RU2050011C1 - Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source - Google Patents

Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source Download PDF

Info

Publication number
RU2050011C1
RU2050011C1 RU93029133A RU93029133A RU2050011C1 RU 2050011 C1 RU2050011 C1 RU 2050011C1 RU 93029133 A RU93029133 A RU 93029133A RU 93029133 A RU93029133 A RU 93029133A RU 2050011 C1 RU2050011 C1 RU 2050011C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
output
outputs
signals
phase
Prior art date
Application number
RU93029133A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93029133A (en
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 RU93029133A priority Critical patent/RU2050011C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2050011C1 publication Critical patent/RU2050011C1/en
Publication of RU93029133A publication Critical patent/RU93029133A/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: signals of two horizontal and vertical channels of seismometer are filtered. Filtered signal of vertical channel is shifted in phase through n/2 to lead and additional signal of vertical channel is generated which signs are analyzed simultaneously with signs of filtered signals of horizontal channels at each time moment and compared with selected combination of signs taking into account direction of source relative to direction of axes. Linearly polarized signals are extracted. After this extracted signal of vertical channel is shifted in phase through n/2 to lag. Device includes three-component unit of initial information, former of controlling pulses, three keys, three filters and two phase inverters. EFFECT: enhanced authenticity of extraction of seismic signal of Rayleigh waves. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сейсмологии, конкретно к устройствам о работки сейсмических сигналов, которые осуществляют выделение поверхностных рэлеевских волн при обеспечении требований высокой эффективности выделения, быстродействия и простоты реализации. Такие требования предъявляются к устройствам для проведений сейсмических наблюдений в полевых условиях при различных геофизических работах. The invention relates to seismology, specifically to devices for processing seismic signals that perform the extraction of surface Rayleigh waves while ensuring the requirements of high extraction efficiency, speed and ease of implementation. Such requirements are imposed on devices for conducting seismic observations in the field during various geophysical operations.

Известно устройство, в соответствии с которым каждая горизонтальная компонента движения умножается с обращением фаз на П/2 на вертикальную и два результирующих произведения изображаются как вектор. Таким образом на выходе системы накапливаются сигналы в течение всего времени прохождения волны, для которой компоненты Н и V смещены относительно друг друга по фазе на П/2 (в том числе и волны Рэлея). A device is known in accordance with which each horizontal component of the movement is multiplied with phase reversal by P / 2 by vertical and the two resulting products are depicted as a vector. Thus, signals are accumulated at the output of the system during the entire time the wave propagates, for which the H and V components are phase shifted relative to each other by P / 2 (including Rayleigh waves).

Недостатками являются необходимость векторного умножения сигналов, что снижает точность, и наличие случайных составляющих Н и V компонент, имеющих сдвиг фаз П/2. The disadvantages are the need for vector signal multiplication, which reduces accuracy, and the presence of random components H and V components having a phase shift P / 2.

Известно другое устройство, содержащее узкополосные фильтры и блоки измерения фазовых соотношений между сигналами, в котором производят последовательную фильтрацию ортогональных составляющих колебаний, получают практически синусоидальные колебания с частотной, соответствующей резонансной частоте фильтра. Для линейно-поляризованных колебаний сигналы на выходе будут синфазны и отличаться только амплитудами. Для эллиптически-поляризованных волн, таких, как волны Рэлея с характерным фазовым сдвигом П/2, на выходе того же фильтра будет наблюдаться сдвиг, зависящий от резонансной частоты фильтра. Такой линейно-фазовый фильтр является по существу сверткой двухканального скоростного и узкополосного фильтра. Another device is known that contains narrow-band filters and units for measuring the phase relations between signals, in which the orthogonal components of the oscillations are sequentially filtered, practically sinusoidal oscillations with a frequency corresponding to the resonant filter frequency are obtained. For linearly polarized oscillations, the output signals will be in phase and differ only in amplitudes. For elliptically polarized waves, such as Rayleigh waves with a characteristic P / 2 phase shift, a shift will be observed at the output of the same filter, depending on the resonant frequency of the filter. Such a line-phase filter is essentially a convolution of a two-channel high-speed and narrow-band filter.

Устройство имеет недостаток, потому что использование резонансных фильтров накладывает жесткие требования на идентичность их характеристик, кроме этого резонансные фильтры будут вносить искажения по амплитуде и фазе, что снижает точность при обработке результатов в реальном масштабе времени. The device has a drawback, because the use of resonant filters imposes strict requirements on the identity of their characteristics, in addition, resonant filters will introduce distortions in amplitude and phase, which reduces accuracy when processing results in real time.

Известно другое устройство для обработки многокомпонентных сигналов [1] которое 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. There is another device for processing multicomponent signals [1] which contains an initial information block, a sign switch, four amplifiers, a coding block, 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 block information, the fourth and fifth outputs of which are connected, respectively, with the first inputs of the registration and coding units, the output of the latter is connected to the control inputs of the adders, the inputs of which are black Without amplifiers connected to the corresponding outputs of the switch sign.

Устройство довольно сложное. Реальные сейсмические сигналы различных типов волн имеют несколько отличный друг от друга частотный диапазон. Поэтому точность несколько ограничена. Отсутствует возможность выделения сигналов поверхностных волн. The device is quite complicated. Real seismic signals of various types of waves have a slightly different frequency range from each other. Therefore, accuracy is somewhat limited. There is no possibility of isolating surface wave signals.

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

Устройство обработки сейсмических сигналов при выделении сейсмических сигналов различных типов волн по известному направлению на источник содержит блок исходной информации в виде трехкомпонентного сейсмометра, трех двухвходовых сумматоров и вычитателей, коммутатор знака, формирователь управляющих импульсов, причем три входа коммутатора знака и формирователя управляющих импульсов попарно соединены и подключены, соответственно, к трем выходам блока исходной информации, выход формирователя управляющих импульсов соединен с четвертым (управляющим) входом коммутатора знака, причем параллельно соединенные входы каждого звена сумматоров и вычитателей соединены с одноименными выходами блока исходной информации и коммутатора знака, при этом три выхода и три выхода вычитателей являются выходами устройства. A device for processing seismic signals when seismic signals of various types of waves are separated in a known direction to the source contains a block of initial information in the form of a three-component seismometer, three two-input adders and subtracters, a sign switch, a driver pulse generator, the three inputs of a sign switch and a driver pulse generator connected in pairs and connected, respectively, to the three outputs of the source information block, the output of the control pulse generator is connected from the fourth (Control) input of the sign switch are connected in parallel with the inputs of each level adders and subtracters coupled with similar outputs input information unit and the switch mark, the three outlets and three outputs are the outputs of subtractors device.

Устройство эффективно работает при выделении сейсмических сигналов Р и S волн, однако не выделяет сигналы поверхностных рэлеевских типов волн. The device works effectively when seismic signals of P and S waves are extracted, however, it does not emit signals of surface Rayleigh wave types.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей при увеличении точности и упрощении конструкции. The technical result of the invention is the expansion of functionality while increasing accuracy and simplifying the design.

Технический результат в устройстве для выделения сейсмических сигналов рэлеевских волн при известном направлении на источник, содержащем блок исходной информации в виде трехкомпонентного сейсмометра и формирователя управляющих импульсов, достигается тем, что в него дополнительно введены три фильтра, два фазовращателя и три ключа, причем выходы блока исходной информации соединены с входами трех фильтров, выход третьего фильтра подключен к входу первого фазовращателя, выход которого и выходы первого и второго фильтров подключены к соответствующим входам ключей, выходы каждого из которых попарно соединены с соответствующими входами формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с вторыми (управляющими) входами ключей, при этом выход третьего ключа подключен к входу второго фазовращателя, а выходы первого и второго ключей и второго фазовращателя являются выходами полного вектора рэлеевских волн; формирователь управляющих импульсов содержит три усилителя-ограничителя, входы которых подключены к соответствующим входам формирователя управляющих импульсов, пять 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 technical result in a device for separating seismic signals of Rayleigh waves with a known direction to a source containing a block of initial information in the form of a three-component seismometer and a control pulse shaper is achieved by adding three filters, two phase shifters and three keys, the outputs of the source block information are connected to the inputs of three filters, the output of the third filter is connected to the input of the first phase shifter, the output of which and the outputs of the first and second filters are connected to corresponding key inputs, the outputs of each of which are paired with the corresponding inputs of the control pulse generator, the output of which is connected to the second (control) inputs of the keys, while the output of the third key is connected to the input of the second phase shifter, and the outputs of the first and second keys and second phase shifter are outputs the full vector of Rayleigh waves; the control pulse shaper contains three limiter amplifiers, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the control pulse shaper, five NOT elements, two AND-NOT elements and an OR-NOT element, while three inputs of the first AND-NOT element and three amplifier outputs are paired limiters (comparators) are connected to the inputs of the first three NOT elements, the outputs of which are connected to the three inputs of the second AND-NOT element, the outputs of the AND elements are pairwise connected to the inputs of the fourth and fifth NOT elements, the outputs of which are connected are connected to the OR-NOT element, the output of which is connected to the output of the control pulse shaper.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства. Figure 1 presents the functional diagram of the device.

Устройство содержит трехкомпонентный блок 1 исходной информации; фильтры 2-1, 2-2, 2-3; формирователь 3 управляющих импульсов; ключи 4-1, 4-2, 4-3; два фазовращателя 5, 6. The device contains a three-component block 1 of the source information; filters 2-1, 2-2, 2-3; shaper 3 control pulses; keys 4-1, 4-2, 4-3; two phase shifters 5, 6.

Блоки в устройстве обработки сейсмических сигналов соединены следующим образом. Блок 1 исходной информации представляет собой трехкомпонентный сейсмометр, измерительные оси которых ортогональны между собой. Три выхода (по измерительным осям Х,Y,Z) блока 1 исходной информации подключены, соответственно, к трем входам фильтров 2-1-2-3. Одноименные три входа формирователя 3 управляющих импульсов и входы ключей 4-1, 4-2, 4-3 попарно соединены между собой. Выход формирователя 3 управляющих импульсов соединен со вторыми (управляющими) входами ключей 4-1, 4-2, 4-3. Выход третьего фильтра 2-3 соединен с входом первого фазовращателя 5. Два выхода первого 2-1 и второго 2-2 фильтров, а также выход первого фазовращателя 5 соединены соответственно с тремя входами формирователя 3 управляющих импульсов. Выход третьего ключа 4-3 соединен с входом второго фазовращателя 6. Два выхода ключей 4-1, 4-2 и выход второго фазовращателя 6 являются соответственно выходами устройства двух горизонтальных и вертикальной компонент полного вектора колебаний рэлеевских волн. The blocks in the device for processing seismic signals are connected as follows. Block 1 of the initial information is a three-component seismometer, the measuring axes of which are orthogonal to each other. Three outputs (along the measuring axes X, Y, Z) of the unit 1 of the initial information are connected, respectively, to the three inputs of the filters 2-1-2-3. The three inputs of the shaper 3 of the control pulses of the same name and the inputs of the keys 4-1, 4-2, 4-3 are interconnected in pairs. The output of the driver 3 of the control pulses is connected to the second (control) inputs of the keys 4-1, 4-2, 4-3. The output of the third filter 2-3 is connected to the input of the first phase shifter 5. The two outputs of the first 2-1 and second 2-2 filters, as well as the output of the first phase shifter 5 are connected respectively to the three inputs of the driver 3 of the control pulses. The output of the third key 4-3 is connected to the input of the second phase shifter 6. The two outputs of the keys 4-1, 4-2 and the output of the second phase shifter 6 are respectively the outputs of the device of two horizontal and vertical components of the full oscillation vector of Rayleigh waves.

Блок-схема формирователя 3 управляющих импульсов представлена на фиг.2. Формирователь 3 управляющих импульсов содержит три усилителя-ограничителя 7-1, 7-2, 7-3 (компаратора), первый, второй, третий элементы НЕ 8-1, 8-2, 8-3, первый и второй элементы И-НЕ 9-1, 9-2, четвертый и пятый элементы НЕ 10-1, 10-2 и элемент ИЛИ-НЕ 11. Входы усилителей-ограничителей 7-1, 7-2, 7-3 соединены с соответствующими входами формирователя 3 управляющих импульсов. Выходы усилителей-ограничителей 7-1, 7-2, 7-3 (компараторов) подключены соответственно к трем входам первого элемента И-НЕ 9-1 и к входам трех первых элементов НЕ 8-1, 8-2, 8-3, выходы которых подключены к трем входам второго элемента И-НЕ 9-2. Выходы элементов И-НЕ 9-1, 9-2 соответственно соединены с входами четвертого и пятого элементов НЕ 10-1, 10-2. Выходы этих элементов НЕ 10-1 и 10-2 подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 11, выход которого соединен с выходом формирователя 3 управляющих импульсов. The block diagram of the shaper 3 of the control pulses is presented in figure 2. Shaper 3 control pulses contains three amplifier limiter 7-1, 7-2, 7-3 (comparator), the first, second, third elements NOT 8-1, 8-2, 8-3, the first and second elements AND 9-1, 9-2, the fourth and fifth elements are NOT 10-1, 10-2 and the element is NOT 11. The inputs of the amplifier-limiters 7-1, 7-2, 7-3 are connected to the corresponding inputs of the driver 3 of the control pulses . The outputs of the amplifier limiters 7-1, 7-2, 7-3 (comparators) are connected respectively to the three inputs of the first element AND-NOT 9-1 and to the inputs of the first three elements NOT 8-1, 8-2, 8-3, the outputs of which are connected to the three inputs of the second element AND-NOT 9-2. The outputs of the elements AND 9.1, 9-2, respectively, are connected to the inputs of the fourth and fifth elements NOT 10-1, 10-2. The outputs of these elements are NOT 10-1 and 10-2 connected to the inputs of the element OR NOT 11, the output of which is connected to the output of the shaper 3 control pulses.

Сущность работы устройства для выделения сейсмических сигналов рэлеевских волн при известном направлении на источник заключается в следующем. The essence of the device for separating seismic signals of Rayleigh waves with a known direction to the source is as follows.

Измерительные оси трехкомпонентного сейсмометра блока 1 исходной информации располагают по осям декартовых координат Х,Y,Z, которые в пространстве ориентированы, к примеру, 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 the initial information block 1 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, R-волна поляризована в вертикальной плоскости по направлению к сейсмоприемнику, а ее полный вектор имеет проекции на вертикаль и горизонтальную плоскость, которые имеют между собой фазовый сдвиг П/2. Если сигнал вертикальной компоненты сдвинуть по фазе в сторону опережения на П/2, то сигналы трех компонент вектора окажутся линейно-поляризованы, и для них можно использовать способ выделения сигналов, соответствующих Р-волнам. Для частиц в период времени, когда их движения совпадают с направлением распространения фронта волны, знаки сигналов по трем компонентам будут положительны, а в период времени, когда движение частиц в волне противоположно направлению распространения Р-волны, знаки сигналов по этим же осям будут также одинаковые, но отрицательные. Consider the option when the seismic source is located, for example, in the direction of the third quadrant relative to the seismometer, the R-wave is polarized in a vertical plane towards the seismic receiver, and its full vector has projections onto the vertical and horizontal plane, which have a P / 2 phase shift between them. If the signal of the vertical component is phase shifted in the direction of leading by P / 2, then the signals of the three components of the vector will be linearly polarized, and for them you can use the method of separation of signals corresponding to P-waves. For particles in the period of time when their movements coincide with the direction of propagation of the wave front, 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 signs of the signals along the same axes will also be the same but negative.

С выходов трехкомпонентного сейсмометра снимают квазисинусоидальные электрические сигналы в широком частотном диапазоне, содержащие сигналы Р-, S-, Lg-, R-волн. Фильтрация сигналов Uх, Uy, Uz с выхода блока 1 исходной информации при помощи фильтров обусловлена тем, что поверхностные рэлеевские волны ниже по частоте, чем Р, S и Lg-волны, а амплитуды рэлеевских волн часто значительно меньше амплитуд других типов волн при регистрации скорости колебания грунта. Quasi-sinusoidal electrical signals are recorded from the outputs of a three-component seismometer in a wide frequency range, containing P-, S-, Lg-, R-wave signals. The filtering of the signals Ux, Uy, Uz from the output of block 1 of the initial information using filters is due to the fact that surface Rayleigh waves are lower in frequency than P, S, and Lg waves, and the amplitudes of Rayleigh waves are often much smaller than the amplitudes of other types of waves when recording speed ground vibrations.

Сигналы Uх, Uy, Uz по двум горизонтальным и вертикальному каналам, содержащие исследуемые колебания разных типов волн, фильтруют фильтрами 2-1 2-3, выделяя частотный диапазон, соответствующий сигналам R-волн. После этого на выходе этих фильтров 2-1 2-3 получают первый, второй, третий формированные сигналы Uf1х, Uf1y, Uf1z. Отфильтрованный сигнал вертикальной компоненты Uf1z сдвигают по фазе в сторону опережения на П/2 с помощью первого фазовращателя 5 и на его выходе получают четвертый фильтрованный сигнал Uf2z. После этого анализируют знаки первого, второго, четвертого фильтрованных сигналов Uf1х, Uf1y, Uf2z в формирователе 3 управляющих импульсов в каждый момент времени, и формируют на его выходе управляющие сигналы U3. С выхода формирователя 3 управляющих импульсов эти сигналы поступают на вторые (управляющие) входы ключей 4-1, 4-2,4-3. Логические сигналы управления с выхода формирователя 3 управляющих импульсов открывают ключи 4-1, 4-2, 4-3 тогда, когда анализируемые знаки сигналов совпадают, то есть удовлетворяются условия выделения линейно-поляризованных сигналов Р-волн, которые имитируются при сдвиге фаз на П/2 сигналов Z составляющей. Когда знаки анализируемых сигналов не совпадают, то на выходе формирователя 3 управляющих импульсов формируется логический сигнал управления, который закрывает ключи 4-1, 4-2, 4-3. The signals Uх, Uy, Uz along two horizontal and vertical channels containing the studied vibrations of different types of waves are filtered by filters 2-1 2-3, highlighting the frequency range corresponding to the signals of R-waves. After that, at the output of these filters 2-1 2-3 receive the first, second, third generated signals Uf1x, Uf1y, Uf1z. The filtered signal of the vertical component Uf1z is phase shifted in the advance direction by P / 2 using the first phase shifter 5 and the fourth filtered signal Uf2z is received at its output. After that, the signs of the first, second, and fourth filtered signals Uf1x, Uf1y, Uf2z are analyzed in the driver 3 of the control pulses at each time instant, and control signals U3 are generated at its output. From the output of the shaper 3 control pulses, these signals are fed to the second (control) inputs of the keys 4-1, 4-2,4-3. The logical control signals from the output of the driver 3 of the control pulses open the keys 4-1, 4-2, 4-3 when the analyzed signs of the signals coincide, that is, the conditions for the selection of linearly polarized P-wave signals that are simulated by phase shift by P / 2 signals of the Z component. When the signs of the analyzed signals do not match, then a logic control signal is generated at the output of the driver 3 of the control pulses, which closes the keys 4-1, 4-2, 4-3.

Таким образом, на выходах ключей 4-1, 4-2, 4-3 выделяются сигналы, в соответствии с компонентами полного вектора рэлеевской R волны, где вертикальная компонента полного вектора R волны сдвинута по фазе в сторону опережения на П/2. Чтобы восстановить истинные фазовые соотношения достаточно сдвинуть сигнал вертикального канала Z на П/2 в сторону отставания по фазе, что и делает второй фазовращатель 6, то есть сформированные выходные сигналы являются тремя компонентами полного вектора колебаний, соответствующих рэлеевской R-волне, которые можно дополнительно фильтровать по частоте. Thus, signals are allocated at the outputs of the keys 4-1, 4-2, 4-3, in accordance with the components of the full vector of the Rayleigh R wave, where the vertical component of the full vector of the R wave is phase shifted in the direction of advancing by P / 2. To restore the true phase relations, it is enough to shift the signal of the vertical channel Z by P / 2 towards the phase lag, which is what the second phase shifter 6 does, that is, the generated output signals are three components of the full oscillation vector corresponding to the Rayleigh R-wave, which can be additionally filtered in frequency.

Устройство на фиг.1 работает следующим образом. На трех выходах блока 1 исходной информации при регистрации сейсмических сигналов по двух горизонтальным и вертикальному каналам имеют три электрических напряжения Uх, Uy, Uz, которые, к примеру, пропорциональны скорости колебаний грунта. Эти напряжения поступают на входы фильтров 2-1 2-3, на выходе которых получают напряжения двух горизонтальных каналов Uf1х, Uf1y и вертикального канала Uf1z, фильтрованные в частотном диапазоне, соответствующем колебаний рэлеевских волн. Отфильтрованное напряжение вертикального канала Uf1z поступает на вход первого фазовращателя 5, на выходе которого получают напряжение Uf2z, опережающее по фазе на П/2 напряжение Uf1z. Напряжение Uf1х, Uf1y, Uf2z с выходов двух фильтров 2-1, 2-2 горизонтальных каналов и выхода первого фазовращателя 6 поступают, соответственно, на три входа ключей 4-1, 4-2, 4-3 и формирователя 3 управляющих импульсов, попарно соединенных между собой. Эти напряжения пропорциональны входному сейсмическому воздействию по соответствующей измерительной оси трехкомпонентного сейсмометра блока 1 исходной информации. На вторые (управляющие) входы ключей 4-1, 4-2, 4-3 поступают управляющие сигналы логических "1" или "0" с выхода формирователей 3 управляющих импульсов, которые формируются следующим образом. The device in figure 1 works as follows. At the three outputs of block 1 of the initial information, when registering seismic signals through two horizontal and vertical channels, they have three electric voltages Uх, Uy, Uz, which, for example, are proportional to the speed of soil vibrations. These voltages go to the inputs of filters 2-1 2-3, the output of which receives the voltages of two horizontal channels Uf1x, Uf1y and the vertical channel Uf1z, filtered in the frequency range corresponding to the oscillations of the Rayleigh waves. The filtered voltage of the vertical channel Uf1z is fed to the input of the first phase shifter 5, the output of which receives a voltage Uf2z, which is ahead of the phase voltage Uf1z by P / 2. The voltage Uf1x, Uf1y, Uf2z from the outputs of two filters 2-1, 2-2 of the horizontal channels and the output of the first phase shifter 6 are supplied, respectively, to the three inputs of the keys 4-1, 4-2, 4-3 and the driver 3 of the control pulses, in pairs interconnected. These voltages are proportional to the input seismic action along the corresponding measuring axis of the three-component seismometer of unit 1 of the initial information. The second (control) inputs of the keys 4-1, 4-2, 4-3 receive control signals of the logical "1" or "0" from the output of the shapers 3 control pulses, which are formed as follows.

Сигналы напряжения Uf1х, Uf1y, Uf2z с выходов двух фильтров 2-1, 2-2 горизонтальных каналов и выхода первого фазовращателя 5 поступают соответственно на три входа усилителей-ограничителей 7-1, 7-2, 7-3 (компараторов) и на их выходах формируются сигналы логической "1", если на их входах сигнал больше нуля, или формируется сигнал логического "0", если на их входах сигнал меньше нуля. С выходов усилителей-ограничителей (компараторов) 7-1, 7-2, 7-3 логические сигналы поступают одновременно на входы первого трехвходового логического элемента И-НЕ 9-1 и через логические элементы НЕ 8-1, 8-2, 8-3 на входы второго трехвходового логического элемента И-НЕ 9-2. Таким образом, на выходе первого элемента И-НЕ 9-1 установится логический ноль, когда все знаки анализируемых сигналов положительны; соответственно, на выходе второго элемента И-НЕ 9-2 также установится логический ноль, но уже для случая, когда все знаки отрицательны. The voltage signals Uf1x, Uf1y, Uf2z from the outputs of two filters 2-1, 2-2 of the horizontal channels and the output of the first phase shifter 5 are supplied respectively to the three inputs of limiting amplifiers 7-1, 7-2, 7-3 (comparators) and to their logic 1 signals are generated at the outputs if the signal at their inputs is greater than zero, or logic 0 signals are generated if the signal at their inputs is less than zero. From the outputs of the amplifier-limiters (comparators) 7-1, 7-2, 7-3, the logic signals are fed simultaneously to the inputs of the first three-input logic element AND-NOT 9-1 and through the logic elements NOT 8-1, 8-2, 8- 3 to the inputs of the second three-input logic element AND NOT 9-2. Thus, the output of the first AND-NOT 9-1 element is set to a logical zero when all the signs of the analyzed signals are positive; accordingly, the output of the second AND-NOT 9-2 element will also set a logical zero, but already for the case when all signs are negative.

С выходов логических элементов И-НЕ 9-1, 9-2 цифровые сигналы поступают на логические элементы НЕ 10-1, 10-2, на выходах которых устанавливаются логические единицы при соответствующей комбинации знаков входных сигналов. С выходов логических элементов НЕ 10-1, 10-2 цифровые сигналы поступают на двухвходовый логический элемент ИЛИ-НЕ 11, на выходе которого устанавливается логический ноль в моменты времени, когда выполняется условие совпадения всех знаков, и устанавливается логическая единица, когда эти условия не выполняются. From the outputs of the logical elements AND-NOT 9-1, 9-2, digital signals are fed to the logic elements NOT 10-1, 10-2, the outputs of which are set to logical units with the appropriate combination of signs of the input signals. From the outputs of logic elements NOT 10-1, 10-2, digital signals are fed to a two-input logic element OR-NOT 11, at the output of which a logical zero is set at times when the condition for the coincidence of all signs is satisfied, and a logical unit is established when these conditions are not are being implemented.

Ключи 4-1, 4-2, 4-3 при поступлении на их управляющих входы напряжения U3 логического нуля (совпадения знаков) пропускают на выходы устройства сигналы напряжений Uх,Uy,Uz, то есть те сигналы, поляризация которых соответствует волнам Р- типа, а при поступлении на управляющий вход логическая "1", ключ закрывается и к выходу ключа подключают нулевой потенциал. The keys 4-1, 4-2, 4-3, when logic voltage U3 (coincidence of signs) arrives at their control inputs, passes voltage signals Uх, Uy, Uz to the device outputs, that is, those signals whose polarization corresponds to P-type waves , and upon receipt of a logical "1" at the control input, the key is closed and zero potential is connected to the key output.

Для выбранного условия комбинации знаков на выходах ключей 4-1 и 4-2 будут выделяться напряжения, определяющие компоненты R-волны, но напряжение на выходе ключа 4-3, соответствующее напряжению вертикального канала, будет опережать истинное напряжение вертикального канала на П/2. Поэтому это напряжение поступает на второй фазовращатель 6, который сдвигает на П/2 назад входное напряжение, и на выходе второго фазовращателя 6 получают истинное напряжение вертикальной компоненты колебаний рэлеевских волн. Таким образом, на трех выходах устройства выделяются сигналы компонент R-волн U(Rх),U(Ry), U(Rz). For the selected condition of the combination of signs at the outputs of the keys 4-1 and 4-2, voltages defining the components of the R-wave will be allocated, but the voltage at the output of the key 4-3, corresponding to the voltage of the vertical channel, will be ahead of the true voltage of the vertical channel by P / 2. Therefore, this voltage is supplied to the second phase shifter 6, which biases the input voltage by P / 2, and the true voltage of the vertical component of the oscillations of the Rayleigh waves is obtained at the output of the second phase shifter 6. Thus, at the three outputs of the device, the signals of the R-wave components U (Rx), U (Ry), U (Rz) are distinguished.

Устройство построено на стандартных электронных элементах:
фильтры 2-1 2-3 [фильтры на ОY 3а]
формирователь 3 управляющих импульсов [3б]
ключи 4-1 4-3 [серия 564КН]
фазовращатели 5, 6 [3в]
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 R-волн незначительная, так как анализ сигналов производят в оптимальном частотном диапазоне в каждый момент времени по трем компонентам. За счет того, что вместо коммутатора знака и сумматоров, использующихся в прототипе, применяются аналоговые ключи, обеспечивается повышение точности и упрощение конструкции. Вместо 6-ти операционных усилителей используется одна микросхема ключей, к примеру серии 564КН.
The device is built on standard electronic elements:
filters 2-1 2-3 [filters on OY 3a]
shaper 3 control pulses [3B]
keys 4-1 4-3 [564KN series]
phase shifters 5, 6 [3v]
The device has 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 R-wave vectors is insignificant, since the analysis of the signals is carried out in the optimal frequency range at each moment in time for three components. Due to the fact that instead of the sign switch and adders used in the prototype, analog keys are used, increasing accuracy and simplifying the design is provided. Instead of 6 operational amplifiers, one key chip is used, for example, the 564KN series.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ РЭЛЕЕВСКИХ ВОЛН ПРИ ИЗВЕСТНОМ НАПРАВЛЕНИИ НА ИСТОЧНИК, содержащее блок исходной информации, выполненный в виде трехкомпонентного сейсмометра, и формирователь управляющих импульсов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит три фильтра, два фазовращателя и три ключа, при этом три выхода блока исходной информации соединены с входами трех фильтров, выход третьего фильтра подключен к входу первого фазовращателя, выход которого и выходы первого и второго фильтров подключены к соответствующим входам трех ключей, которые попарно объединены с одноименными тремя входами формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющими входами трех ключей, при этом выход третьего ключа соединен с входом второго фазовращателя, а выходы первого и второго ключей и второго фазовращателя являются выходами полного вектора рэлеевских волн. 1. DEVICE FOR ISSUING SEISMIC SIGNALS OF RELAY WAVES AT A KNOWN DIRECTION TO A SOURCE, containing a block of initial information made in the form of a three-component seismometer, and a driver pulse generator, characterized in that it additionally contains three filters and three phase shifters the output of the source information block is connected to the inputs of three filters, the output of the third filter is connected to the input of the first phase shifter, the output of which and the outputs of the first and second filters are connected to the corresponding inputs of three keys, which are paired with the same three inputs of the control pulse generator, the output of which is connected to the control inputs of the three keys, while the output of the third key is connected to the input of the second phase shifter, and the outputs of the first and second keys and the second phase shifter are outputs of the full Rayleigh vector waves. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь управляющих импульсов содержит три усилителя-ограничителя, входы которых подключены к соответствующим входам формирователя управляющих импульсов, пять элементов НЕ, два элемента И НЕ и элемент ИЛИ НЕ, при этом попарно объединенные три входа первого элемента И НЕ и выходы трех усилителей-ограничителей подключены к входам второго элемента И НЕ, выходы первого и второго элементов И НЕ соответственно соединены с входами четвертого и пятого элементов НЕ, выходы которых соединены с входом элемента ИЛИ НЕ, выход которого является выходом формирователя управляющих импульсов. 2. The device according to claim 1, characterized in that the control pulse shaper contains three limiter amplifiers, the inputs of which are connected to the corresponding inputs of the control pulse shaper, five elements NOT, two elements AND NOT, and the element OR NOT, while the three inputs are paired together the first element AND NOT and the outputs of three amplifier limiters are connected to the inputs of the second element AND NOT, the outputs of the first and second elements AND NOT respectively connected to the inputs of the fourth and fifth elements NOT, the outputs of which are connected to the input m element OR NOT, the output of which is the output of the shaper control pulses.
RU93029133A 1993-06-08 1993-06-08 Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source RU2050011C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93029133A RU2050011C1 (en) 1993-06-08 1993-06-08 Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93029133A RU2050011C1 (en) 1993-06-08 1993-06-08 Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2050011C1 true RU2050011C1 (en) 1995-12-10
RU93029133A RU93029133A (en) 1996-07-10

Family

ID=20142555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93029133A RU2050011C1 (en) 1993-06-08 1993-06-08 Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2050011C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102681009A (en) * 2011-12-07 2012-09-19 中冶成都勘察研究总院有限公司 Multi-channel transient Rayleigh wave test system and method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1157495, G 01V 1/28, 1983. *
2. Патент СССР N 1817856, G 01V 1/28, опублик. 1993. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102681009A (en) * 2011-12-07 2012-09-19 中冶成都勘察研究总院有限公司 Multi-channel transient Rayleigh wave test system and method
CN102681009B (en) * 2011-12-07 2014-06-18 中冶成都勘察研究总院有限公司 Multi-channel transient Rayleigh wave test system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2050011C1 (en) Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source
RU2018883C1 (en) Device for treatment of seismic signals
RU2050010C1 (en) Equipment for detection and extraction of seismic signals of p- and s-waves along known direction to source
RU2061247C1 (en) Device for detection of seismic signals of longitudinal and transversal waves caused by source which has known position
RU1817856C (en) Device for processing seismic signals at separation of p and s waves when direction to signal source is known
RU2018882C1 (en) Device for processing seismic signals
GB1383286A (en) Digital transversal filter
SU610313A1 (en) Binary symbol regenerator
SU801297A1 (en) Digital frequency discriminator
DE3470432D1 (en) A tachymetric simulation method processing signals from an inductive position transducer and circuit for carrying out said method
RU2061248C1 (en) Device for seismic prospecting in water areas
SU817626A1 (en) Device for investigating seismic receiving systems
SU1506273A1 (en) Device for measuring vibrodisplacement
SU1057972A1 (en) Device for pattern recognition
GB1536653A (en) Sonic direction finder
JPS56111400A (en) Sound field expanding apparatus
SU650096A1 (en) Device for reproducing information from magnetic carrier
SU798901A1 (en) Integrating device
SU1022330A1 (en) Phase-modulated signal receiver
SU1622864A1 (en) Apparatus for digital recording of seismic data in water areas
SU786046A1 (en) Device for detecting discrete signals with phase difference manipulation
SU599339A2 (en) Periodic pulse discriminating arrangement
SU1084821A1 (en) Device for multiplying together electric signals
SU1103169A1 (en) Device for checking receivers of elastic vibrations of multi-channel marine seismographic bar
SU1137577A1 (en) Frequency-manipulated signal demodulator