RU2331087C1 - Autonomous device for recording seismic signals - Google Patents
Autonomous device for recording seismic signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2331087C1 RU2331087C1 RU2007100422/28A RU2007100422A RU2331087C1 RU 2331087 C1 RU2331087 C1 RU 2331087C1 RU 2007100422/28 A RU2007100422/28 A RU 2007100422/28A RU 2007100422 A RU2007100422 A RU 2007100422A RU 2331087 C1 RU2331087 C1 RU 2331087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- control unit
- microprocessor control
- time
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сейсмической разведки, в частности к процессу проведения наземных пространственно-распределенных сейсмических работ различными методами, с использованием, в том числе, многоканальных систем сбора и регистрации сейсмических данных.The invention relates to the field of seismic exploration, in particular to the process of conducting land-based spatially distributed seismic operations using various methods, using, inter alia, multichannel systems for collecting and recording seismic data.
Известен регистратор сейсмических сигналов, содержащий N сейсмоприемников, N блоков усиления, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, включающий арифметико-логический модуль, постоянное запоминающее устройство, блок буферной памяти, формирователь частот, блок времени, оконечный усилитель, блок управления усилением, формирователь калибровочного сигнала. Данный регистратор сейсмических сигналов работает в трех режимах: регистрация по обнаружению сейсмического события, непрерывный режим регистрации, регистрация в заранее заданные моменты времени (патент РФ №2205428, G01V 1/24).A known seismic signal recorder containing N geophones, N amplification units, an analog-to-digital converter, a control unit including an arithmetic logic module, read-only memory, a buffer memory unit, a frequency driver, a time unit, a terminal amplifier, a gain control unit, a calibration driver signal. This seismic signal recorder operates in three modes: registration for the detection of a seismic event, continuous registration mode, registration at predetermined time points (RF patent No. 2205428, G01V 1/24).
Известно также бескабельное устройство для регистрации сейсмических данных (патент на полезную модель №41376, G01V 1/24, G01V 1/22), содержащее блок управления и, по меньшей мере, один регистратор сейсмических сигналов, включающий блок управляющей логики, запоминающее устройство и соединенные последовательно предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь (дельта-сигма модулятор) и цифровой фильтр, высокостабильный генератор тактовой частоты и согласователь интерфейса, синхронизация работы регистратора происходит во время программирования режимов со стороны блока управления.Also known is a cableless device for recording seismic data (utility model patent No. 41376, G01V 1/24, G01V 1/22), comprising a control unit and at least one seismic signal recorder including a control logic unit, a storage device and connected pre-amplifier in series, analog-to-digital converter (delta-sigma modulator) and digital filter, highly stable clock generator and interface coordinator, recorder synchronization occurs during the program ation mode by the control unit.
К недостаткам известных технических решений следует отнести то, что в них не в полной мере решена задача высокоточной временной синхронизации работы регистраторов, что обуславливает недостаточную достоверность регистрируемой сейсмической информации и приводит к нарушению однозначного сопоставления зарегистрированных данных эксперимента как с моментом возбуждения сейсмических колебаний, так и данных отдельных регистраторов, входящих в систему сбора регистрации сейсмических данных. К недостаткам известных технических решений следует также отнести недостаточную надежность работы регистраторов, что особенно важно при их использовании в удаленных районах и в особо сложных географических и климатических условиях.The disadvantages of the known technical solutions include the fact that they do not fully solve the problem of high-precision time synchronization of the registrars, which leads to insufficient reliability of the recorded seismic information and leads to a violation of the unambiguous comparison of the recorded experimental data both with the moment of excitation of seismic oscillations and data individual registrars included in the seismic data acquisition system. The disadvantages of the known technical solutions should also include the lack of reliability of the registrars, which is especially important when using them in remote areas and in particularly difficult geographical and climatic conditions.
Задачей изобретения является повышение надежности работы автономных регистраторов сейсмических данных и достоверности получаемой информации при длительных сеансах регистрации сейсмических сигналов, а также повышение производительности проведения полевых сейсмических работ.The objective of the invention is to increase the reliability of autonomous seismic data loggers and the reliability of the information obtained during long sessions of recording seismic signals, as well as improving the performance of field seismic operations.
Техническим результатом изобретения является обеспечение высокоточной временной синхронизации работы автономных регистраторов сейсмических сигналов с привязкой результатов наблюдения к мировому времени независимо от длительности сеанса регистрации, количества и пространственного расположения точек наблюдений.The technical result of the invention is the provision of high-precision time synchronization of the work of autonomous seismic signal recorders with reference to the world time observation results, regardless of the duration of the recording session, the number and spatial location of the observation points.
Техническим результатом изобретения является также то, что для обеспечения достоверности регистрируемых сейсмических данных и надежности работы автономные регистраторы сейсмических сигналов, согласно изобретению, снабжены встроенной системой самотестирования, которая позволяет проверять в полевых условиях исправность регистраторов, значительно упрощает процесс периодической поверки устройства путем проведения регламентных работ, позволяющих, в том числе, контролировать работоспособность подключенных сейсмоприемников на местности.The technical result of the invention is also that to ensure the reliability of the recorded seismic data and the reliability of the work, the autonomous seismic signal recorders according to the invention are equipped with a built-in self-test system that allows the field recorders to be checked for serviceability, greatly simplifies the process of periodic verification of the device by carrying out routine maintenance, allowing, among other things, to control the operability of connected geophones on the local STI.
Указанный технический результат достигается за счет того, что автономный регистратор сейсмических сигналов, включающий микропроцессорный блок управления, высокостабильный генератор тактовой частоты, соединенное с первым входом-выходом микропроцессорного блока управления запоминающее устройство и соединенные последовательно, по меньшей мере, один предварительный усилитель, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь (дельта-сигма модулятор) и цифровой фильтр, выход которого соединен с первым входом микропроцессорного блока управления, первый выход которого подключен к управляющим входам предварительного усилителя, аналого-цифрового преобразователя и цифрового фильтра, согласно изобретению, содержит связанный со вторым выходом микропроцессорного блока управления блок световой индикации, GPS-приемник и блок временной синхронизации, включающий формирователь (счетчик-делитель частоты) точного секундного импульса и соединенные последовательно связанный с информационным выходом GPS-приемника дешифратор, блок регистров времени и даты и блок счетчиков времени и даты, выход точного секундного импульса (синхронизирующий выход) GPS-приемника связан с установочными входами формирователя точного секундного импульса и блока счетчиков времени и даты, счетный вход которого связан с первым выходом формирователя точного секундного импульса, тактовый вход формирователя точного секундного импульса связан с выходом высокостабильного генератора тактовой частоты, второй вход микропроцессорного блока управления связан со вторым выходом формирователя точного секундного импульса блока временной синхронизации, третий вход микропроцессорного блока управления связан с выходом блока счетчиков времени и даты блока временной синхронизации, при этом второй вход-выход микропроцессорного блока управления является входом-выходом программ/данных автономного регистратора сейсмических сигналов.This technical result is achieved due to the fact that the stand-alone seismic signal recorder, including a microprocessor control unit, a highly stable clock generator connected to the first input-output of the microprocessor control unit, a storage device and connected at least one preamplifier, at least one preamplifier , one analog-to-digital converter (delta-sigma modulator) and a digital filter, the output of which is connected to the first input of the microprocessor unit The control window, the first output of which is connected to the control inputs of the pre-amplifier, analog-to-digital converter and digital filter, according to the invention, comprises a light indication unit, a GPS receiver and a time synchronization unit including a former (counter-divider) connected to the second output of the microprocessor control unit frequency) of the exact second pulse and the decryptor, the block of time and date registers and the block of time counters connected in series with the information output of the GPS receiver On the other hand, the exact second pulse output (synchronizing output) of the GPS receiver is connected to the installation inputs of the exact second pulse generator and the block of time and date counters, the counting input of which is connected to the first output of the exact second pulse generator, the clock input of the exact second pulse generator the output of a highly stable clock generator, the second input of the microprocessor control unit is connected to the second output of the exact second pulse shaper of the time sync block ronization, the third input of the microprocessor control unit is associated with the output of the time and date counter block of the time synchronization unit, while the second input-output of the microprocessor control unit is the input / output of the programs / data of the autonomous seismic signal recorder.
Поставленная задача решается также тем, что автономный регистратор сейсмических сигналов дополнительно содержит связанные с третьим выходом микропроцессорного блока управления соединенные последовательно формирователь кода управления тестовым сигналом и генератор тестового сигнала, выход которого через, по меньшей мере, один коммутатор связан с входом соответствующего предварительного усилителя, при этом управляющий вход каждого из указанных коммутаторов связан с первым выходом микропроцессорного блока управления.The problem is also solved by the fact that the stand-alone seismic signal recorder further comprises a test signal control code generator and a test signal generator connected in series with the third output of the microprocessor control unit, the output of which through at least one switch is connected to the input of the corresponding preamplifier, this control input of each of these switches is associated with the first output of the microprocessor control unit.
Кроме того, поставленная задача решается тем, что автономный регистратор сейсмических сигналов дополнительно содержит измеритель температуры, влажности, питающих токов и напряжений, связанный с третьим входом-выходом микропроцессорного блока управления.In addition, the task is solved in that the stand-alone seismic signal recorder further comprises a temperature, humidity, supply current and voltage meter associated with the third input-output of the microprocessor control unit.
На фиг.1 приведена структурная схема автономного регистратора сейсмических сигналов согласно изобретению, на фиг.2 - электрическая схема коммутатора 1 (один канал).Figure 1 shows the structural diagram of a standalone seismic signal recorder according to the invention, figure 2 is an electrical diagram of the switch 1 (one channel).
Автономный регистратор сейсмических сигналов содержит (в количестве, соответствующем количеству входных каналов) соединенные последовательно, по меньшей мере, один коммутатор 1, по меньшей мере, один предварительный усилитель 2, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь (дельта-сигма АЦП) 3, многоканальный цифровой фильтр 4. Выход цифрового фильтра 4 связан с первым входом (входом данных) микропроцессорного блока 5 управления. Первый выход (управляющий) микропроцессорного блока 5 управления связан с управляющими входами коммутатора 1, предварительного усилителя 2, аналого-цифрового преобразователя 3 и цифрового фильтра 4. Блок 6 временной синхронизации включает формирователь 7 точного секундного импульса (счетчик-делитель) и соединенные последовательно дешифратор 8, блок 9 регистров времени и даты и блок 10 счетчиков времени и даты. Тактовый вход формирователя 7 точного секундного импульса соединен с высокостабильным генератором 11 тактовой частоты, а установочный вход - с импульсным выходом (выходом сигнала PPS точного секундного импульса) GPS-приемника 12 и установочным входом блока 10 счетчиков времени и даты. Счетный вход блока 10 счетчиков времени и даты связан с первым выходом формирователя 7 точного секундного импульса, второй выход которого связан со вторым входом микропроцессорного блока 5 управления. Выход блока 10 счетчиков времени и даты связан с третьим входом микропроцессорного блока 5 управления. Последовательный порт (информационный выход) GPS-приемника 12 связан с входом дешифратора 8 блока синхронизации 6. Второй выход микропроцессорного блока 5 связан с блоком 13 индикации. Третий выход микропроцессорного блока 5 управления связан с соединенными последовательно формирователем 14 кода управления тестовым сигналом и генератором 15 тестового сигнала, выход которого связан с входом коммутатора 1. Другие входы коммутатора 1 связаны с сейсмоприемниками (датчиками сейсмических сигналов, не показаны). Первый и третий входы-выходы микропроцессорного блока 5 связаны, соответственно, с запоминающим устройством 16 памяти программ и данных и с измерителем 17 температуры, влажности, питающих токов и напряжений.A stand-alone seismic signal recorder contains (in an amount corresponding to the number of input channels) at least one switch 1, at least one preamplifier 2, at least one analog-to-digital converter (delta-sigma ADC) 3 connected in series , multi-channel digital filter 4. The output of the digital filter 4 is connected to the first input (data input) of the microprocessor control unit 5. The first output (control) of the microprocessor control unit 5 is connected to the control inputs of the switch 1, pre-amplifier 2, analog-to-digital converter 3, and digital filter 4. The time synchronization unit 6 includes a precise second pulse shaper 7 (counter-divider) and a decryptor 8 connected in series block 9 time and date registers and block 10 time and date counters. The clock input of the exact second pulse generator 7 is connected to a highly stable clock generator 11, and the installation input is connected to the pulse output (PPS signal output of the exact second pulse) of the GPS receiver 12 and the installation input of the time and date counter unit 10. The counting input of the block 10 counters of time and date is connected with the first output of the former 7 of the exact second pulse, the second output of which is connected with the second input of the microprocessor control unit 5. The output of block 10 of the time and date counters is connected to the third input of the microprocessor control unit 5. The serial port (information output) of the GPS receiver 12 is connected to the input of the decoder 8 of the synchronization unit 6. The second output of the microprocessor unit 5 is connected to the display unit 13. The third output of the microprocessor control unit 5 is connected to the test signal control code generator 14 and the test signal generator 15 connected in series, the output of which is connected to the input of the switch 1. Other inputs of the switch 1 are connected to the geophones (seismic signal sensors, not shown). The first and third inputs and outputs of the microprocessor unit 5 are connected, respectively, with the storage device 16 of the program memory and data and with the meter 17 temperature, humidity, supply currents and voltages.
Второй вход-выход микропроцессорного блока 5 управления является входом-выходом регистратора и через разъем 18 подключается к внешнему блоку управления, управляющему компьютеру (не показан).The second input-output of the microprocessor control unit 5 is the input-output of the recorder and is connected via an connector 18 to an external control unit that controls a computer (not shown).
Коммутатор 1 (фиг.2) включает группу управляемых от микропроцессорного блока 5 управления контактов, через которые предварительный усилитель 2 подключается к выходам сейсмоприемников (не показаны) и/или к выходу генератора 15 тестовых сигналов через согласующие резисторы.The switch 1 (figure 2) includes a group of contacts controlled from the microprocessor control unit 5, through which the preamplifier 2 is connected to the outputs of the geophones (not shown) and / or to the output of the test signal generator 15 through terminating resistors.
Коммутатор 1 может быть реализован, например, на микросхемах типа ADG511BR.Switch 1 can be implemented, for example, on microcircuit type ADG511BR.
Высокостабильный генератор тактовой частоты 11 может быть выполнен на термостатированном генераторе фирмы «МОРИОН» типа ГК80-ТС-2-5В-10М-В1 и обеспечивать стабильность частоты не хуже 10-8.A highly stable clock generator 11 can be performed on a thermostatically controlled generator of the MORION type GK80-TS-2-5V-10M-B1 and ensure frequency stability no worse than 10 -8 .
АЦП 3 может быть построен на микросхеме CS5372 (дельта-сигма модуляторы 4-го порядка).ADC 3 can be built on the CS5372 chip (4th order delta-sigma modulators).
Запоминающее устройство 16 может быть построено на «Flash»-памяти общим объемом до 4 Гбайт, что достаточно для обеспечения автономности в пределах нескольких суток непрерывного наблюдения.Storage device 16 can be built on "Flash" memory with a total capacity of up to 4 GB, which is enough to ensure autonomy within a few days of continuous monitoring.
Цифровой фильтр 4 может быть выполнен на части микросхемы программируемой логики серии «Асех 1K» или «Cyclone» фирмы «Altera», например, ЕР1С6Т144Т8.The digital filter 4 can be performed on the part of the programmable logic chip series "Aseh 1K" or "Cyclone" company "Altera", for example, EP1C6T144T8.
Микропроцессорный блок 5 управления может быть построен на оставшейся части микросхемы программируемой логики серии «Асех 1K» или «Cyclone» фирмы «Altera» и микропроцессоре фирмы Atmel 89C5132-IL.Microprocessor control unit 5 can be built on the remainder of the programmable logic chip series "Aseh 1K" or "Cyclone" company "Altera" and a microprocessor company Atmel 89C5132-IL.
В качестве оконечного разъема 18 может быть использован 16-контактный разъем СН-41Б-16.As the terminal connector 18 can be used 16-pin connector SN-41B-16.
Автономный регистратор сейсмических сигналов согласно изобретению работает следующим образом.The stand-alone seismic signal recorder according to the invention operates as follows.
Автономный регистратор сейсмических сигналов через разъем 18 подключается к управляющему компьютеру (не показан) и программируется в соответствии с утвержденным планом эксперимента. Программирование включает в себя: указание времени начала наблюдения (год, месяц, день, часы, минуты, секунды или сейчас же), длительность наблюдения (часы, минуты, секунды), режимы регистрации (коэффициенты усиления по каждому из каналов регистрации, период квантования), источник сигнала - геофон, с указанием диапазона его допустимого внутреннего сопротивления, и/или встроенный тестовый генератор 15 с указанной частотой и амплитудой выходного сигнала и типом выхода (синфазный-парафазный). Заданные программы настройки сохраняются в запоминающем устройстве 16. Используя различные коммутации входных цепей коммутатора 1 (фиг.2), в качестве режимов работы автономного регистратора можно установить: режим регистрации сейсмических данных, режим тестирования сейсмоприемников, режим тестирования аналогового (измерительного) канала регистратора. Обрабатывая данные регистрации тестового сигнала, можно, в том числе в полевых условиях, проконтролировать работоспособность канала регистрации.An autonomous seismic signal recorder is connected via a connector 18 to a control computer (not shown) and is programmed in accordance with the approved experimental design. Programming includes: indicating the start time of the observation (year, month, day, hours, minutes, seconds or now), the duration of the observation (hours, minutes, seconds), recording modes (gain factors for each of the recording channels, quantization period) , the signal source is a geophone, indicating the range of its permissible internal resistance, and / or an integrated test generator 15 with the indicated frequency and amplitude of the output signal and type of output (common-mode-phase). The preset tuning programs are stored in the storage device 16. Using various switching input circuits of the switch 1 (Fig. 2), the operation modes of the autonomous registrar can be set: seismic data recording mode, seismic testing mode, analogue (measuring) channel test mode of the recorder. Processing the registration data of the test signal, it is possible, including in the field, to monitor the operability of the registration channel.
Для проведения тестирования записываются несколько тестовых сеансов наблюдений. Параметры и тип тестового сигнала в зависимости от необходимой задачи тестирования, соответственно, задаются микропроцессорным блоком 5 управления и формируются с помощью формирователя 14 кода управления тестового генератора. При этом по сигналу управления с микропроцессорного блока 5 управления, с тестового генератора 15 через коммутатор 1 на вход соединенных последовательно предварительного усилителя 2, дельта-сигма АЦП 3 и цифрового фильтра 4 поступает заданный микропроцессорным блоком 5 управления тестовый сигнал. Микропроцессор 5 принимает и записывает данные наблюдения в тестовом режиме в запоминающее устройство 16. Результаты тестирования могут быть считаны во внешний управляющий компьютер (не показан) и обработаны. В результате обработки тестовых сигналов указанным управляющим компьютером могут быть получены и проанализированы (например, оператором) метрологические параметры канала измерения: амплитуда максимального неискаженного сигнала, коэффициент нелинейных искажений, мгновенный динамический диапазон, уровень собственных шумов тракта измерения, уровень подавления синфазной помехи, точность установки коэффициентов усиления, коэффициент взаимного влияния каналов, амплитудно-частотная характеристика канала измерения, сопротивление источника сигнала.For testing, several test observation sessions are recorded. The parameters and type of the test signal, depending on the required testing task, respectively, are set by the microprocessor control unit 5 and are generated using the generator 14 of the control code of the test generator. In this case, the control signal from the microprocessor control unit 5, from the test generator 15 through the switch 1 to the input of the pre-amplifier 2 connected in series, the delta-sigma ADC 3 and the digital filter 4 receives the test signal specified by the microprocessor control unit 5. The microprocessor 5 receives and writes the observation data in test mode to the storage device 16. The test results can be read into an external control computer (not shown) and processed. As a result of processing the test signals by the specified control computer, the metrological parameters of the measurement channel can be obtained and analyzed (for example, by the operator): amplitude of the maximum undistorted signal, coefficient of nonlinear distortion, instantaneous dynamic range, level of noise of the measurement path, level of common mode interference suppression, accuracy of setting the coefficients amplification, the coefficient of mutual influence of the channels, the amplitude-frequency characteristic of the measurement channel, the source resistance nickname signal.
При проведении сейсмических исследований производится расстановка группы запрограммированных автономных регистраторов сейсмических сигналов на местности и подключение их к сейсмоприемникам. После включения питания каждый из автономных регистраторов начинает работать в автоматическом режиме. Временная синхронизация работы автономных регистратора в течение длительного времени обеспечивается за счет использования сигналов точного мирового времени следующим образом.When conducting seismic surveys, a group of programmed autonomous seismic signal recorders is placed on the ground and connected to seismic receivers. After turning on the power, each of the autonomous recorders starts to work in automatic mode. The temporary synchronization of the work of the stand-alone recorder for a long time is ensured by the use of accurate world time signals as follows.
Источником сигналов точного времени в начальный момент синхронизации является GPS-приемник 12. Сигналы мирового времени, принимаемые GPS-приемником 12, синхронизуют связанный с высокостабильным тактовым генератором 11 блок 6 временной синхронизации. GPS-приемник 12 формирует два сигнала: импульсный сигнал точного секундного импульса (PPS), фронт которого совпадает с началом секунды, и последовательную посылку данных, содержащую информацию о текущем годе, месяце, сутках, часе, минуте и секунде, ежесекундно формирующаяся на выходе последовательного порта указанного GPS-приемника 12 и поступающую на вход дешифратора 8. Дешифратор 8 в последовательном коде формирует сигналы текущего года, месяца, суток, часа, минуты и секунды в параллельном двоичном коде и загружает данные в соответствующие регистры блока 9 регистров времени и даты. В условиях устойчивого приема импульс сигнала PPS с GPS-приемника 12 поступает на установочный вход формирователя (счетчика-делителя частоты) 7 точного секундного импульса и сбрасывает его в «0». Одновременно этот же сигнал поступает на установочный вход блока 10 счетчиков времени и даты и заносит в них текущее значение времени и даты с блока 9 регистров времени и даты. На тактовый вход формирователя 7 точного секундного импульса поступают импульсы с выхода генератора 11 тактовой частоты. С первого выхода формирователя 7 точного секундного импульса тактовый сигнал поступает на счетный вход блока 10 счетчиков времени и даты. Таким образом, на выходах блока временной синхронизации 6 формируются сигналы точного времени: миллисекунды и микросекунды со второго выхода формирователя 7 точного секундного импульса поступают на второй вход микропроцессорного блока 5 управления; секунды, минуты, часы, дни, месяцы, годы с выхода блока 10 счетчиков времени и даты поступают на третий вход микропроцессорного блока 5 управления.The source of accurate time signals at the initial moment of synchronization is the GPS receiver 12. World time signals received by the GPS receiver 12 synchronize the time synchronization unit 6 connected to the highly stable clock generator 11. The GPS receiver 12 generates two signals: a pulse signal of an exact second impulse (PPS), the front of which coincides with the beginning of a second, and a serial sending of data containing information about the current year, month, days, hour, minute and second, which is generated every second at the output of the serial the port of the specified GPS receiver 12 and fed to the input of the decoder 8. The decoder 8 in the serial code generates the signals of the current year, month, day, hour, minute and second in parallel binary code and loads the data into the corresponding reg Block 9 registers of time and date. In conditions of stable reception, the pulse of the PPS signal from the GPS receiver 12 is fed to the installation input of the shaper (counter-frequency divider) 7 of the exact second pulse and resets it to "0". At the same time, the same signal is supplied to the installation input of block 10 of time and date counters and enters into them the current value of time and date from block 9 of time and date registers. The clock input of the shaper 7 of the exact second pulse receives pulses from the output of the generator 11 clock frequency. From the first output of the shaper 7 of the exact second pulse, the clock signal is supplied to the counting input of block 10 of the time and date counters. Thus, the exact time signals are generated at the outputs of the time synchronization unit 6: milliseconds and microseconds from the second output of the exact second pulse shaper 7 are fed to the second input of the microprocessor control unit 5; seconds, minutes, hours, days, months, years from the output of block 10 of the time and date counters are supplied to the third input of the microprocessor control unit 5.
При пропадании сигнала на входе GPS-приемника 12 отсутствует и сигнал PPS. В этом случае точность формирования секундного импульса определяется только стабильностью генератора 11 тактовой частоты. Блок 10 счетчиков времени и даты продолжает счет секундных импульсов с выхода формирователя 7 точного секундного импульса.When the signal disappears at the input of the GPS receiver 12, there is no PPS signal either. In this case, the accuracy of the formation of a second pulse is determined only by the stability of the clock generator 11. Block 10 counters of time and date continues to count the second pulses from the output of the shaper 7 of the exact second pulse.
Микропроцессорный блок 5 управления сравнивает данные точного времени, поступившие на его второй и третий входы с блока 6 временной синхронизации, с заданными и принимает решение об изменении режима работы регистратора - переход в режим регистрации или переход в режим ожидания. В режиме регистрации микропроцессорный блок 5 управления заносит в запоминающее устройство 16 данные о точном времени при записи каждого пакета сейсмической информации. Данные точного времени записываются в заголовок пакета.The microprocessor control unit 5 compares the exact time data received at its second and third inputs from the time synchronization unit 6 with the given ones and makes a decision on changing the operating mode of the recorder - switching to registration mode or switching to standby mode. In the registration mode, the microprocessor control unit 5 enters into the memory 16 data on the exact time when recording each packet of seismic information. The exact time data is written to the packet header.
Время выхода высокостабильного тактового генератора 11 в рабочий режим составляет не более 30 минут. В течение этого времени производится тестирование сейсмоприемников. При этом на входы регистратора через коммутатор 1 автоматически подключается генератор 15 тестового сигнала. Результирующий сигнал коммутатора 1 усиливается предварительным усилителем 2 и оцифровывается дельта-сигма АЦП 3, битовый поток данных поступает на вход цифрового фильтра 4. Микропроцессор 5 анализирует отчеты цифрового фильтра 4 и вычисляет внутреннее сопротивление сейсмоприемников. Вычисленное значение внутреннего сопротивления сравнивается микропроцессорным блоком 5 управления с записанным при программировании. Микропроцессорный блок 5 управления выдает соответствующий сигнал на мультиплексный световой индикатор 13, который тем или иным образом отображает то или иное состояние внутреннего сопротивления каждого геофона (например, соответствие исправному состоянию - зеленым цветом или несоответствие - красным цветом). Одновременно световая индикация на блоке индикации 13 в соответствии с данными измерителя 17 температуры, влажности, токов и напряжений, получаемыми от микропроцессорного блока 5 управления, отображает то или иное состояние питающих батарей (не показаны), наличие или отсутствие сигнала синхронизации от GPS-приемника 12, текущий режим работы регистратора (ожидание или регистрация). Оператор имеет возможность устранить выявленные неисправности на месте в течение 30 минут, по истечении которых автономный регистратор переходит к ожиданию момента начала регистрации, при этом коммутатор 1 по управляющему сигналу с микропроцессора 5 отключает генератор 15 тестовых сигналов.The output time of the highly stable clock generator 11 to the operating mode is not more than 30 minutes. During this time, geophones are tested. In this case, the test signal generator 15 is automatically connected to the inputs of the recorder through the switch 1. The resulting signal of the switch 1 is amplified by the pre-amplifier 2 and the ADC 3 delta-sigma is digitized, the bitstream is fed to the input of the digital filter 4. The microprocessor 5 analyzes the reports of the digital filter 4 and calculates the internal resistance of the geophones. The calculated value of the internal resistance is compared by the microprocessor control unit 5 with that recorded during programming. The microprocessor control unit 5 generates a corresponding signal to the multiplexed indicator light 13, which in one way or another displays one or another state of internal resistance of each geophone (for example, correspondence to a healthy state - green or mismatch - red). At the same time, the light indication on the display unit 13, in accordance with the data of the temperature, humidity, current and voltage meter 17 received from the microprocessor control unit 5, displays one or another state of the supply batteries (not shown), the presence or absence of a synchronization signal from the GPS receiver 12 , the current operating mode of the registrar (pending or registering). The operator is able to eliminate the identified malfunctions on the spot within 30 minutes, after which the autonomous recorder proceeds to wait for the moment of registration, while the switch 1 by the control signal from the microprocessor 5 turns off the generator 15 test signals.
За счет организованной, встроенной системы временной синхронизации, обеспечивающей высокоточную привязку регистрируемых сейсмических сигналов к единому мировому времени, автономные регистраторы, согласно изобретению, позволяют регистрировать сейсмические колебания как от пассивных, так и от активных источников возбуждения различного типа (взрывных и невзрывных). При использовании активных источников возбуждение сейсмических колебаний производят в режиме, соответствующем технологии проведения геофизического эксперимента. В этом случае момент воздействия должен быть тем или иным образом зафиксирован, например, с использованием системы синхронизации возбуждения (ССВ) или по собственным высокоточным часам, синхронизованным сигналами мирового времени.Due to the organized, built-in time synchronization system, which provides high-precision binding of recorded seismic signals to a unified world time, autonomous recorders according to the invention make it possible to register seismic oscillations from both passive and active excitation sources of various types (explosive and non-explosive). When using active sources, the excitation of seismic vibrations is carried out in the mode corresponding to the technology of the geophysical experiment. In this case, the moment of exposure must be fixed in one way or another, for example, using an excitation synchronization system (CER) or using its own high-precision clock synchronized by world-time signals.
В режиме регистрации сейсмические сигналы, регистрируемые многоканальными сейсмоприемниками (не показаны), в аналоговом виде поступают через коммутатор 1 и предварительный усилитель 2 на вход дельта-сигма АЦП 3. Битовый поток с выхода дельта-сигма АЦП 3 обрабатывается цифровым фильтром 4 и поступает на первый вход микропроцессорного блока 5 управления, который формирует пакеты сейсмических данных с указанием (как показано выше) точного времени формирования и их направляет в запоминающее устройство 16. Одновременно с сейсмическими данными в запоминающее устройство 16 с измерителя 17 периодически поступают данные о температуре окружающей среды, влажности и параметры источника питания.In registration mode, the seismic signals recorded by multichannel geophones (not shown) are sent in analog form via switch 1 and preamplifier 2 to the input of the delta-sigma ADC 3. The bitstream from the output of the delta-sigma ADC 3 is processed by a digital filter 4 and fed to the first the input of the microprocessor control unit 5, which generates packets of seismic data indicating (as shown above) the exact time of formation and sends them to the storage device 16. Simultaneously with the seismic data a memory device 16 with meter 17 on an ambient temperature environment data arrive periodically, humidity and source power settings.
По завершении программы экспериментов производят считывание сейсмических данных из запоминающего устройства 16 через разъем 18. Полученные записи сейсмических данных от одного или группы регистраторов имеют, за счет организованной встроенной системы синхронизации с использованием GPS-приемников, высокоточную единую привязку к мировому времени.At the end of the experiment program, the seismic data are read from the storage device 16 through the connector 18. The received seismic data from one or a group of registrars have, thanks to an organized built-in synchronization system using GPS receivers, a high-precision unified reference to world time.
Обработку данных производят в соответствии с поставленными задачами эксперимента. Анализу могут подвергаться как одноканальные записи регистраторов, так и сформированные многоканальные сейсмограммы, полученные из данных множества отдельных автономных регистраторов, входящих в систему наблюдений. В частности, многоканальная сейсмограмма ОТВ (общая точка взрыва) может быть получена из фрагментов записей, соответствующих конкретному временному интервалу, от заданных полевых модулей.Data processing is carried out in accordance with the objectives of the experiment. Both single-channel recordings of registrars and generated multi-channel seismograms obtained from the data of many separate autonomous recorders that are part of the observation system can be analyzed. In particular, a multichannel OTV seismogram (common explosion point) can be obtained from fragments of records corresponding to a specific time interval from given field modules.
Возможность длительной непрерывной записи сейсмических сигналов с обеспечением высокоточной временной привязки позволяет в полевых условиях исключить необходимость точной синхронизации момента начала записи с началом возбуждения упругих колебаний. Иными словами, отсутствие жесткой синхронизации с моментом начала воздействия позволяет работать при свободном расписании источника возбуждения, что значительно упрощает эксплуатацию системы в целом. Системы наблюдений, построенные с использованием автономных регистраторов сейсмических сигналов, согласно изобретению, могут состоять из сверхбольшого количества пунктов приема, распределенных с переменной плотностью на площади исследований, которая определяется целевыми задачами, сейсмогеологическими условиями и методикой выполнения геолого-геофизических работ. При этом достигается высокая надежность системы наблюдений и достоверность сейсмических измерений, так как в такой системе практически исключена неработоспособность всей сети сбора данных из-за неисправности хотя бы одного регистратора.The possibility of long-term continuous recording of seismic signals with high-precision timing allows in the field to eliminate the need for accurate synchronization of the moment the recording starts with the start of excitation of elastic vibrations. In other words, the absence of tight synchronization with the moment the exposure begins allows working with a free schedule of the excitation source, which greatly simplifies the operation of the system as a whole. Observation systems constructed using autonomous seismic signal recorders according to the invention can consist of an extremely large number of reception points distributed with a variable density over the research area, which is determined by the targets, seismic and geological conditions and the methodology for performing geological and geophysical work. At the same time, high reliability of the observation system and reliability of seismic measurements are achieved, since in such a system the inoperability of the entire data collection network is practically excluded due to a malfunction of at least one registrar.
Таким образом, в целом совокупность признаков технического решения, согласно изобретению, позволяет с высокой достоверностью и надежностью проводить сейсмические наблюдения на площадях любых размеров, повышает производительность проведения сейсмических работ в особо сложных полевых условиях.Thus, in general, the totality of the features of the technical solution according to the invention allows with high reliability and reliability to conduct seismic observations on areas of any size, increases the productivity of seismic work in particularly difficult field conditions.
Изобретение реализовано в сейсмической аппаратуре станции РОСА-А, которая позволяет проводить детальные глубинные исследования методом ГСЗ, в наземном варианте и в варианте «суша-море». Кроме того, ее можно использовать для регистрации сейсмических данных высокоразрешающих съемок, а также при проведении активного и пассивного сейсмического и сейсмологического мониторинга.The invention is implemented in the seismic equipment of ROSA-A station, which allows for detailed in-depth studies using the GSZ method, in the ground version and in the land-sea variant. In addition, it can be used to record seismic data of high-resolution surveys, as well as when conducting active and passive seismic and seismological monitoring.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007100422/28A RU2331087C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Autonomous device for recording seismic signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007100422/28A RU2331087C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Autonomous device for recording seismic signals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2331087C1 true RU2331087C1 (en) | 2008-08-10 |
Family
ID=39746494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007100422/28A RU2331087C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Autonomous device for recording seismic signals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2331087C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2616346C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Multi-channel digital signal recorder |
| RU213999U1 (en) * | 2022-02-13 | 2022-10-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Современные системы сейсмического мониторинга" | Seismic signal recorder with pre-processing and data transmission via energy-efficient wireless communication channels |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007100422/28A patent/RU2331087C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2616346C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Multi-channel digital signal recorder |
| RU213999U1 (en) * | 2022-02-13 | 2022-10-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Современные системы сейсмического мониторинга" | Seismic signal recorder with pre-processing and data transmission via energy-efficient wireless communication channels |
| RU2805775C1 (en) * | 2023-06-06 | 2023-10-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского Российской академии наук | Astronomical time signal generator for stand-alone digital seismometers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7299133B2 (en) | Data acquisition unit, system and method for geophysical data | |
| CA2741865C (en) | Practical autonomous seismic recorder implementation and use | |
| CA2368127C (en) | Accelerometer transducer used for seismic recording | |
| Liu et al. | Apsu: a wireless multichannel receiver system for surface nuclear magnetic resonance groundwater investigations | |
| RU2331087C1 (en) | Autonomous device for recording seismic signals | |
| Gledhill et al. | The EARSS digital seismograph: system description and field trials | |
| RU2616346C1 (en) | Multi-channel digital signal recorder | |
| US20080192881A1 (en) | Portable multiplicity counter | |
| DE102011120920A1 (en) | Processing device for measurement data of geophysical investigation methods, method for processing measurement data of geophysical investigation methods and geophysical survey system | |
| US20140226438A1 (en) | Assigned scheduled acquisition process in wireless exploration | |
| US20230291407A1 (en) | Sensor And Coincidence Radiation Detection Device | |
| RU41376U1 (en) | CABLE-FREE DEVICE FOR SEISMIC DATA RECORDING | |
| KR101329045B1 (en) | Time marking system of earthquake recorder and the control method thereof | |
| Zhmud et al. | Measurer and recorder of electrical signals for electrical geophysical surveys | |
| RU213999U1 (en) | Seismic signal recorder with pre-processing and data transmission via energy-efficient wireless communication channels | |
| CN109855650B (en) | On-line calibration device for reconfigurable infrared earth sensor simulator | |
| SU783736A1 (en) | Seismograph | |
| Golden et al. | Digitization of the Carnegie Analog Broadband Instruments Tape Records | |
| Schaub et al. | Multichannel Transient Analyzer System | |
| Popov et al. | Precision environmental radiation monitoring system | |
| RU2442999C1 (en) | Programmed measurement system | |
| Otsubo | Systematic Range Error 2013-2014 | |
| Siyami et al. | Instrumented pseudofruit for acquisition of impact damage data for agricultural perishables | |
| Zhang et al. | A new method to obtain the lightning radiation electromagnetic field waveform based on virtual instrument | |
| Georgiev | A Wireless Sensor Network for Seismic Activity Registration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200514 |