SU1109696A1 - Система управлени вибрационным источником сейсмических сигналов - Google Patents

Abstract

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫМ ИСТОЧНИКОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержаща  суммирующий уси литель и датчики обратных св зей, подключенные к входам суммирующего усилител  через соответствунщие детекторы , управл ющий генератор импульсов, состо щий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управл ющего сигнала, состо щий из сумматора импульсов , генератора синусоидального напр жени , синхронного детектора, основного и управл ющего делителей импульсов,, вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора , а выход - к входу генератора синусоидального напр жени , выход которого соединен с датчиками обратных св зей- и с входом синхронного детектора, управл ющий вход которого подключен к выходу управл ющего делител  импульсов, вход последнего соединен с выходом сумматора импульсов , подключенного входами к выходам кварцевого генератора и преобразовател  код-частота, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности излучени  сейсмических сигналов путем регулировани  их гармонического состава, система управлени  дополнительно содержит регул тор гармонических составл ющих управл ющего сигнала с регистрами управлени  амплитудой гармоник и управл емьй регул тор уровн , включенный между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилител , а также по крайней мере один канал формировани  гармонической составл ющей управл ющего сигнала, содержащий дополнительный (Л управл ющий делитель, идентичный управл ющему делителю формировател  управл ющего сигнала, умножитель § импульсов, дополнительный синхронный детектор, дополнительный управл емый регул тор уровн  и дополнительный сумматор импульсов, первый вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора, второй г вход через умножитель импульсов о с выходом преобразовател  код-частота, а выход - с входом дополнительного О5 управл ющего делител , выход которого подключен к, управл ющему входу дополнительного синхронного детектора, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напр жени , выход через дополнительный управл емый регул тор уровн  - с одним из входов суммирующего усилител , причем управл ющие входы всех регул торов уровней поразр дно соединены с выходами регистров управлени  амплитудой соответствующих гармоник ре

Description

гул тора гармонических составл ющих управл ющего сигнала.

2. Система поп.1, отличающа с  тем, что, регул тор гармонических составл ющих снабжен регистрами управдени  фазой, а формирователь управл ющего сигнала - компаратором и идентичным управл ющему делителю опорным делителем, входы которых объединены, а выход опорного делител  соединен с входом предва-. рительной записи управл ющего делител , вход компаратора подключен к выходу формировател  управл ющего сигнала , а выход - к входам предварительной записи дополнительных управл ющих делителей, информационные входы которых поразр дно соединены с регистрами управлени  фазой соответствующих , гармоник регул тора гармонических составл ющих управл ющего сигнала .

3. Система по пп.1 и 2, отличающа с  тем, ЧТО компаратор вьтолнен в виде J) -триггера, информационньй и тактовый входы которого подключены к выходам основного и управл ющего делителей формировател  управл ющего сигнала.

1

Изобретение относитс  к сейсморазведке и может быть использовано дл  управлени  вибрационными источниками сейсмических сигналов, преимщественно электрогидравлическими, примен емыми при сейсморазведке на нефть и газ.

Известна система управлени  вибрационным источником сейсмических сигналов, содержаща  программное устройство, подключенное к преобразователю код-частота, выход которого подключен к входу цифроаналогово го преобразовател , соединенного с одним из входов суммирующего усилител , управл ющего работой злектрогидравлического усилител , а также датчики обратных св зей типа дифференциальньй трансформатор с подвижным сердечником, подключенные к соответствующим детекторам датчиков обратных св зей, выходы которых подключены к другим входам суммирующего усилител , и генератор синусоидального напр жени  дл  запитки датчиков СО

В описанной системе управлени  источником отсутствует возможность регулировани  гармонического состава излучаемого сейсмического сигнала , что не позвол ет с их помощью излучать сейсмический сигнал с малым содержанием гармоник.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вй етс  система управлени  вибрационным источником сейсмических сигналов, содержаща  суммирующий усилитель и датчики обратных св зей, подключенные к входам суммирующего усилител  через соответствующие детекторы, управл ющий генератор импульсов, состо щий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота , а также формирователь управл ющего сигнала, состо щий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напр жени , синхронного детектора основного и управл ющего делителей импульсов, вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора , а выход - к входу генератора синусоидального напр жени , выход которого соединен с датчиками обратных св зей и с входом синхронного детектора, управл ющий вход которого подключен к выходу управл ющего делител  импульсов, вход которого соединей с выходом сумматора, импульсов, подключенного своими входами к выходам кварцевого генератора и преобразовател  код-частота 2,у

Отличие этой системы управлени  от рассмотренной ранее заключаетс  в том, что формирование управл ющего свип-сигнала осуществл етс  путем преобразовани  переменного напр жени , используемого дл  запитки датчиков обратных св зей. При этом достигаетс  упрощение з.а счет исключени  сложного цифроаналогового преобразовател  и повышаетс  точность формировани  управл ющего свип-сигнала . Тем не менее, эта система управлени  не в состо нии обеспечить регулирование гармонического состава излучаемой сейсмической волны дл  повышени  точности ее излучени .

Цель изобрете ни  - повьшение точности излучени  сейсмических сигналов путем регулировани  их гармонического состава,

Указанна  цель достигаетс  тем, что система управлени  вибрационным источником сейсмических сигналов, содержаща  суммирующий усилитель и датчики обратных св зей, подключенные к входам суммирующего усилител  через соответств5тощие детекторы, управл ющий генератор импульсов, состо щий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управл ющего сигнала , состо щий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напр жени  синхронного детектора, основного и управл ющего делителей импульсов, вход первого из которых подключен к выходу кварцевогогенератора, а выход - к входу генератора синусоидального напр жени , выход которого соединен с датчиками обратных св зей и с входом синхронного детектора, управл ющий вход которого подключен к выходу управл ющего делител  импульсов , вход последнего соединен., с выходом сумматора импульсов, под-.

ключенного входами к выходам кварцевого генератора и преобразовател  код-частота, дополнительно содержит регул тор гармонических составл ющих управл ющего сигнала с регистрами управлени  амплитудой гармоник и управл емый регул тор уровн , включенньй между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилител , а также по крайней мере один канал формировани  гармонической составл ющей управл ющего сигнала содержащий дополнительный управл ющий делитель, идентичньй управл ющему делителю формировател  управл ющего сигнала, умножитель импульсов с коэффициентом умножени , равным номеру формируемой гармоники управл ю щего сигнала, дополнительный синхронных детектор, дополнительный управл емый регул тор уровн  и дополнительный сумматор импульсов,- первый вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора , второй вход через умножитель импульсов - с выходом преобразовател  код-частота, а выход - с входом дополнительного управл ющего делител , выход которого подключен к управл ющему входудополнительного синхронного детектора, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напр жени , выход через дополнительный управл емьй регул тор уровн  - с одним из входов суммирующего усилител , причем управл ющие входы всех регул торов уровней поразр дно соединены с выходами регистров управлени  аьшлитудой соответствз щих гармоник регул тора гармонических составл  бщих управл ющего сигнала.

Кроме того, регул тор гармоническрпс составл ющих снабжен регистрами управлени  фазой, а формирователь управл ющего сигнала- компаратором и идентичным управл ющему делителю опорным делителем, входы кото-. рых объединены, а выход опорного делител  соединен с входом предварительной записи управл ющего делител , вход компаратора подключен к формировател  управл ющего , а выход - к уходам предварительной записи дополнительных: управл ющих делителей, информационные входы которых поразр дно соединены с регистрами управлени  фазой соответствующих гармоник регул тора гармонических составл ющихуправл ющего сигнала.

Кроме того, компаратор может быть выполнен в виде D -триггера, информационный и тактовьй входы которого подключены к выходам основного и управл ющего делителей формировател  управл ющего сигнала.

На фиг.Гприведена структурна  схема системы управлени ; на фиг.2 временные диаграммы, по сн ю1цие принцип формировани  управл ющего сигнала и его гармоник.

Устройство содержит электрогидравлический возбудитель 1 вибрации, включающий в себ , электрогидравличес5 кий усилитель 2, подключенный к гидроцилиндру , образованному реактивной массой 3 и штоком 4, соединенным с установленной на поверхности грунта излучающей плитой 5, и систему упрйвлени , содержащую суммирующий уси литель 6, датчики 7 и 8 обратных св  зей, установленные на элёктрогидравлическом усилителе 2 и между реактив ной маосой Зи штоком 4, и подключен ные к входам суммирующего усилител  6через детекторы 9 и 10. В систему :управлени  входит также управл ющий генератор 11 импульсов, вьшолненный в виде кварцевого генератора 12 и программного устройства 13, подключенных к преобразователю 14 код-частота , формирователь 15 управл ющего сигнала, выполненный в виде сумматор 16 импульсов, генератора 17 синусоидального напр жени , .синхронного детектора 18, двух идентичных делите лей импульсов основного 19 и управл ющего 20, а также опорного делител  21, вход основного делител  19 подключен к выходу кварцевого генера тора 12, а выход - к входу генератор 17 синусоидального напр жени , выход которого соединен с датчиками 7и 8 обратных св зей и с входом синхронного детектора 18, выход кото рого подключен к одному из входов суммирующего усилител  6 через управ л емый регул тор 22 уровн , а управл ющий вход - к выходу управл ющего делител  20, вход которого соединен с выходом сумматора 16 импульсов, подключенного своими входами к выход кварцевого генератора 12 и преобразовател  14 код-частота, входы делителей 20.и 21 соединены между собой, а выход опорного делител  21 подключен к входу предварительной записи управл ющего делител  20. Кроме того система управлени  содержит регул тор 23 гармонических составл ющих управл ющего сигнала с регистрами 24 и 25 управлени  амплитудой и фазой гармоник соответственно, а также необходимое количество каналов 26 формировани  гармонических составл ющих управл ющего сигнала (исход  из количества компенсируемых гармоник в выходном сигнале), каждьш из которых содержит дополнительный управл ющий делитель 27, идентичный делител м 19-21, умножитель 28 импульсов с коэффициентом умножени , равным номеру формируемой гармоники, дополнительный синхронный детектор 29, дополнительный управл емьш регул тор 30 уровн  и дополнительньй сумматор 31 импульсов, один вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора 12, другой через умножитель 28 импульсов - с выходом преобразовател  14 код-частота, выход - с входом дополнительного управл ющего делител  27, выход которого подключен к управл ющему входу дополнительного синхронного детектора 29, вход которого соединен с выходом генератора 17 синусоидального напр жени , Ьыкод - через дополнительный управл емый регул тор 30 уровн  С одним из входов суммирующего усилител  6. Управл ющие входы управл емых регул торов 22 и 30 уровней соединены поразр дно с регистрами 24 управлени  амплитудой соответствующих гармоник регул тора 23 гармонических составл ющих. Дл - обеспечени  возможности управлени  фазой гармоник, информационные входы управл ющих делителей 20 и 27 соединены поразр дно с регистрами 25 управлени  фазой регул тора 23 гармонических составл ющих , а входы предварительной записи дополнительных управл ющих делителей 27 подключены к выходу компаратора 32, вход которого соединен с выходом формировател  15 управл ющего сигнала, а точнее, с выходом синхронного детектора 18. Работа устройства происходит следующим образом. После включени  системы управлени  кварцевьй генератор 12 начинает генерировать высокостабильную импульсную последовательность 33 (фиг.2) частотой i) , котора  поступает на вход основного делител  19 с коэффициентом делени  N . Образующа с  на выходе этого делител  импульсна  последовательность 34 с частотой д преобразуетс  в перемен-, ное напр жение 35 синусоидальной формы с помощью генератора 17, выполненного ,например, в виде усилител  с высокодобротным контуром, настроенным на частоту . Сформированное таким образом переменное напр жение 35 используетс  дл  запитки датчиков 7 и 8 обратных св зей электрогидравлического возбудител  1 вибрации. Кроме того, напр жение 35 поступает на входы синхронных детекторов 18 и 29. Одновременно импульсна  последовательность 33

кварцевого генератора 12 поступает на один из входов сумматоров 16 и 31 Перед началом возбуждени  преобразователь 14 код-частота не работает, поэтому импульсные последовательности на выходах сумматоров 16 и 31 имеют частоту 33, котора , пройд  через делители 20 и 27, имеющие также коэффициент делени  N , понижаетс  до величины f. f. - о . С выходов управл ющих делителей 20 и 27 импульс-ные последовательности f и f поступают на управл ющие входы синхронных детекторов 18 и 29, а последовательность с выхода основного делител  19 на управл ющие входы детекторов 9 и 10. Поскольку в данном случае . частоты переменного синусоидального напр жени  35 и управл ющих импульсных последовательностей и f равны, то на выходе синхронных детекторов 18 и 29 образуетс  посто нное напр жение, завис щее от относительного фазового сдвига напр жени  35 и управл ющих импульсных последо- вательностей f и f и равное, например , нулю.

Синусоидальное напр жение 35, запитывающее датчики 7 и 8, преобразуетс  ими, измен   свою амплитуду в соответствии с положением их чувствительных элементов, и поступает с выходов датчиков на входы детекторов 9 и 10, на управл ющие входы которых поступает импульсна  последовательность с выхода основного делител  19 той же частоты, что и напр жение запитки 35. При этом на выходах детекторов 9 и 10 образуютс  посто нные напр жени  обратных св зей UQPJ и UpQ первое из которых пропорционально положению золотника (на фиг.1 не показан) распределительного каскада гидроусилител  2, а второе - относительному положению реактивной массы 3 и штока 4 электрогидравлического возбудител  1 вибрации. Поступа  на входы суммирующего усилител  6, эти сигналы обеспечивают рабочий режим электрогидравлического возбудител  вибрацик данного типа.

При запуске источника преобразователь 14 код-частота управл ющего генератора 11 И14пульсов начинает вырабатьгоать импульсную последовательность с частотой У/ NF , где . F - заданна  частота вибрации, код

которой вырабатывает пpoгpa tмнoe устройство 13. После поступлени  частоты W на вход с тчматора 16, частота 36 управл ющей импульсной последовательности на выходе делител  20 становитс  равной

г1 - г

JW N

|.F

при этом н-а вькоде синхронного детектора 18 образуетс  переменное напр жение 37 синусоидальной формы с частотой, равной разности частот напр жений на его входах:.

f;-fo-- o F-f.FПеременное напр жение используетс  в качестве управл ющего сигнала дл  приведени  в действие электрогидравлического возбудител  1 вибрации источника. Одновременно управл юща  импульсна  последовательность . W поступает на сумматоры 31 каналов 26 формировани  гармонических составл ющих управл5пощего сигнала, однако при этом частота ее увеличиваес  умножителем 28 в п раз, где h номер формируемой гармоники. После суммировани  ее с импульсной последовательностью 33 кварцевого генератора 12 и делени  на N в допохы нительном управл ющем делителе 27 образуетс  еще одна управл юща  импульсна  последовательность с частотой

.1 Aj-fnW f. W г

i n -hT- o irfo fr. котора  поступает на управл ющий вход дополнительного синхронного детектора 29 и образует на его выходе переменное синусоидальное напр жение U, с частотой

() ,

т.е. равной частоте п-и гармоники управл ющего сигнала U. Дл  случа  формы сигналов 38 и 39 соответствуют j и и .

Набор синусоидальных напр жений С выходов всех каналов 26 формировани  гармоник используетс  дл  компенсации гармонических составл ющих возбуждаемой сейсмической волны путем подачи их в определенном амплитудном и фазовом соотношении (в соответствии с известными методами компенсации) на входы суммирующего усилител  6.

Регулировка амплитуд и фаз гармонических составл ющих управл ющего сигнала производитс  регул тором 23 гармоник, имеющим .регистры 25 и 24 управлени  фазой и амплитудой , последние из которых соединены с управл ющими входами регул торов 22 и 30 уровней. Дл  регулировки фазы управл ющего сигнала и его гармоник регистры 25 управлени  фазой соединены пораз р дно с информационными входами управл ющих делителей 20 и 27 Iiмпyльсов и подают на них коды т .,. . nij соответствующие величине фазового сдвига основной гармоники управл ющего сигнала ij-, относительно йекото рого опорного сигнала и величинам фазового сдвига Ч. гармоник U отно сительно основной гармоники О . Пр этом дл  любой гармоники ., Сдвиг фазы гармоник осуществл ет следзпощим образом. В момент- запуска источника делители 19,20,21 и 27 принудительно обнул ютс , после чего они .начинают заполн тьс  импульсами. На входы де лителей 20 и 21 поступает одна и та же импульсна  последовательность, при этом на их выходах образуютс  одинаковые импульсные последователь ности и р с той лишь разницей, что фазова  характеристика импульсной последовательности р в процессе дальнейшей работы не подвергаетс  принудительному изменению. Поскольку вход предварительной записи управл ющего делител  20 coe динен с выходом опорного делител  21, то в момент перехода его в исходное нулевое состо ние после заполнени  импульсом с выхода этого делител  производитс  занесение кода гм в управл ющий делитель 20 через его информационные входы, сое диненные с регистром 23 управлени  фазы регул тора гармоник. В результате этого импульсна  цоследователь ность Д с выхода управл ющего дели тел  20 сдвигаетс  по фазе относительно опорной импульсной последова тельности на угол а это автоматически приводит к тако же фазовому сдвигу управл ющего си нусоидального напр жени  Ц , обра , зующегос  на выходе синхронного детектора 18. Аналогично происходит управление фазой гармоник 0 управл ющего сигнала . Отличие заключаетс  лишь в том, что вход предварительной записи каждого дополнительного управл ющего делител  27 соединен с выходом компаратора , формирующего из. основной гармоники управл ющего сигнала U. пр моугольное напр жение, по переднему фронту которого осуществл етс  перенос управл ющих кодов с выходов регистров 25 регул тора 23. в делитель 27 через их информационные входы. В этом случае задан.на  величина фазового сдвига гармоник устанавливаетс  относительно первой гармоники (/у что позвол ет в случае изменени  фазы основной гармоники управл ющего сигнала сохран ть его форму и,следовательно , ранее выполненные услови  ком- t пенсации гармоник в выходном сигнале. f . . . В качестве компаратора может быть использован j) -триггер, поскольку, если информационный вход его подключить к выходу делител  19, вьфаб.атывающего пр моугольное переменное напр жение частотой , а тактовьй вход - к выходу делител  20, вырабатывающего частоту f , то на вьпсодах В -триггера образуетс  пр моугольное напр жение с частотой f f F , т.е. с частотой сигнала U-. По выходному сигналу Б -триггера с тем же успехом может осуществл тьс  установка фазы гармоник. Система управлени  вибрационным источником позвол ет регулировать гармонический состав излучаемого сейсмического сигнала, а при наличии контрол  содержани  гармоник в нем добитьс  их минимизации путем ручного или автоматического подбора амплитуд и фаз гармонических составл ющих входного сигнала с помощью регул тора 23 гармоник. При этом следует отметить такие преимущества предлагаемой системы управлени , как простота формировани  управл ющего сигнала и его гармонических составл ющих, а также простота и точность управлени  гармоническим составом управл ющего сигнала, поскольку при формировании гармоник их частота автоматически устанавливаетс  кратной частоте основной гармоники управл ющего сигнала, задаваемой

11110969612

программной устройством. Последнееравл ющёго сигнала, а также возможсвойство особенно важно в случаеность цифрового управлени  .указаниспользовани  сигналов с непрерывноными параметрами создают необходимые

измен ющейс  частотой (свип-сигналов),услови  дл  реализации системы

Наличие независимой раздельной 5с автоматической компенсацией гарморегулировки амплитудных и фазовыхнических составл ющих излучаемой

характеристики каждой гармоники уп-сейсмической волны.

итштгтгтшшлгтгтгшг.

J II 1J I LJ1U 11J I «

, I I I I I I и I I I I I I I II ,

Ч

У4 j#

V

Claims (3)

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫМ ИСТОЧНИКОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ ¹ СИГНАЛОВ, содержащая суммирующий усилитель и датчики обратных связей, подключенные к входам суммирующего усилителя через соответствующие детекторы, управляющий генератор импульсов, состоящий из кварцевого генератора и программного устройства, подключенных к преобразователю код-частота, а также формирователь управляющего сигнала, состоящий из сумматора импульсов, генератора синусоидального напряжения, синхронного детектора, основного и управляющего делителей импульсов,. вход первого из которых подключен к выходу кварцевого генератора, а выход - к входу генератора синусоидального напряжения, выход которого соединен с датчиками обратных связей- и с входом синхронного детектора, управляющий вход которого подключен к выходу управляющего делителя импульсов, вход последнего соединен с выходом сумматора импульсов, подключенного входами к выходам кварцевого генератора и преобразователя код-частота, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности излучения сейсмических сигналов путем регулирования их гармонического состава, система управления дополнительно содержит регулятор гармонических составляющих управляющего сигнала с регистрами управления амплитудой гармоник и управляемый регулятор уровня, включенный между выходом синхронного детектора и одним из входов суммирующего усилителя, а также по крайней мере один канал формирования гармонической составляющей управляющего $ сигнала, содержащий дополнительный управляющий делитель, идентичный управляющему делителю формирователя управляющего сигнала, умножитель импульсов, дополнительный синхронный детектор, дополнительный управляемый регулятор уровня и дополнительный сумматор импульсов, первый вход которого соединен непосредственно с выходом кварцевого генератора, второй вход через умножитель импульсов с выходом преобразователя код-частота, а выход - с входом дополнительного управляющего делителя, выход которого подключен к. управляющему входу дополнительного синхронного детектора, вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, выход через дополнительный управляемый регулятор уровня - с одним из входов суммирующего усилителя, причем управляющие входы всех регуляторов уровней поразрядно соединены с выходами регистров управления амплитудой соответствующих гармоник реSU 1109696 гулятора гармонических составляющих управляющего сигнала.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, регулятор гармонических составляющих снабжен регистрами управления фазой, а формирователь управляющего сигнала - компаратором и идентичным управляющему делителю опорным делителем, входы которых объединены, а выход опорного делителя соединен с входом предва-. рительной записи управляющего делителя, вход компаратора подключен к выходу формирователя управляющего сигна ла, а выход - к входам предварительной записи дополнительных управляющих делителей, информационные входы которых поразрядно соединены с регистрами управления фазой соответствующих. гармоник регулятора гармонических составляющих управляющего сиг· нала.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что· компаратор выполнен в виде Ώ -триггера, информационный и тактовый входы которого подключены к выходам основного и управляющего делителей формирователя управляющего сигнала.