt des Analog-Digital-Umset- bo strom ab, der durch den letzten Widerstand 99i fließt, zers um das 2"'-fache kleiner, und somit wird die auto- welcher an den Eingang 30 der Vergleichseinheit 25 matische abgestufte Momentaneichung nach dem Pegel mittels des Schalters 100 bei der Übertragung der Zudes Seismosignalabschnittes am Ausgang des Analog- stände »1« und »0« von den Ausgängen des letzten Flipspeichers 23 ausgeführt. Der Zusammenhang zwischen flops 94ι zu den entsprechenden Eingängen 28 angeder Nummer / der gewählten Eichstelle, dem Vcrstär- hi schlossen wird. Das Vergleichsergebnis wird vom Auskungsfaktor K des Verstärkers 6 und den Widerstands- gang des Vorzcichenkomparators 103 zu den K-Eingänwerten R,r ergibt sich aus der Beziehung gen aller Flipflops 94 übertragen. Bei niedrigen Signal-

pegcl am K-Eingang stellt der Impuls am C-Eingang den

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entsprechenden Flipflop 94 nicht in den umgekehrten Zustand ein, der nur bei höherem Signalpegel am IC-Eingang eintritt Der beschriebene Vorgang der Steuerung der zum Register 27 gehörenden Flipflops 94 gestattet die Durchführung der Spannungskodierung des Seismo-Signalabschnitts nach einem weitgehend bekannten Prinzip des »stellenweise erfolgenden Ausgleichs«.

Die Signale der Hauptausgänge aller η Flipflops des Registers 27 (Fig. 1) werden auf den Eingang 34 des Empfangsregisters 35 gegeben, an dessen andere Eingänge 66 und SO von den Ausgängen des Flipflops des einstelligen Speichers 14 bzw. des Zählers 49 Signale angelegt werden, die den Kode von vier Unterbereichen des seismischen Registriersystems mit der Abstufung 2"' wiedergeben, wobei dies dem Dynamikbereich von (n + 3m) χ 6 dB bei der Verstärkung des Verstärkers 6 von 2^2ra oder{2m χ 6) dB entspricht.

Vom Ausgang des Empfangsregisters 35 gelangen die funktionsfähigen (m + /!^Stellen des Binärkodes nacheinander über einen Funk-Übertragungskanal oder einen Leitungskanal zum Eingang 36 des Registriergeräts 37, das sich in der beschriebenen Ausführungsvariante an Bord eines geophysikalischen Schiffes befindet.

Eine Erweiterung des Dynamikbereichs des Fernmeßsystems und eine Erhöhung seiner dynamischen Präzision bei weiterer Erniedrigung der Speisespannung werden wie folgt erreicht. Das vom Ausgang des Kanalumschalters 1 (Fig.2) gelieferte Signal wird von dem zusätzlichen Inverter in ein Signal mit umgekehrter Phase umgewandelt. Direkte und invertierte Signale werden auf die Eingänge 5 und 89 des Verstärkers 6 gegeben, in dem ihre zweiphasige Verstärkung mit geringeren Verzerrungen bei der Niedervoltspcisung erfolgt. Durch die Anlegung der von den Ausgängen des Speichers 14 abgegebenen logischen Signale an die Steuereingänge 18, 90 und 19, 91 der entsprechenden Schalter 10, 86 und 11, 87 wird die Kommutierung des direkten und des invertierten Ssismosignals möglich, worauf diese Signale den Eingängen der Widerstandsketten 69, 68 und 79, 78 des Analogspeichers 23 züge- führt werden. Falsche Überschwinger, die bei der Kommutierung entstehen und durch das Durchsickern eines Teiles des Steuerimpulses durch die Kapazitäten der elektronischen Schalter 10,11, 72, 81, 86, 87 besonders bei ihrer Bestückung mit Feldeffekttransistoren bedingt sind, werden bedeutend abgeschwächt, da die Schalterpaare 10,86,11,87 und 72,81 mit Hilfe eines gemeinsamen Signals gesteuert werden, das eine gleichphasige Störung erzeugt. Diese Störung wird dank dem Differentialeingang des Operationsverstärkers 70 effektiv so unterdrückt, und dies ist besonders bei der Kommutierung von kleinen Signalpegeln wichtig.

Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, neben einer Steigerung der Störfestigkeit des Systems auch die Dauer der Übergangsvorgänge im Analogspeicher 23 wenigstens um das 2 bis 3fache zu verkürzen und die Leistung dieses seismischen Registriersystems bei der Informationsübertragung infolge der entsprechenden Verkürzung der Gesamtdauer der Signalverarbeitung zu erhöhen. b0

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fernmeßsystem mit Digitalausgang zur Registrierung von seismischen Signalen, in dem Seismo empfänger vorgesehen sind, deren Ausgänge über Seismosignal-Bandfilter an die Eingänge eines Seismokanalumschalters angeschlossen sind, bei dem der Ausgang am Eingang eines zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler gehörenden Verstärkers liegt und bei diesem ein Spannungskomparator mit dem Ausgang des Verstärkers und mit zwei Schaltern des automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsreglers elektrisch verbunden ist, wobei der Signaleingang eines der Schalter am Eingang des Verstärkers und der Signaleingang des anderen Schalters am Ausgang dieses Vsrstärkers liegen, und die Steuereingänge der Schalter mit dem Ausgang des Spannungskomparators elektrisch verbunden sind, während die Ausgänge der Schalter zusammengeschaltet und an den Signaleingang eines Analogspeichers geschaltet sind, dessen Ausgang an den Signaleingang der Vergleichseinheit eines Analog-Digital-Umsetzers angeschlossen ist, bei dem die Digitalausgänge des Registers mit den Digitaleingängen seines Digital-Analog-Umsetzers elektrisch verbunden sind, und der Ausgang des letzteren am anderen Eingang der Vergleichseinheit liegt, während sein Analogsignaleingang an den Ausgang einer Speisequelle des Digital-Analog-Umsetzers geschaltet ist und der logische Ausgang der Vergleichseinheit an den Steuereingang des Registers angeschlossen ist, dessen Digitalausgänge über ein Empfangsregister an ein Registriergerät geführt sind, wobei der Steuereingang des Registers mit dem Eingang eines logischen UND-Gatters elektrisch verbunden ist, dessen Ausgang am Zähleingang eines Zählers liegt, der mit seinem Ausgang an den anderen Eingang des Empfangsregisters angeschlossen ist, während der andere Eingang des UND-Gat- «to ters mit dem Auslöseausgang der Steuereinheit für den Digital-Analog-Umsetzer elektrisch verbunden ist, dessen Auslöseausgang und Einstellausgang an die entsprechenden Eingänge des Registers geschaltet sind, wobei der Eins'.ellausgang des Digital-Ana- <r> log-Umsetzers auch an den Steuereingang des Analogspeichers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequellc (32) des Digital-Analog-Umsetzers als Eichstromquellc ausgeführt ist, an den Ausgang eines Zählers (49) ange- schlossen ist und von seiner Ausgangsspannung gesteuert wird, wobei das Fernmeßsystem einen Dekoder (60) enthält, dessen Ausgänge (61, 62, 63) am Eingang (45) eines mit dem anderen Eingang (47) an den logischen Ausgang einer Vergleichscinheit (25) geschalteten UND-Gatters (46), am Null-Eingang des mit dem Eins-Eingang (51) an den Steuereingang (52) des Analogspeichers (23) angeschlossenen Zählers (49) bzw. am zweiten Steuereingang dieses Ana logspeichers (23) liegen, während die Eingänge des wi Dekoders (60) mit dem Auslöseeingang (56) und dem Eichausgang (64) der Steuereinheit (54) des Digital-Analog-Umsetzers, mit dem Stcucrcingang (!9) des zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler gehörenden Schalters (11) und mit dem t>^r> Eingang (66) des Empfangsregisters (35) verbunden sind, wobei der Analog-Digital-Umsetzers (26) ein logisches ODER-Gatter (41) enthüll, bei dem der Ausgang an dem als Eicheingang (42) benutzten Digitaleingang des Digital-Analog-Umsetzers (29) liegt, ein Eingang (43) an den entsprechenden Ausgang des Registers (27) geschaltet ist und der andere Eingang (44) mit dem Ausgang (61) des Dekoders (60) verbunden ist, der an den Eingang des logischen UND-Gatters (46) angeschlossen ist, während der automatische verzögerungsfreie Verstärkungsregler (7) zwei einstellige Speicher (14, 15) enthält, wobei an den Nulleingang (16) und an den Eins-Eingang (17) eines der Speicher die entsprechenden Ausgänge des !Comparators (8) angeschlossen sind, und der Eins-Ausgang sowie der Nullausgang dieses Speichers an den Steuereingängen (18, 19) der entsprechenden Schalter (10, 11) und an entsprechenden Eingängen (20, 21) des zweiten einstelligen Speichers (15) liegen, bei dem der Ausgang an den entsprechenden Eingang (67) des Dekoders (60) geschaltet ist, dessen elektrische Verbindung mit der Eichstromquelle und mit dem logischen UND- sowie ODER-Gatter (46,41) zur augenblicklichen automatischen Eichung des Analog-Digital-Umsetzers (26) bestimmt ist, während die Schreibeingänge (59, 58) der beiden Speicher (14,15) an den Einstellausgang (53) bzw. Auslöseausgang (56) der Steuereinheit (54) geschaltet sind.

2. Fernmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichstromquelle eine Gleichstromquelle (38) enthält, die mit einem Nebenwiderstand (39) und damit in Reihe liegenden Schalter (40) überbrückt ist, dessen Steuereingang an den Ausgang des Zählers geschaltet ist, und der Widerstand r des Nebenwiderstandes (39) durch die Beziehung

bestimmt ist, wobei

R den Eingangswiderstand des Digital-Analog-Umsetzers (29) an der Seite seines Analogsignaleinganges bedeutet,

u"> das Verhältnis der Eichungsgrenzen des Analog-Digital-Umsetzers (23) ist,

a die Basis des Kodierungssystems bezeichnet, in eine ganze Zahl ist.

3. Fernmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ordnungsnummer des als Eicheingang (42) dienenden Digitaleinganges des Digital-Analog-Umsetzers (29) durch die Beziehung

''-log.-ξ:'

gegeben ist, wobei K den Verstärkungsfaktor des zum automatischen verzögerungsfreien Verstärkungsregler (7) gehörenden Verstärkers (6) bedeutet und gleich der Basis α des Kodierungssystems in geradzahliger Potenz ist.

4. Fernmeßsystem nach Ansprüchen 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Analogspeicher (23) — bei seiner Ausführung in der Art einer aus zwei Serienwiderständen (68, 69) bestehenden Kette, bei der ein Anschluß am Ausgang des Operationsverstärkers (70) dieses Speichers (23) und am Anschluß eines Kondensators (71) liegt, und der gemeinsame Verbindungspunkt der Widerstände (68,69) über ei-

nen Schalter (72) mit dem Invertiercingang (73) des Verstärkers (70) sowie mit dem anderen Anschluß des Kondensators (71) verbunden ist und über einen anderen Schalter (74) geerdet wird, wobei die Steuereingänge (75,76) der Schalter (72,74) am Eins-Eingang und am Nulleingang eines Flipflops (77) liegen — zusätzlich eine zweite Kette mit zwei Serienwiderständen (78, 79) und einem geerdeten Anschluß sowie einen zweiten Kondensator (80) enthält, bei dem ein Anschluß am geerdeten Ende der zweiten Kette voii Widerständen (78,79) liegt, sowie zwei in Reihe liegende Schalter (81,82) aufweist, bei denen die Steuereingänge (83, 84) an entsprechende Ausgänge des Flipflops (77) geschaltet sind, und ein Anschluß eines der Schalter (82) geerdet ist, während der Anschluß des anderen Schalters (81) am Invertiereingang (85) des Operationsverstärkers (70) sowie am anderen Anschluß des zweiten Kondensators (80) liegt, und der gemeinsame Verbindungspunkt der Schalter (81,82) an den Verbindungspunkt der zweiten Kette von Widerständen (78, 79) geschaltet ist, wobei der Eins-Eingang des Flipflops (77) an einen Ausgang (63) des Dekoders (60) angeschlossen ist, der mit dem zweiten Steuereingang des Analogspeichers (23) verbunden ist, und der automatische verzögerungsfreie Verstärkungsregler (7) hierbei einen am Ausgang des Umschalters (1) liegenden Inverter (88) sowie zwei zusätzliche Schalter (86,87) zur Kommutierung der invertierten Seismosignale enthält, wobei der Signaleingang (93) eines der Schalter am Ausgang des Inverters (88) liegt und der Signaleingang des anderen Schalters (86) an den Invertierausgang des Verstärkers (6) angeschlossen ist, während die Steuereingänge (90,91) der Schalter (86,87) mit den Ausgängen des ersten Speichers (14) verbunden sind und ihre Ausgänge zusammengeschaltet und mit ihrem Verbindungspunkt an den Anschluß der zusätzlichen Kette von Widerständen (78,79) des Analogspeichers (23) angeschlossen sind.