RU2061248C1 - Device for seismic prospecting in water areas - Google Patents
Device for seismic prospecting in water areas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061248C1 RU2061248C1 SU925062989A SU5062989A RU2061248C1 RU 2061248 C1 RU2061248 C1 RU 2061248C1 SU 925062989 A SU925062989 A SU 925062989A SU 5062989 A SU5062989 A SU 5062989A RU 2061248 C1 RU2061248 C1 RU 2061248C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- output
- channels
- sound pressure
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к акустическому приборостроению и предназначено для сейсмоакустической разведки на акваториях. The invention relates to acoustic instrumentation and is intended for seismic exploration in the water.
Известны и широко применяются устройства для сейсмоакустической разведки на акваториях, содержащие буксируемые антенны, в которых в качестве акустических датчиков используют ненаправленные приемники звукового давления [1]
Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность от вторичного сигнала, переотраженного поверхностью воды, и акустических помех судна-буксировщика.Known and widely used devices for seismic-acoustic reconnaissance in water areas containing towed antennas, in which non-directional sound pressure receivers are used as acoustic sensors [1]
The disadvantage of this device is the low noise immunity from the secondary signal reflected by the surface of the water and the acoustic interference of the towing vessel.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, акустические датчики буксируемой антенны которого содержат каналы звукового давления, колебательной скорости и сумматор. Сложение сигналов каналов звукового давления и колебательной скорости в сумматоре позволяет сформировать кардиоидную характеристику направленности, ориентированную минимумом в сторону поверхности воды, чем достигается подавление сигнала переотраженного поверхностью вода-воздух [2]
Недостаток прототипа заключается низкой помехозащищенности.Closest to the proposed device is the acoustic sensors of the towed antenna of which contain sound pressure channels, vibrational velocity and the adder. The addition of the signals of the channels of sound pressure and vibrational velocity in the adder allows you to generate a cardioid directional characteristic, oriented at least toward the surface of the water, thereby achieving the suppression of the signal reflected by the surface of the water-air [2]
The disadvantage of the prototype is low noise immunity.
Для устранения указанного недостатка предложено устройство для сейсмоакустической разведки на акваториях, технический результат которого выражается в повышении помехозащищенности в нижней части звукового и инфразвуковом диапазонах частот. To eliminate this drawback, a device for seismic-acoustic reconnaissance in water areas is proposed, the technical result of which is expressed in increased noise immunity in the lower part of the sound and infrasound frequency ranges.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для сейсмоакустической разведки на акваториях, включающем буксируемую антенну, содержащую каналы звукового давления и колебательной скорости, выходы каналов звукового давления и колебательной скорости подключены к входам блока перемножения, выход которого соединен с входом регистрирующего устройства через однополупериодный пиковый детектор. The technical result is achieved by the fact that in a device for seismic-acoustic reconnaissance in water areas, including a towed antenna containing sound pressure and vibrational velocity channels, the outputs of sound pressure and vibrational velocity channels are connected to the inputs of the multiplication unit, the output of which is connected to the input of the recording device through a half-wave peak detector .
Кроме того, к выходу блока перемножения подключен второй однополупериодный пиковый детектор, имеющий полярность, обратную первому, выход которого соединен через инвертор с одним из входов сумматора, к второму входу которого подсоединен через линию задержки выход первого однополупериодного пикового детектора, причем выход сумматора соединен с регистрирующим устройством, а время задержки линии задержки равно отношению удвоенного заглубления буксируемой антенны от поверхности воды к скорости звука в воде. In addition, a second half-wave peak detector is connected to the output of the multiplication unit, having a polarity opposite to the first, the output of which is connected through an inverter to one of the inputs of the adder, the second input of which is connected via a delay line to the output of the first half-wave peak detector, and the output of the adder is connected to the recording device, and the delay time of the delay line is equal to the ratio of the doubled depth of the towed antenna from the surface of the water to the speed of sound in water.
Кроме того, выходы каналов звукового давления и колебательной скорости подключены к одинаковым блокам полосовых фильтров, соответствующие выходы которых соединены попарно с входами блоков перемножения, выходы которых через однополупериодные пиковые детекторы подсоединены к отдельным входам многоканального регистрирующего устройства. In addition, the outputs of the channels of sound pressure and vibrational velocity are connected to the same blocks of bandpass filters, the corresponding outputs of which are connected in pairs with the inputs of the multiplication units, the outputs of which are connected through single-half peak detectors to the individual inputs of a multi-channel recording device.
Предлагаемое устройство позволяет одновременно подавить вторичный сигнал, переотраженный поверхностью воды, и акустические помехи судна-буксировщика, а также гидродинамические помехи, что в результате приводит к значительному росту помехозащищенности и, соответственно, улучшению качества получаемой геофизической информации. The proposed device allows you to simultaneously suppress the secondary signal reflected by the surface of the water, and the acoustic noise of the towing vessel, as well as hydrodynamic noise, which as a result leads to a significant increase in noise immunity and, accordingly, to improve the quality of the obtained geophysical information.
То, что мультипликативная обработка сигналов, поступающих с каналов звукового давления и колебательной скорости, повышает помехозащищенность за счет одновременного подавления сигнала, переотраженного поверхностью воды, акустических помех буксировщика и помех обтекания, не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. The fact that the multiplicative processing of signals from sound pressure and vibrational velocity channels increases noise immunity due to the simultaneous suppression of a signal reflected by the surface of the water, towing acoustic noise and flow noise does not follow the prior art explicitly from a specialist.
Таким образом, техническое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень". Thus, the technical solution meets the criterion of "Inventive step".
Изобретение поясняется фиг.1-5. The invention is illustrated in figures 1-5.
На фиг. 1-3 показаны канал 1 звукового давления, канал 2 колебательной скорости, блок 3 перемножения, однополупериодные пиковые детекторы 4 и 6, "+" обозначение полярности однополупериодного пикового детектора, регистрирующее устройство 5, инвертор 7, линия 8 задержки, сумматор 9, блок 10 полосовых фильтров, многоканальное регистрирующее устройство 11. In FIG. 1-3 show
На фиг.4,5 приняты следующие обозначения:
С1 прямой сигнал;
С2 сигнал переотраженный поверхностью воды;
ПА помехи акустические;
ПГ помехи гидродинамические;
А диаграмма направленности датчиков аналогов;
П диаграмма направленности датчиков прототипа;
И диаграмма направленности датчиков изобретения;
"+", "-" знаки полярности диаграммы направленности;
U электрическое напряжение на выходе блока перемножения;
τ- время задержки между сигналами С1 и С2.In figure 4.5, the following notation:
With 1 direct signal;
C 2 signal reflected by the surface of the water;
PA interference is acoustic;
GHG hydrodynamic interference;
A radiation pattern of analog sensors;
P radiation pattern of the prototype sensors;
And the radiation pattern of the sensors of the invention;
"+", "-" radiation pattern polarity signs;
U electrical voltage at the output of the multiplication unit;
τ is the delay time between signals C1 and C2.
Предлагаемое устройство содержит (фиг.1) канал 1 звукового давления и канал 2 колебательной скорости, каждый из которых содержит соответствующие датчики звукового давления и колебательной скорости (градиента давления) и усилители. В канал 2 колебательной скорости в зависимости от типа датчика может по аналогии с прототипом включаться интегратор. Выходы каналов 1 и 2 звукового давления и колебательной скорости подключены к входу блока 3 перемножения, выход которого подключен к входу однополупериодного пикового детектора 4, имеющего прямую полярность. Выход детектора 4 соединен с входом регистрирующего устройства 5. The proposed device contains (Fig. 1) a
Устройство (фиг.2) содержит каналы 1 и 2 звукового давления и колебательной скорости, подключенные к входам блока 3 перемножения. К выходу блока 3 перемножения подсоединены два однополупериодных пиковых детектора 4 и 6. Первый однополупериодный пиковый детектор 4 в прямой полярности, а второй однополупериодный пиковый детектор 6 в обратной. Выход детектора 4 соединен через линию 8 задержки с одним из выходов сумматора 9. Выход блока 6 соединен через инвертор 7 с другим входом сумматора 9. Выход сумматора 9 подключен к регистрирующему устройству 5. The device (figure 2) contains
Устройство (фиг.3) содержит каналы 1 и 2 звукового давления и колебательной скорости, каждый из которых подключен к одинаковым блокам 10 полосовых фильтров. Соответствующие (одинаковые по частоте) выходы полосовых фильтров попарно подключены к блокам 3 перемножения, число которых равно количеству частотных полос, выделяемых при фильтрации. К выходу каждого блока 3 перемножения подключен отдельный однополупериодный пиковый детектор 4. Выходы всех однополупериодных пиковых детекторов 4 подключены каждый к отдельному входу многоканального регистрирующего устройства 11. The device (figure 3) contains
Предлагаемое устройство для сейсмоакустической разведки на акваториях функционирует следующим образом. The proposed device for seismic exploration in the water operates as follows.
Судно-буксировщик (фиг.4) буксирует излучатель и гибкую буксируемую антенну. Акустический сигнал излучается излучателем, отражается от донных структур и поступает (С1) на акустические датчики (А, П, И) буксируемой антенны. Затем полезный сигнал вновь переотражается поверхностью воды и также поступает (С2) на акустические датчики (А, П, И) буксируемой антенны, искажая сигнал С1. Одновременно акустические датчики (А, П, И) буксируемой антенны, подвергаются воздействию акустических помех (ПА), источником которых является буксировщик. Кроме того, на акустические датчики (А, П, И) воздействуют гидродинамические помехи (ПГ) структурные вибрации и турбулентные пульсации давления. Таким образом, на выходе канала 1 звукового давления (фиг.1) предлагаемого устройства имеет место сигнал вида
РС1+РС2 e i ω τ +РПГ+РПА, (1) где РС1 звуковое давление сигнала С1;
РС2 звуковое давление сигнала С2;
РПГ звуковое давление гидродинамических помех;
РПА звуковое давление акустических помех,
τ= 2kr, где k волновое число;
r заглубление антенны от поверхности воды.The vessel towing (figure 4) tows the emitter and a flexible towed antenna. An acoustic signal is emitted by the emitter, reflected from the bottom structures and supplied (C1) to the acoustic sensors (A, P, I) of the towed antenna. Then the useful signal is again reflected by the water surface and also enters (C2) to the acoustic sensors (A, P, I) of the towed antenna, distorting the C1 signal. At the same time, the acoustic sensors (A, P, I) of the towed antenna are exposed to acoustic noise (PA), the source of which is the towbar. In addition, hydrodynamic noise (GH) structural vibrations and turbulent pressure pulsations act on acoustic sensors (A, P, I). Thus, at the output of
P C1 + P C2 e i ω τ + P PG + P PA , (1) where P C1 is the sound pressure of signal C1;
P C2 sound pressure signal C2;
P GH sound pressure hydrodynamic interference;
P PA sound pressure of acoustic noise,
τ = 2kr, where k is the wave number;
r deepening the antenna from the surface of the water.
На, выходе канала 2 колебательной скорости наблюдается сигнал вида
VC1-VC2 e i ω τ + VПГ+VПА, (2) где С1 колебательная скорость в звуковой волне сигнала С1;
С2 колебательная скорость в звуковой волне сигнала С2;
VПГ колебательная скорость гидродинамической помехи;
VПА колебательная скорость в звуковой волне акустической помехи.At the output of
V C1 -V C2 e i ω τ + V PG + V PA , (2) where C1 is the vibrational velocity in the sound wave of signal C1;
C2 vibrational speed in the sound wave of the signal C2;
V GH vibrational velocity of hydrodynamic interference;
V PA vibrational velocity in the sound wave of acoustic noise.
Знак минус перед вторым слагаемым, принимаемым со стороны поверхности воды, имеет место вследствие противофазности лепестков дипольной диаграммы направленности акустического датчика И (фиг.4). Кроме того, вследствие наличия минимума диаграммы направленности акустического датчика И в направлении судна буксировщика помеха акустическая (ПА, фиг.4) существенно подавляется, т.е. в выражении (2)
vПА_→ 0
С учетом некоррелированности сигналов и помех на выходе блока 3 перемножения (фиг.1) наблюдается в этом случае сигнал вида
-e2iωτ+ (3) где "-" означает осреднение во времени по длительности прямого сигнала С1, вносимое блоком 3 перемножения.The minus sign in front of the second term, taken from the side of the water surface, takes place due to the out-of-phase of the petals of the dipole radiation pattern of the acoustic sensor And (figure 4). In addition, due to the presence of a minimum radiation pattern of the acoustic sensor AND in the direction of the towing vessel, the acoustic noise (PA, Fig. 4) is substantially suppressed, i.e. in expression (2)
v PA _ → 0
Given the uncorrelated signals and interference at the output of the
- e 2iωτ + (3) where “-” means time averaging over the duration of the direct signal C1 introduced by the
Как показано В.С.Петровским (Нестационарные задачи гидроакустики, Л. Судостроение, 1988, с. 10-11), давление и колебательная скорость псевдозвука (гидродинамической помехи) не коррелированы, следовательно, в выражении (3)
0
На выходе однополупериодного детектора 4, имеющего прямую полярность, остается только импульс положительной полярности.As shown by V.S. Petrovsky (Unsteady problems of hydroacoustics, L. Sudostroenie, 1988, p. 10-11), the pressure and vibrational velocity of pseudo sound (hydrodynamic interference) are not correlated, therefore, in expression (3)
0
At the output of a half-
Таким образом, сигнал на регистрирующем устройстве 5 имеет вид
= (4)
Для сравнения сигналы для аналога и прототипа имеют соответственно следующий вид
+
(5)
+
(6)
Следовательно, в предлагаемом устройстве (фиг.1) сигнал С1 очищается от искажений и помех, что эквивалентно росту помехозащищенности.Thus, the signal on the
= (4)
For comparison, the signals for analogue and prototype are respectively as follows
+
(5)
+
(6)
Therefore, in the proposed device (figure 1), the signal C1 is cleared of distortion and interference, which is equivalent to an increase in noise immunity.
Сигнал С2 (фиг.5) в предлагаемом устройстве (фиг.2) может быть использован для увеличения уровня полезного сигнала С1. Действительно, после блока 3 перемножения (см. соотношение (3)) сигналы С1 и С2 могут быть легко разделены по полярности (фиг.5). Очевидно, что при небольших заглублениях буксируемой антенны, обычно используемых на практике, ( ≈10 м) сигнал С2 отличается от сигнала С1 в основном сдвигом фазы ω τ 2kr, где ω- циклическая частота; τ время набега сигнала С2; k волновое число; r заглубление антенны от поверхности воды. The signal C2 (figure 5) in the proposed device (figure 2) can be used to increase the level of the useful signal C1. Indeed, after the multiplication block 3 (see relation (3)), the signals C1 and C2 can be easily separated by polarity (Fig. 5). Obviously, with small depths of the towed antenna, usually used in practice (≈10 m), the signal C2 differs from the signal C1 mainly in the phase shift ω τ 2kr, where ω is the cyclic frequency; τ rise time of signal C2; k wave number; r deepening the antenna from the surface of the water.
Таким образом, если задержать сигнал С1 на время τ то сигналы С1 и С2 складываются синфазно, тем самым увеличивая уровень полезного сигнала почти вдвое, что эквивалентно повышению помехозащищенности. В устройстве (фиг.2) сигнал С1 с однополупериодного пикового детектора 4 прямой полярности поступает на линию 8 задержки. В то же время сигнал С2 с однополупериодного пикового детектора 6 обратной полярности подается на инвертор 7. В сумматоре 9 происходит синфазное сложение сигналов С1 и С2, сумма регистрируется регистрирующим устройством 5. Thus, if the signal C1 is delayed for a time τ, then the signals C1 and C2 are added in phase, thereby increasing the level of the useful signal by almost half, which is equivalent to an increase in noise immunity. In the device (FIG. 2), the signal C1 from the half-
При работе с широкополосными зондирующими сигналами дополнительное повышение помехозащищенности и информативности достигается за счет спектрального анализа. В предлагаемом устройстве спектральный анализ выполняется как показано на фиг. 3. Сигналы с каналов 1 и 2 звукового давления и колебательной скорости поступают на идентичные блоки 10 полосовых фильтров. Одинаковые по частотным полосам выходы блоков 10 полосовых фильтров соединяются попарно с блоками 3 перемножения, где происходит вычисление составляющей PC1VC1 для каждой частотной полосы. Составляющая PC2VC2 обрезается однополупериодными пиковыми детекторами 4 прямой полярности. Сигнал С1 по каждой из частотных полос регистрируется многоканальным регистрирующим устройством 11.When working with broadband probing signals, an additional increase in noise immunity and information content is achieved through spectral analysis. In the proposed device, spectral analysis is performed as shown in FIG. 3. Signals from
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925062989A RU2061248C1 (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Device for seismic prospecting in water areas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925062989A RU2061248C1 (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Device for seismic prospecting in water areas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061248C1 true RU2061248C1 (en) | 1996-05-27 |
RU5062989A RU5062989A (en) | 1996-12-27 |
Family
ID=21613666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU925062989A RU2061248C1 (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Device for seismic prospecting in water areas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061248C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501043C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Combined hydroacoustic receiver for flexible extended trailing antenna |
-
1992
- 1992-09-18 RU SU925062989A patent/RU2061248C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 4300218, кл. 367-165, 1981. 2. Патент США N 4437175, кл. G 01V 1/36, 1984. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2501043C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Combined hydroacoustic receiver for flexible extended trailing antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4520467A (en) | Marine seismic system | |
US4799201A (en) | Methods and apparatus for reducing correlation sidelobe interference in seismic profiling systems | |
GB2083221A (en) | Seismic exploration system using pressure and velocity detectors | |
SE7611703L (en) | SET AND DEVICE FOR ULTRASOUND IMAGE | |
GB2134257A (en) | Signal improvement in marine seismic exploration | |
US4933916A (en) | Phase measurements using pseudo-random code | |
US3464056A (en) | Apparatus for displaying the direction of incident plane waves | |
RU2061248C1 (en) | Device for seismic prospecting in water areas | |
CA1037154A (en) | Acoustic direction finder | |
GB2104218A (en) | Detecting harmonically-rich acoustic sources | |
RU2145102C1 (en) | Method for search for oil-gas fields in water area | |
CA2063132A1 (en) | Echo ranging system | |
RU2006072C1 (en) | Method of determination of band level of noise of source within summary noise | |
RU5062989A (en) | DEVICE FOR SEISMOACOUSTIC EXPLORATION IN AQUATORIES | |
JP4031116B2 (en) | Ultrasonic spectrum Doppler diagnostic equipment | |
FR3105661B1 (en) | Envelope detection circuit and receiver incorporating this circuit | |
GB1339530A (en) | Method and apparatus for increasing seismic signal-to-noise ratio | |
Li et al. | Monopole Time Reversal Method Based on the Partitioned Cross-spectral Algorithm | |
Kimura et al. | A high resolution ultrasonic range measurement method using double frequencies and phase detection | |
Dahl et al. | Measurement of the temporal fluctuations of cw tones propagated in the marginal ice zone | |
Hsu et al. | Velocity filtering of acoustic well logging waveforms | |
RU2050011C1 (en) | Device to extract seismic signals of rayleigh waves with known direction to source | |
SU710010A1 (en) | Self-adjusting high-speed filter | |
Scholtz | Constructing an output signal estimate of a vibratory source | |
Baggeroer | Detecting deep seismic reflectors aboard the R/V atlantis II |