RU2018882C1 - Device for processing seismic signals - Google Patents

Device for processing seismic signals Download PDF

Info

Publication number
RU2018882C1
RU2018882C1 SU5060935A RU2018882C1 RU 2018882 C1 RU2018882 C1 RU 2018882C1 SU 5060935 A SU5060935 A SU 5060935A RU 2018882 C1 RU2018882 C1 RU 2018882C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
outputs
sign
switch
signals
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Георгиевич Келехсаев
Original Assignee
Борис Георгиевич Келехсаев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Георгиевич Келехсаев filed Critical Борис Георгиевич Келехсаев
Priority to SU5060935 priority Critical patent/RU2018882C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018882C1 publication Critical patent/RU2018882C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: seismic survey. SUBSTANCE: device has initial data unit, six filters, two sign commutators, two control pulse shapers, three adders and three subtracters. Device makes it possible to detect three components of full vector of P-wave and full vector of S-wave or Lg-wave. EFFECT: improved accuracy. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области сейсмологии, в частности к устройствам обработки сейсмической информации, которые осуществляют выделение линейно-поляризованных продольных P-волн и S-волн или Р-волн и Lg-волн, при обеспечении требований высокой эффективности выделения, быстродействия и простоты реализации. The invention relates to the field of seismology, in particular to devices for processing seismic information that extract linearly polarized longitudinal P-waves and S-waves or P-waves and Lg-waves, while ensuring the requirements of high efficiency of isolation, speed and ease of implementation.

Такие требования предъявляются к устройствам для проведения сейсмических наблюдений в полевых условиях при поиске природных ископаемых и других геофизических работах. Such requirements are imposed on devices for conducting seismic observations in the field when searching for natural resources and other geophysical works.

Известно устройство, которое позволяет выделять сигналы линейно-поляризованных Р- и S-волн при известном направлении на источник [1]. A device is known that allows to isolate signals of linearly polarized P and S waves with a known direction to the source [1].

Устройство содержит блок исходной информации - двухкомпонентный сейсмометр и звено, состоящее из двухвходовых сумматоров и вычитателей, входы которых попарно соединены и подключены к соответствующим выходам блока исходной информации, а их выходы являются выходами устройства. Измерительные оси сейсмометра такого устройства расположены в одной плоскости под углом 45о к вертикали, а сам сейсмометр расположен в пространстве так, что фронт распространения волн перпендикулярен этой плоскости. Такая ориентация осей прибора позволяет выделять некоторые проекции векторов Р- и S-волн, пропорциональные сейсмической энергии, отраженной от подземных слоев путем суммирования и вычитания первично зарегистрированных сигналов UX и UY по двум измерительным осям сейсмометра.The device contains a source information block - a two-component seismometer and a link consisting of two-input adders and subtracters, the inputs of which are paired and connected to the corresponding outputs of the source information block, and their outputs are the outputs of the device. Measuring axis seismometer such devices are arranged in one plane at an angle of 45 ° to the vertical, and the seismometer is located in the space so that the wave front propagation is perpendicular to this plane. This orientation of the instrument axes allows you to select some projections of the P and S wave vectors proportional to the seismic energy reflected from the underground layers by adding and subtracting the initially recorded signals U X and U Y along the two measuring axes of the seismometer.

Устройство довольно простое в реализации, для него характерно высокое быстродействие, так как регистрацию и обработку сигналов производят в реальном масштабе времени. The device is quite simple to implement, it is characterized by high speed, since the registration and processing of signals is carried out in real time.

Однако точность определения векторов Р- и S-волн недостаточна, так как не определяются три компоненты полного вектора. Точность выделения одновременно Р- и Lg-волн низкая. Эффективность устройства сравнительно невысока из-за того, что в реальных условиях не всегда известно точное направление на источник. However, the accuracy of determining the vectors of P and S waves is insufficient, since the three components of the full vector are not determined. The accuracy of the selection of both P and Lg waves is low. The efficiency of the device is relatively low due to the fact that in real conditions the exact direction to the source is not always known.

Наиболее близким техническим решением к заявленному по большему количеству сходных существенных признаков и достигаемому эффекту является устройство обработки сейсмических сигналов, в котором осуществляется выделение Р- и S-волн по известному направлению на источник сигналов [2]. The closest technical solution to the claimed for a greater number of similar essential features and the achieved effect is a seismic signal processing device in which P and S waves are extracted in a known direction to the signal source [2].

Устройство содержит блок исходной информации, коммутатор знака, четыре усилителя, блок кодирования, дешифратор, двухвходовый сумматор, управляемый сумматор, блок регистрации, причем три входа коммутатора знака подключены соответственно к трем выходам блока исходной информации, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первыми входами блоков регистрации и кодирования, выход последнего соединен с управляющими входами сумматоров, входы которых через усилители соединены с соответствующими выходами коммутатора знака. The device comprises a source information unit, a sign switch, four amplifiers, a coding unit, a decoder, a two-input adder, a controlled adder, a registration unit, and the three inputs of the sign switch are connected respectively to the three outputs of the source information block, the fourth and fifth outputs of which are connected respectively to the first inputs blocks of registration and coding, the output of the latter is connected to the control inputs of the adders, the inputs of which through amplifiers are connected to the corresponding outputs of the sign switch.

Устройство довольно сложное. Реальные сейсмические сигналы Р- и S-волн имеют несколько отличный друг от друга частотный диапазон. Поэтому при выделении сигналов Р- и S-волн из общих зарегистрированных сигналов точность определения компонент полного вектора несколько ограничена. Кроме того, остается существенная погрешность определения компонентов полного вектора Lg-волн, имеющих отличный от Р-волн частотный спектр. The device is quite complicated. Real P-wave and S-wave seismic signals have a slightly different frequency range. Therefore, when isolating P- and S-wave signals from common registered signals, the accuracy of determining the components of the full vector is somewhat limited. In addition, there remains a significant error in determining the components of the full vector of Lg waves having a frequency spectrum different from P waves.

Цель изобретения - уменьшение погрешностей определения компонент полного вектора Р- и S-волн, а также компонент полного вектора Р- и Lg-волн. The purpose of the invention is to reduce the errors in determining the components of the full vector of P and S waves, as well as the components of the full vector of P and Lg waves.

Цель в устройстве обработки сейсмических сигналов при выделении Р- и S-волн или Р- и Lg-волн по известному направлению на источник сигналов, содержащем блок исходной информации, коммутатор знака, два двухвходовых сумматора, достигается тем, что в него дополнительно введены шесть фильтров, второй коммутатор знака, два формирователя управляющих импульсов, третий двухвходовый сумматор, три двухвходовых вычитателя, а блок исходной информации выполнен в виде трехкомпонентного сейсмометра, измерительные оси которых ортогональны, при этом входы первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого фильтров соединены между собой и подключены к трем выходам блока исходной информации. Входы первого коммутатора знака параллельно соединены с соответствующими входами первого формирователя управляющих импульсов, а входы второго коммутатора знака параллельно соединены с соответствующими входами второго формирователя управляющих импульсов. При этом выходы первого и второго формирователей управляющих импульсов соответственно соединены с четвертыми входами первого и второго коммутаторов знака. Выходы первого, второго и третьего фильтров подключены к входам первого коммутатора знака, которые соединены также с первыми входами сумматоров, вторые входы которых связаны с выходами первого коммутатора знака, а выходы четвертого, пятого и шестого фильтров соединены с входами второго коммутатора знака, которые соединены также с первыми входами вычитателей, вторые входы которых связаны с выходами второго коммутатора знака. При этом выходы сумматоров и вычитателей являются выходами полного вектора Р- и S-волн. The purpose of the seismic signal processing device when extracting P- and S-waves or P- and Lg-waves in a known direction to a signal source containing a source information block, a sign switch, two two-input adders, is achieved by the fact that six filters are additionally introduced into it , the second switchboard of the sign, two shapers of control pulses, the third two-input adder, three two-input subtracters, and the block of initial information is made in the form of a three-component seismometer, the measuring axes of which are orthogonal, while the inputs the first and fourth, second and fifth, third and sixth filters are interconnected and connected to the three outputs of the source information block. The inputs of the first sign switch are connected in parallel with the corresponding inputs of the first control pulse shaper, and the inputs of the second sign switch are connected in parallel with the corresponding inputs of the second control pulse shaper. Moreover, the outputs of the first and second control pulse shapers are respectively connected to the fourth inputs of the first and second sign switches. The outputs of the first, second and third filters are connected to the inputs of the first sign switch, which are also connected to the first inputs of the adders, the second inputs of which are connected to the outputs of the first sign switch, and the outputs of the fourth, fifth and sixth filters are connected to the inputs of the second sign switch, which are also connected with the first inputs of the subtractors, the second inputs of which are connected with the outputs of the second switch sign. The outputs of the adders and subtracters are the outputs of the full vector of P and S waves.

Коммутатор знака содержит три управляемых усилителя, первые входы которых подключены к трем соответствующим входам коммутатора знака, четвертый вход которого соединен с вторыми входами управляемых усилителей, выходы которых подключены к трем соответствующим выходам коммутатора знака. Формирователь управляющих импульсов содержит три усилителя-ограничителя, входы которых подключены к соответствующим входам формирователя управляющих импульсов, пять цифровых элементов НЕ, два элемента И-НЕ и элемент ИЛИ-НЕ. При этом попарно соединенные три входа первого элемента И-НЕ и три выхода усилителей-ограничителей (компараторов) подключены к входам первых трех элементов НЕ, выходы которых подключены к трем входам второго элемента И-НЕ, выходы элементов И-НЕ попарно соединены с входами четвертого и пятого элементов НЕ, выходы которых подключены к элементу ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов. The sign switch contains three controlled amplifiers, the first inputs of which are connected to the three corresponding inputs of the sign switch, the fourth input of which is connected to the second inputs of the controlled amplifiers, the outputs of which are connected to the three corresponding outputs of the sign switch. The control pulse shaper contains three limiter amplifiers, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the control pulse shaper, five digital elements NOT, two AND-NOT elements and an OR-NOT element. In this case, the three inputs of the first AND-NOT element and the three outputs of the amplifier-limiters (comparators) are connected in pairs to the inputs of the first three NOT elements, the outputs of which are connected to the three inputs of the second AND element, the outputs of the AND elements are pairwise connected to the inputs of the fourth and the fifth element NOT, the outputs of which are connected to the element OR-NOT, the output of which is connected to the output of the shaper control pulses.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема коммутатора знака; на фиг.3 - схема формирователя управляющих импульсов. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; figure 2 - diagram of the switch sign; figure 3 - diagram of the shaper control pulses.

Устройство содержит трехкомпонентный блок 1 исходной информации, две тройки фильтров 2-1, 2-2, 2-3 и 2-4, 2-5, 2-6, коммутаторы знака 3-1 и 3-2, формирователи 4-1, 4-2 управляющих импульсов, сумматоры 5-1, 5-2, 5-3 и вычитатели 6-1, 6-2, 6-3. The device contains a three-component block 1 of the source information, two triples of filters 2-1, 2-2, 2-3 and 2-4, 2-5, 2-6, sign switches 3-1 and 3-2, shapers 4-1, 4-2 control pulses, adders 5-1, 5-2, 5-3 and subtractors 6-1, 6-2, 6-3.

Блоки в устройстве обработки сейсмической информации соединены следующим образом. The blocks in the seismic information processing device are connected as follows.

Три выхода блока 1 исходной информации подключены к трем входам попарно соединенных первой и второй троек фильтров 2-1 - 2-6. Три одноименных входа первого коммутатора знака 3-1 и первого формирователя 4-1 управляющих импульсов параллельно соединены между собой. Tри одноименных входа второго коммутатора знака 3-2 и второго формирователя 4-2 управляющих импульсов также параллельно соединены между собой. Выходы первого и второго формирователей 4-1 и 4-2 управляющих импульсов соединены с четвертыми (управляющими) входами первого и второго коммутаторов знака 3-1 и 3-2. Три выхода первой тройки фильтров 2-1 - 2-3 соединены с тремя входами первого коммутатора знака 3-1, а три выхода второй тройки фильтров 2-4 - 2-6 - с тремя входами второго коммутатора знака 3-2. Три одноименных входа и выхода первого коммутатора знака 3-1 соединены с двумя входами каждого из трех сумматоров 5-1 - 5-3, а три одноименных входа и выхода второго коммутатора знака 3-2 - с двумя входами каждого из вычитателей 6-1 - 6-3. Три выхода сумматоров 5-1, 5-2, 5-3 и три выхода вычитателей 6-1, 6-2, 6-3 являются выходами устройства. Three outputs of block 1 of the initial information are connected to three inputs of the first and second triples of filters 2-1 - 2-6 pairwise connected. Three inputs of the same name of the first commutator of the sign 3-1 and the first driver 4-1 of the control pulses are connected in parallel. The three inputs of the same name of the second commutator of the sign 3-2 and the second driver 4-2 of the control pulses are also connected in parallel. The outputs of the first and second drivers 4-1 and 4-2 of the control pulses are connected to the fourth (control) inputs of the first and second switches of the sign 3-1 and 3-2. Three outputs of the first three filters 2-1 - 2-3 are connected to three inputs of the first switch sign 3-1, and three outputs of the second three filters 2-4 - 2-6 are connected to three inputs of the second switch sign 3-2. Three of the same inputs and outputs of the first switch sign 3-1 connected to two inputs of each of the three adders 5-1 - 5-3, and three of the same inputs and outputs of the second switch sign 3-2 - with two inputs of each of the subtractors 6-1 - 6-3. Three outputs of adders 5-1, 5-2, 5-3 and three outputs of subtractors 6-1, 6-2, 6-3 are the outputs of the device.

Каждый коммутатор знака 3-1 и 3-2 содержит по три управляемых усилителя 7-1 - 7-3, первые входы которых подключены к соответствующему входу коммутатора знака. Вторые (управляющие) входы управляемых усилителей 7-1 - 7-3 соединены между собой и подключены к четвертому (управляющему) входу коммутатора знака. Выходы управляемых усилителей подключены к выходам коммутатора знака. Each switch sign 3-1 and 3-2 contains three controlled amplifiers 7-1 - 7-3, the first inputs of which are connected to the corresponding input of the sign switch. The second (control) inputs of the controlled amplifiers 7-1 - 7-3 are interconnected and connected to the fourth (control) input of the sign switch. The outputs of the controlled amplifiers are connected to the outputs of the switch sign.

Каждый формирователь 4-1 и 4-2 управляющих импульсов содержит три усилителя-ограничителя (компаратора) 8-1 - 8-3, три инвертора 9-1 - 9-3, две трехвходовых логических схемы И-НЕ 10-1,10-2, два инвертора НЕ 11-1 и 11-2, схему ИЛИ-НЕ 12. Входы усилителей-ограничителей (компараторов) 8-1 - 8-3 подключены к соответствующим входам формирователя 4-1 управляющих импульсов. Попарно соединенные три входа первого элемента И-НЕ 10-1 и три выхода усилителей-ограничителей (компараторов) 8-1 - 8-3 подключены к входам первых трех элементов НЕ 9-1 - 9-3, выходы которых подключены к трем входам второго элемента И-НЕ 10-2, а выходы элементов И-НЕ 10-1 и 10-2 попарно соединены с входами четвертого и пятого элементов НЕ 11-1 и 11-2, выходы которых подключены к элементу ИЛИ-НЕ 12, выход которого соединен с выходом формирователя 4-1 управляющих импульсов. Each driver 4-1 and 4-2 of the control pulses contains three amplifier-limiter (comparator) 8-1 - 8-3, three inverters 9-1 - 9-3, two three-input logic circuits AND 10-1.10- 2, two inverters NOT 11-1 and 11-2, OR-NOT 12. The inputs of the amplifier-limiters (comparators) 8-1 - 8-3 are connected to the corresponding inputs of the shaper 4-1 control pulses. In pairs, the three inputs of the first I-NOT 10-1 element and the three outputs of the amplifier-limiters (comparators) 8-1 - 8-3 are connected to the inputs of the first three elements NOT 9-1 - 9-3, the outputs of which are connected to the three inputs of the second of the AND-NOT 10-2 element, and the outputs of the AND-NOT 10-1 and 10-2 elements are paired with the inputs of the fourth and fifth elements NOT 11-1 and 11-2, the outputs of which are connected to the OR-NOT 12 element, the output of which connected to the output of the shaper 4-1 control pulses.

Блок 1 исходной информации представляет собой трехкомпонентный сейсмометр, измерительные оси которого ортогональны между собой и в состав которого могут входить усилители и общие фильтры. Block 1 of the initial information is a three-component seismometer, the measuring axes of which are orthogonal to each other and which may include amplifiers and common filters.

Устройство обработки сейсмических сигналов работает следующим образом. A device for processing seismic signals works as follows.

Измерительные оси трехкомпонентного сейсмометра блока 1 исходной информации располагают по осям декартовых координат Х, Y, Z, которые в пространстве ориентированы, например, так, что оси Х,Y расположены в плоскости горизонта, одна из осей направлена на север, другая - на восток, а ось Z - вертикально вверх. The measuring axes of the three-component seismometer of block 1 of the initial information are located along the axes of the Cartesian coordinates X, Y, Z, which are oriented in space, for example, so that the X, Y axes are located in the horizontal plane, one of the axes is directed north, the other east. and the Z axis is vertically up.

Рассмотрим вариант, когда сейсмоисточник расположен, например, в направлении третьего квадранта относительно сейсмометра. При таком расположении источника относительно системы координат выбираем условия в виде комбинации знаков по отношению к направлениям измерительных осей, когда анализируемые сигналы имеют одинаковые знаки. Consider the option when the seismic source is located, for example, in the direction of the third quadrant relative to the seismometer. With this arrangement of the source relative to the coordinate system, we select the conditions in the form of a combination of signs with respect to the directions of the measuring axes, when the analyzed signals have the same signs.

Р-волна линейно поляризована в вертикальной плоскости, а ее полный вектор имеет проекции на вертикаль и горизонтальную плоскость. Для частиц в период времени, когда их движения совпадают с направлением распространения фронта волны, выполняется первая часть условия, т.е. знаки сигналов по трем компонентам будут положительны, а в период времени, когда движение частиц в волне противоположно направлению распространения Р-волны, выполняется вторая часть условия, т.е. знаки сигналов по этим же осям будут отрицательными, но имеют одинаковые знаки. The P wave is linearly polarized in the vertical plane, and its full vector has projections on the vertical and horizontal plane. For particles in the period of time when their movements coincide with the direction of propagation of the wave front, the first part of the condition is satisfied, i.e. the signs of the signals along the three components will be positive, and in the period of time when the movement of particles in the wave is opposite to the direction of propagation of the P-wave, the second part of the condition is satisfied, i.e. signs of signals along the same axes will be negative, but they have the same signs.

Комбинация знаков может быть любой, в зависимости от взаимного расположения сейсмоисточника, сейсмометра и от выбранного направления его измерительных осей. The combination of signs can be any, depending on the relative position of the seismic source, the seismometer and the selected direction of its measuring axes.

С выходов трехкомпонентного сейсмометра снимают квазисинусоидальные электрические сигналы, соответствующие исследуемым колебаниям. Сигналы UX, UY, UZ с выхода блока 1 исходной информации коррелированы между собой во времени для Р-, S- и Lg-волн, степень их корреляции определяется степенью линейности поляризации волн.From the outputs of a three-component seismometer, quasi-sinusoidal electrical signals corresponding to the studied vibrations are recorded. The signals U X , U Y , U Z from the output of block 1 of the initial information are correlated with each other in time for P, S, and Lg waves, the degree of their correlation is determined by the degree of linearity of the polarization of the waves.

Сигналы UX, UY, UZ, содержащие исследуемые колебания разных типов волн, фильтруют первой тройкой фильтров 2-1 - 2-3, выделяя частотный диапазон, соответствующий сигналам Р-волн, и фильтруют второй тройкой фильтров 2-4 - 2-6, выделяя частотный диапазон, соответствующий сигналам S-волн или Lg-волн. После этого на выходе первой тройки фильтров получают первую тройку дополнительных сигналов Uf1X, Uf1Y, Uf1Z, а на выходе второй тройки - вторую тройку дополнительных сигналов Uf2X, Uf2Y, Uf2Z. После этого анализируют знаки соответствующих троек сформированных дополнительных сигналов в каждый момент времени и по управляющим сигналам с выходов формирователей 4-1, 4-2 управляющих импульсов формируют соответственно третью и четвертую тройки дополнительных сигналов.Signals U X , U Y , U Z containing the studied vibrations of different types of waves are filtered by the first three filters 2-1 - 2-3, highlighting the frequency range corresponding to the P-wave signals, and filtered by the second three filters 2-4 - 2- 6, highlighting the frequency range corresponding to the signals of S-waves or Lg-waves. After that, at the output of the first three filters receive the first three additional signals U f1X , U f1Y , U f1Z , and at the output of the second three - the second three additional signals U f2X , U f2Y , U f2Z . After that, the signs of the corresponding triples of the generated additional signals are analyzed at each moment of time, and the third and fourth triples of additional signals are formed respectively by the control signals from the outputs of the shapers 4-1, 4-2 of the control pulses.

При формировании третьей тройки дополнительных сигналов Uf3X, Uf3Y, Uf3Z и четвертой тройки дополнительных сигналов Uf4X, Uf4Y, Uf4Z их значения будут равны, соответственно Uf3X=Uf1X, Uf3Y=Uf1Y, Uf3Z=Uf1Z и Uf4X=Uf2X, Uf4Y=Uf2Y, Uf4Z=Uf2Z в те моменты времени, когда знаки сигналов Uf1X, Uf1Y, Uf1Z и Uf2X, Uf2Y, Uf2Z будут совпадать с выбранной комбинацией знаков. А в те моменты времени, когда знак хотя бы одного из анализируемых сигналов соответствующей тройки не совпадает со знаком другого анализируемого сигнала своей тройки, т.е. не выполняется условие выбранной комбинации знаков, то Uf3X=-Uf1X, Uf3Y=-Uf1Y, Uf3Z=-Uf1Z. После этого формируют еще шесть сигналов, равных полусуммам и полуразностям сформированных дополнительных сигналов
(Uf1X+Uf3X)/2; (Uf1Y+Uf3X)/2;
(Uf1Z+Uf3Z)/2;
(1)
(Uf2X-Uf4X)/2; (Uf2Y-Uf4Y)/2;
(Uf2Z-Uf4Z)/2.
When forming the third three additional signals U f3X , U f3Y , U f3Z and the fourth three additional signals U f4X , U f4Y , U f4Z, their values will be equal, respectively, U f3X = U f1X , U f3Y = U f1Y , U f3Z = U f1Z and U f4X = U f2X , U f4Y = U f2Y, U f4Z = U f2Z at those times when the signs of the signals U f1X , U f1Y , U f1Z and U f2X , U f2Y , U f2Z will coincide with the selected combination of signs. And at those times when the sign of at least one of the analyzed signals of the corresponding triple does not coincide with the sign of the other analyzed signal of its triple, i.e. if the condition for the chosen combination of signs is not satisfied, then U f3X = -U f1X, U f3Y = -U f1Y , U f3Z = -U f1Z . After that, six more signals are generated equal to the half-sums and half-differences of the generated additional signals
(U f1X + U f3X ) / 2; (U f1Y + U f3X ) / 2;
(U f1Z + U f3Z ) / 2;
(1)
(U f2X -U f4X ) / 2; (U f2Y -U f4Y ) / 2;
(U f2Z -U f4Z ) / 2.

Р-волны поляризованы в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением распространения сейсмической волны, а движение частиц в S-волне или Lg-волне происходит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения фронта волны. P-waves are polarized in a vertical plane coinciding with the direction of propagation of the seismic wave, and the movement of particles in the S-wave or Lg-wave occurs in a plane perpendicular to the direction of propagation of the wave front.

Так как условие комбинации знаков для примера было выбрано в соответствии с движением частиц в Р-волне, то сигналы полусумм в выражении (1) будут соответствовать компонентам полного вектора Р-волны, а сигналы полуразностей напряжений в выражении (1) будут соответствовать компонентам полного вектора S-волн или Lg-волны. Since the condition of the combination of signs for the example was chosen in accordance with the movement of particles in the P-wave, the half-sum signals in expression (1) will correspond to the components of the full P-wave vector, and the signals of the half-differences of stresses in expression (1) will correspond to the components of the full vector S-waves or Lg-waves.

Если выбрать комбинацию знаков в соответствии с движением частиц в S- или Lg-волне, то при суммировании дополнительных сигналов выделялись бы компоненты S- или Lg-волны, а при вычитании сигналов - компоненты Р-волны. If we choose a combination of signs in accordance with the motion of particles in the S- or Lg-wave, then when adding additional signals, the components of the S- or Lg-wave would be highlighted, and when subtracting the signals, the components of the P-wave would be highlighted.

Выходные сигналы полусумм и полуразностей в дальнейшем дополнительно фильтруют по частоте. The output signals of half-sums and half-differences are further further filtered by frequency.

Устройство, приведенное на фиг.1, реализует вариант, когда в комбинации знаков для первой части условия все знаки положительные, а в комбинации для второй части условия все знаки отрицательные. The device shown in figure 1, implements the option when in the combination of signs for the first part of the condition all signs are positive, and in combination for the second part of the condition all signs are negative.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На трех выходах блока 1 исходной информации формируются три электрических напряжения UX, UY, UZ, которые поступают на первую и вторую тройки фильтров 2-1 - 2-6, на выходе первой тройки получается первая тройка фильтрованных дополнительных сигналов-напряжений Uf1X, Uf1Y, Uf1Z, а на выходе второй тройки фильтров получают напряжения, соответствующие второй тройке фильтрованных дополнительных сигналов Uf2X, Uf2Y, Uf2Z, отличающихся верхней граничной частотой. Напряжения, соответствующие первой и второй тройкам дополнительных сигналов поступают соответственно на три входа первого и второго коммутаторов знака 3-1 и 3-2. Эти сигналы пропорциональны входному сейсмическому воздействию, например скорости колебания грунта по соответствующей измерительной оси трехкомпонентного блока 1 исходной информации. На управляющие входы первого и второго коммутаторов знака 3-1 и 3-2 поступают управляющие сигналы логических "1" или "0" с выходов первого и второго формирователей 4-1 и 4-2 управляющих импульсов соответственно, которые формируются следующим образом.Three electrical voltages U X , U Y , U Z are generated at the three outputs of the source information block 1, which are supplied to the first and second three of filters 2-1 - 2-6, and the first three of the filtered additional voltage signals U f1X are obtained at the output of the first three , U f1Y , U f1Z , and at the output of the second triple of filters, voltages corresponding to the second triple of filtered additional signals U f2X , U f2Y , U f2Z differ in the upper cutoff frequency. The voltages corresponding to the first and second triples of additional signals are supplied respectively to the three inputs of the first and second switches of the sign 3-1 and 3-2. These signals are proportional to the input seismic effect, for example, the speed of soil vibrations along the corresponding measuring axis of the three-component block 1 of the source information. The control inputs of the first and second switches of the sign 3-1 and 3-2 receive control signals of logical "1" or "0" from the outputs of the first and second drivers 4-1 and 4-2 of the control pulses, respectively, which are formed as follows.

Отфильтрованные напряжения Uf1X, Uf1Y, Uf1Z поступают на входы первого формирователя 4-1 управляющих импульсов и на его выходе формируются сигналы логической "1", если на его входах напряжения одного знака, или формируется сигнал логического "0", если на его входах хотя бы один сигнал имеет противоположный знак по сравнению с другими входными напряжениями.The filtered voltages U f1X , U f1Y , U f1Z are supplied to the inputs of the first driver 4-1 of the control pulses and logical “1” signals are generated at its output if the voltage of the same sign is at its inputs, or a logical “0” signal is generated if at least one signal has the opposite sign compared to other input voltages.

В зависимости от выбранного управляющего сигнала - логический "0" или логическая "1" - в первом коммутаторе знака 3-1, когда условие комбинации знаков удовлетворяется, на его выходах формируются дополнительные сигналы Uf3X= Uf1X, Uf3Y=Uf1Y, Uf3Z+Uf1Z, а когда не удовлетворяются условия выбранной комбинации знаков, то на его выходах формируются сигналы Uf3X=-Uf1X, Uf3Y=-Uf1Y, Uf3Z=-Uf1Z.Depending on the selected control signal - logical "0" or logical "1" - in the first switch of sign 3-1, when the condition of the combination of signs is satisfied, additional signals U f3X = U f1X , U f3Y = U f1Y , U are generated at its outputs f3Z + U f1Z , and when the conditions of the selected combination of signs are not satisfied, then signals U f3X = -U f1X , U f3Y = -U f1Y , U f3Z = -U f1Z are generated at its outputs.

Отфильтрованные напряжения Uf2X, Uf2Y, Uf2Z поступают на входы второго формирователя 4-2 управляющих импульсов и на его выходе формируются сигналы логической "1", если на его входах напряжения одного знака, или формируется сигнал логического "0", если на его входах хотя бы один сигнал имеет противоположный знак по сравнению с другими входными напряжениями.The filtered voltages U f2X , U f2Y , U f2Z go to the inputs of the second driver 4-2 control pulses and the output signals are logical "1", if the voltage is of the same sign at its inputs, or a logical signal "0" is formed if at least one signal has the opposite sign compared to other input voltages.

В зависимости от выбранного управляющего сигнала - логического "0" или логической "1" - во втором коммутаторе знака 3-2, когда условие комбинации знаков удовлетворяется, на его выходах формируются дополнительные сигналы Uf4X= Uf2X, Uf4Y=Uf2Y, Uf4Z=Uf2Z, а когда не удовлетворяются условия выбранной комбинации знаков, то на его выходах формируются сигналы Uf4X=-Uf2X, Uf4Y=-Uf2Y, Uf4Z=-Uf2Z.Depending on the selected control signal - logical "0" or logical "1" - in the second switch of sign 3-2, when the condition of the combination of signs is satisfied, additional signals U f4X = U f2X , U f4Y = U f2Y , U are generated at its outputs f4Z = U f2Z , and when the conditions of the selected combination of signs are not satisfied, then signals U f4X = -U f2X , U f4Y = -U f2Y , U f4Z = -U f2Z are generated at its outputs.

Каждая пара сигналов: Uf1X, Uf3X; Uf1Y, Uf3Y; Uf1Z, Uf3Z с одноименных входа и выхода коммутатора знака 3-1 поступает на два входа сумматоров 5-1 - 5-3 соответственно, а каждая паpа сигналов Uf2X, Uf4X; Uf2Y, Uf4Y; Uf2Z, Uf4Z с одноименных входа и выхода коммутатора 3-2 поступает на два входа вычитателей 6-1 - 6-3 соответственно. Сумматоры и вычитатели имеют коэффициенты передачи Кi=0,5. На их выходах формируются соответственно полусуммы и полуразности дополнительных сигналов: (Uf1i+Uf3i)/2 и (Uf2i - Uf4i)/2, где i - соответствующий индекс компоненты.Each pair of signals: U f1X , U f3X ; U f1Y , U f3Y ; U f1Z , U f3Z from the input and output of the switch of the sign 3-1 of the same name goes to the two inputs of the adders 5-1 - 5-3, respectively, and each pair of signals U f2X , U f4X ; U f2Y , U f4Y ; U f2Z , U f4Z from the input and output of the switch 3-2 of the same name goes to the two inputs of the subtractors 6-1 - 6-3, respectively. Adders and subtractors have transmission coefficients K i = 0.5. Half-sums and half-differences of additional signals are formed at their outputs, respectively: (U f1i + U f3i ) / 2 and (U f2i - U f4i ) / 2, where i is the corresponding index of the component.

Для выбранного условия комбинации знаков в соответствии с характеристикой Р-волны на выходе сумматоров 5i будут выделяться сигналы, определяющие компоненты Р-волны, а на выходе вычитателей 6i - сигналы, определяющие компоненты S-волны. For the selected condition of the combination of signs in accordance with the characteristic of the P-wave, the signals determining the components of the P-wave will be allocated at the output of the adders 5i, and the signals defining the components of the S-wave will be output at the output of the subtractors 6i.

Устройство имеет высокое быстродействие, так как измерение сигналов и последующая обработка непосредственно электрических аналогов сигналов для определения компонент векторов проводится в реальном масштабе времени. Погрешность определения компонент векторов Р- и S-волн ниже, чем в прототипе, так как анализ сигналов производят в оптимальном для каждого типа волн частотном диапазоне в каждый момент времени по трем компонентам. Обработка реальных сейсмических сигналов, проведенная с помощью предлагаемого устройства, подтвердила эффективность устройства и уменьшение погрешности определения компонент полного вектора исследуемых колебаний. The device has a high speed, since the measurement of signals and the subsequent processing of directly electrical analogs of the signals to determine the components of the vectors is carried out in real time. The error in determining the components of the vectors of P- and S-waves is lower than in the prototype, since the analysis of the signals is carried out in the optimal frequency range for each type of wave at each moment in time for three components. Processing of real seismic signals using the proposed device, confirmed the effectiveness of the device and the reduction of the error in determining the components of the full vector of the studied oscillations.

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ при выделении P- и S-волн или P- и Lg-волн по известному направлению на источник сигналов, содержащее блок исходной информации, первый коммутатор знака, два двухвходовых сумматора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены шесть фильтров, второй коммутатор знака, два формирователя управляющих импульсов, третий двухвходовый сумматор, три двухвходовых вычитателя, а блок исходной информации выполнен в виде трехкомпонентного сейсмометра, измерительные оси которого ортогональны, при этом входы первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого фильтров соединены между собой и подключены к трем выходам блока исходной информации, входы первого коммутатора знака параллельно соединены с соответствующими входами первого формирователя управляющих импульсов, а входы второго коммутатора знака параллельно соединены с соответствующими входами второго формирователя управляющих импульсов, при этом выходы первого и второго формирователей управляющих импульсов соответственно соединены с четвертыми входами первого и второго коммутаторов знака, выходы первого, второго и третьего фильтров соединены соответственно с входами первого коммутатора знака, которые соединены также с первыми входами сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого коммутатора знака, а выходы четвертого, пятого и шестого фильтров - соответственно с входами второго коммутатора знаков, которые соединены также с первыми входами вычитателей, вторые входы которых соединены соответственно с выходами второго коммутатора знака, при этом выходы сумматоров и вычитателей являются выходами полного вектора P- и S-волн. 1. DEVICE FOR PROCESSING SEISMIC SIGNALS when extracting P- and S-waves or P- and Lg-waves in a known direction to a signal source containing a source information block, a first sign switch, two two-input adders, characterized in that six are additionally introduced into it filters, a second sign switcher, two control pulse shapers, a third two-input adder, three two-input subtracters, and the source information block is made in the form of a three-component seismometer, the measuring axes of which are orthogonal, while The odes of the first and fourth, second, fifth, third and sixth filters are interconnected and connected to the three outputs of the source information block, the inputs of the first sign switch are parallel connected to the corresponding inputs of the first control pulse shaper, and the inputs of the second sign switch are parallel connected to the corresponding inputs of the second shaper control pulses, while the outputs of the first and second shapers of control pulses are respectively connected to the fourth inputs of the first and second of the first sign switch, the outputs of the first, second and third filters are connected respectively to the inputs of the first sign switch, which are also connected to the first inputs of the adders, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first sign switch, and the outputs of the fourth, fifth and sixth filters, respectively, to the inputs the second sign switch, which are also connected to the first inputs of the subtracters, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the second sign switch, while the outputs of the adders and itateley are the outputs of the full vector of P- and S-waves. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коммутатор знака содержит три управляемых усилителя, первые входы которых подключены к трем соответствующим входам коммутатора знака, четвертый вход которого соединен с вторыми входами управляемых усилителей, выходы которых подключены к трем соответствующим выходам коммутатора знака. 2. The device according to claim 1, characterized in that the switch sign contains three controlled amplifiers, the first inputs of which are connected to the three corresponding inputs of the switch sign, the fourth input of which is connected to the second inputs of the controlled amplifiers, the outputs of which are connected to three corresponding outputs of the switch sign. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь управляющих импульсов содержит три усилителя-ограничителя, входы которых подключены к соответствующим входам формирователя управляющих импульсов, пять цифровых элементов НЕ, два элемента И - НЕ и элемент ИЛИ - НЕ, при этом попарно соединенные три входа первого элемента И - НЕ и три выхода усилителей-ограничителей (компараторов) подключены к входам первых трех элементов НЕ, выходы которых подключены к трем входам второго элемента И - НЕ, выходы элементов И - НЕ попарно соединены с входами четвертого и пятого элементов НЕ, выходы которых подключены к элементу ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов. 3. The device according to claim 1, characterized in that the control pulse shaper comprises three limiter amplifiers, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the control pulse shaper, five digital elements NOT, two AND elements and NOT, or NOT, pairwise the connected three inputs of the first element AND are NOT and the three outputs of the amplifier-limiters (comparators) are connected to the inputs of the first three elements NOT, the outputs of which are connected to the three inputs of the second element AND are NOT, the outputs of the elements AND are NOT pairwise connected to the inputs fourth and fifth elements NO, the outputs of which are connected to an OR - NOT, the output of which is connected to the output of the control pulses.
SU5060935 1992-06-30 1992-06-30 Device for processing seismic signals RU2018882C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060935 RU2018882C1 (en) 1992-06-30 1992-06-30 Device for processing seismic signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5060935 RU2018882C1 (en) 1992-06-30 1992-06-30 Device for processing seismic signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018882C1 true RU2018882C1 (en) 1994-08-30

Family

ID=21612641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5060935 RU2018882C1 (en) 1992-06-30 1992-06-30 Device for processing seismic signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018882C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 4813029, кл. G 01V 1/18, 1990. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1157495, кл. G 01V 1/28, 1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kanasewich et al. Nth-root stack nonlinear multichannel filter
Kennett Seismic waves in a stratified half space—II. Theoretical seismograms
Treitel et al. Linear inverse theory and deconvolution
Asudeh Seismic structure of Iran from surface and body wave data
Scott et al. Parametric decomposition of offset VSP wave fields
EP1051644B1 (en) Geophone for the study of elastic wave phenomena
US3039094A (en) Digital phasing apparatus
RU2018882C1 (en) Device for processing seismic signals
Kind Observations of sPn from Swabian Alb earthquakes at the GRF array
RU2050010C1 (en) Equipment for detection and extraction of seismic signals of p- and s-waves along known direction to source
Garmany The recovery of true particle motion from three‐component ocean bottom seismometer data
Vavryčuk Exact elastodynamic Green functions for simple types of anisotropy derived from higher-order ray theory
RU2018883C1 (en) Device for treatment of seismic signals
RU2061247C1 (en) Device for detection of seismic signals of longitudinal and transversal waves caused by source which has known position
RU2050011C1 (en) Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source
RU1817856C (en) Device for processing seismic signals at separation of p and s waves when direction to signal source is known
US20090052279A1 (en) Method and system for determining azimuth parameters for seismic data processing
Ward et al. Phase encoding of vibroseis signals for simultaneous multisource acquisition
Zheng et al. Polarization filter: Design and testing
Stewart et al. Seismic P-waves from Novaya Zemlya explosions: seeing double!
Iversen Ray systems for propagation of seismic isochrons. Part I: Isochron rays
Igel et al. Gradient inversion of marine seismic reflection data: parameterization and geometrical spreading
Anstey A reply by Nigel Anstey
Gurcan Seismic Wave Recording by 2S-Seismographs
SU684478A1 (en) Polarization-type seismic analyzer