SU1277037A1 - Вибрационный источник сейсмических сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сейсмораэведочной технике и может быть использовано в вибрационных источниках сейсмических сигналов преимущественно электрогидравлического действи  . Цель изобретени  - повьппение сейсмической эффективности за счет повьппени  быстродействи . Источник снабжен дополнительным устройством . запуска, двум  триггерами, счетчиком , схемой И, регистром пам ти, сумматором и блоком формировани  импульсов . Указанные блокипри специальном i запуске позвол ют измерить фазовый сдвиг между управл ющим и опорным (Л сигналами и учитывать его с учетом значени  регистра начальной фазы в управл ющем сигнале при каждом последующем рабочем запуске сейсмического вибратора. 2 ил. to о со ч

Description

Изобретение относитс  к сейсморазпедочной технике, а именно к вибрационной сейсморазведке, и может быть использовано в источниках сейсмических сигналов, преимущественно электрогидравлического действи , при сейсмических исследовани х. Целью изобретени   вл етс  повыгаение сейсмической эффективности источника за счет повьшени  быстродействи . На фиг.I приведена блок-схема сейсмического вибратора; на фиг.2 функциональка  схема программного устройства управлени . Сейсмический вибратор (фиг.1) содержит возбудитель вибрации I, включающий oпoprvю плиту 2, жестко св занную со штоком 3 и установлен ным на ней датчиком ускорени  f, реактивную массу 5, св занную со штоком 3, с датчиком положени  массы 6 и электрогидравлическим преобразо вателем 7 с датчиком положени  золотника 8, последовательно соединен ные устройство 9 запуска, программное устройство 10 управлени , система 11 фазовой синхронизации, первый счетчик I2, первый преобразователь 13 код - аналог, блок 14 след щей системы и усилитель.15 мощнос ти, выход которого св зан с входом электрогидравлического преобразовател  7, причем второй и третий входы блока 14 CJIeдпщeй системы соедин ны соответственно с вбкодами датчи ков 6 и 8 массы и золотника, кроме того, последовательно соединенные второй счетчик 16, второй преобразо ватель 17 код - аналог, выход котор го соединен с вторым входом блока II фазовой синхронизации, а первый вход второго счетчика 16 соединен с вторым выходом программного устройства 10 управлени , а выход датчика 4 ускорени  соединен с третьим входом блока 1I фазовой синхронизации, а также устройство .8 упр влени , включающее, кнопку 19 ручного запуска и регистры 20 параметров разверт г.и, выходы которых соединены с вторыми входами программтого устройства 10 управлени , и регистр 21 начальной фазы, выходы которого соеди нены с вторыми входами второго счетчика 16. Кроме того, последовательно соед нены дополнительное устройство 22 37 запуска, первый триггер 23, схема И 2Д, регистр 25 пам ти и сумматор 26, выходы которого соединены с вторыми входами первого счетчика 12, а вторые входы сумматора 26 соединены с вторыми выходами устройства 18 управлени , вторые входы регистра 25 пам ти соединены с выходами первого счетчика 12, второй вход первого триггера 23 соединен с третьим выходом программного устройства IО управлени , а второй выход первого триггера 23 соединен с третьим входом програьтного устройства 10 управлени , четвертый вход которого соединен с выходом дополнительного устройства 22 запуска. Сейсмический вибратор содержит третий счетчик 27, вход которого соединен с четвертым выходом программного устройства управлени , а выход - с первым.входом второго триггера 28, второй вход которого соединен с третьим выходом программного устройства 1 О управлени , а выход - с вторым входом схемы И 24, а также блок 29 формировани  импульсов, вход которого соединен с выходом старшего разр да второго счетчика 6, а выход - с третьим входом схемы И 24. Программное устройство 0 управлени  содержит (фиг.2} генератор 30, последовательно соединенные элемент ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 элементы задержки, триггер 34, первый элемент И 35 и первьй делитель 36 частоты , а также последовательно соединенные устройство 37 вычитани , первый преобразователь 38 код - частота, У Равл емьй делитешь 39 частоты, второй 40 и третий 41 элементы И, реверсивный счетчик 42, второй преобразователь 43 код - частота и второй делитель 44 , кроме того таймёр 45, элемент НЕ 46 и четвертый .элемент И 47. Вибрационный источник работает следующим образом. Перед началом работы при подаче питани  на электрическую схему сейсмического вибратора в регистры 20 и 1 занос тс  набранные оператором сейсмоустановки параметры развертки: качальна  F и конечна  Гц частоты развертки, длительность Т„ развертки, а также начальна  фаза V опорного сигнала (эти св зи на фиг.1 не показаны). При запуске снетемы импульсом г. пмхода первого элемента 32 задержки параметры рагэвертки занос тс  в устройство 37 вычитани , управл емьш делитель 39 частоты реверсивный счетчик 42, первый 12 и второй 16 счетчики, а также осуществл етс  установка в О по первому вы ходу первого 23 и второго 28 триггеров и сброс первого 36 и второго 44 делителей частоты.

В случае передачи сигнала синхронизации с регистрирующей аппаратуры на сейсмический вибратор по радиоканалу устройство 9 запуска принимает и декодирует сигнал синхронизации и вырабатьгеает на своем выходе импульс, который осуществл ет запуск вибратора. Импульс запуска может быть сформирован также оператором сейсмоустановки с помощью кнопок дистанционного запуска, вход щих в устройство 18 управлени  и в дополнительное устройство 22 запуска.

Импульс запуска, пришедщий на один из трех входов элемента ИЛИ 3I программного устройства управлени  10 (фиг.2), поступает на вход первого элемента 32 задержки, на выходе которого формируетс  импульс, который служит дл  установки первого 23 и второго 27 триггеров, а также уп равл емого делител  39 частоты, пер; вого 38 и второго 43 преобразователей код - частота, управл емого делител  ЗУ частоты и реверсивного счетчика 42, а также дл  сброса первого 36 и второго 44 делителей частоты. №4пульс запуска, пройд  второй злемент 33 задержки,поступает на S-вход триггера 34 н устанавливает его в состо ние логической 1 по пр мому выходу, за счет чего импульсна  последовательность с генератора 30 проходит через первый элемент.И 35 на первый делитель 36 частоты, первый 38 и второй 44 преобразователи код частота . Сигнал, представл ющий собой импульсы частоты 1 Гц, с. выхода делител  36 частоты поступает на вход Третьего счетчика 27 и на первый вход т 1ймера 45, на второй вход которого поступает параллельный код длительности развертки. С этого момента начинаетс  работа сейсмического вибратора; на первом выходе устройства 37 вычитани  формируетс  параллельный код разности значений начальной и конечной частот разверт77П374

ки, на втором выходе - знак разности в вщ;е потенциала nortniecKoro уровн , который при помощи элемента НЕ 46,

третьего 41 и четвертого 47 элемен5 тон И управл ет направлением счета реверсивного счетчика 42. На вход управл емого делител  39 частоты поступает с выхода первого преобразовател  38 код - частота импульс10 на  последовательность, частота которой определ етс  параллельным кодом, поступающим с выхода устройства 37 вычитани . На выходе управл емого делител  30 частоты формируетс  им15 пульсна  последовательность, частота которой определ етс  по формуле:

К ..

V

Тр

р где К - коэффициент пропорциональности;

- параметры колебательного

процесса сейсмического вибратора .

Разрешение на прохождение импульсной последовательности с выхода управл емого делител  39 частоты через второй элемент И 40 поступает с второго выхода первого триггера 23. С

выхода второго элементаИ 40 импульсна  последовательность поступает через третий 41 или четвертый 47 элемент И на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 42, в

Claims (1)

1. который, как уже указывалось, при помощи импульса с выхода первого элемента 32 задержки в начале развертки записываетс  параллельный код начальной частоты колебательного процесса вибратора. За счет поразр дно го соединени  выходов реверсивного счетчика 42 с входами второго пре - образовател  43 код - частота на выходе последнего формируетс  импульсна  последовательность, частота которой в каждьй момент времени развертки определ етс  параметрами колебательного процесса- н текущим временем развертки. После делени  частоты этой импульсной последовательности вторым делителем 44 частоты она Поступает на первый вход второго счетчика 16, цифровой код с выходов которого преобразуетс  в аналоговый сигнал во втором преобразователе 17 и поступает ,на вход системы 11 фазовой синхронизации . Втора  импульсна  последовательность , проход  через снст(му II фазоной синхронизации, поступает на нход первого счётчика 12, цифровой код с выходов которого преобразуетс  в первом преобразователе 13 код аналог в аналоговьй сигнал и поступает на вход блока 14 след щей систе мы. На другие входы блока 14 след щий системы поступают сигналы с датчиков 6 и 8 положени  массы и золотника ,которые предназначены дл  поддержани  требуемого режима работы возбудител  вибрации. Управл ющий синусоидальный сигнал с выхода блока 14 слеД щей системы усиливаетс  усилителем 15 мощности, поступает на вход преобразовател  7 электрогидравлического типа и с помощью реактивной массы 5, штока 3 и опорной плиты 2 преобразуетс  в сейсмические колебани  грунта. На опорной плите 2 установлен датчик 4 ускорени , на вы ходе которого под действием возбужда ejvioro сигнала (колебаний плиты по в л етс  электрический сигнал. Сигнал датчика 4 ускорени  подаетс  на .вход системы 11 фазовой синхронизации, где он отфильтровываетс  от помех и нелинейных искажений, усиливаетс  и сравниваетс  пи фазе с напр жением опорного сигнала, поступающего с вЫ хода преобразовател  17 код - аналог Когда фаза сигнала с выхода датчика 4 ускорени  отстает от фазы опорного сигнала, импульсна  последо вательность на выходе системы iI фа зовой синхронизации превьппает по частоте входную импульсную последовательность , приход щую с выхода программного устройства 10 управлени , что приводит к ускорению колебательного процесса в сейсмическом вибраторе и ликвидации отставани  п фазе вьпсодного сигнала с датчика 4 ускорени  относительно опорного сиг нала . Разница по частое входной и выходной импульсных последовательное- тей системы II фазовой синхронизации определ етс  величиной разности фаз сигнала с выхода датчика 4 уско рени  и опорного сигнала. Когда фаза сигнала с выхода датчика 4 ускорени  опережает опорный сигнал, частота импульсной последовательности на выходе,системы 11 фа зовой синхронизации меньше частоТы ВХОДНОЙ импульсной последовательности , приход щей с вь(хода программного устройства 10 управлени , в результате колебательный процесс в сейсмическом вибраторе замедл етс  и сдвиг фаз сокращаетс . В случае, когда фазы опорного сигнала и сигнала с выхода датчика 4 ускорени  совпадают, импульсна  последовательность с первого выхода программного устройства 10 управлени  проходит через систему 11 фазовой синхронизации без изменени . При этом фаза сигнала с выхода первого преобразовател  код - аналог, т.е. управл ющего сигнала вибратора, от лична от фазы опорного сигнала и выходного сигнала датчика 4 ускорени . Величина фазового сдвига управл ющего сигнала относительно опорного сигнала всегда така , чтобы скомпенсировать фазовые сдвиги, возникающие в механических и гидравлических звень х, а также в результате взаимодействи  опорной плиты 2 с грунтом. После обработки заданной длительности развертки на выходе таймера 45 формируетс  импульс, который устанавливает триггер 34 по И -в-юду в исходное состо ние и прекращает тем самым колебательный процесс вибратора . При подаче питани  на электрическую схему вибратора на вторые входы первого счетчика 12 с выходов сумматора поступает произвольный параллельный код, значени  которого не измен ютс  при поступлении импульса запуска с устройства 9 запуска или с устройства 18 управлени . При поступлении импульса запуска с дополнительного устройства 22 запуска первый триггер 23 устанавливаетс  в состо ние логической I на . первом его выходе и логического О на втором, в результате чего колебательный процесс вибратора осуществл етс  на посто нной начальной частоте . Это происходит потому, что пер вый триггер 23 сигналом с второго выхода запрещает прохождение импульсной последовательности частотой Vp через второй элемент И 40.-В результате код (Рц ) на выходах реверсивного счетчика 42 не измен етс  в течение развертки и соответствукица  ему импульсна  последовательность на выходе второго преобраздвател  43 кодчастота пой псаюТс  также посто нной частоты. Ньгходном сигнал старшего разр да второго счетчика I6 представл ет собой опорньй сигнал пр моугольного вида, совпадающш по фазе с выходным аналоговым сигналом второго пре образовател  17 код - аналог. Каждьй отрицательньй перепад опорного сигн ла приводит к по влению ко.ротких положительных импульсов на выходе блока 29 формировани  импульсов, Эт импульсы проход т через схему И 24 на первый вход регистра 25 пам ти д тех пор, пока третий счетчик не уст новит второй триггер по его первому входу в состо ние логического О на его выходе. Врем  прдхождени  импульсов через схему И 24 равно мак сймальному времени переходного процессе . Длительность переходного про цесса при различных частотах может быть вычислена с помощью известного метода, если известно математическое описание звеньев системы управлени  или определена экспериментально. Каждым приход щим импульсом в регистр 25 пам ти по вторым входам заноситс  паралельный код с выходов первого счетчика 12. Этот код определ ет фазу управл ющего сигнала. В сумматоре 26 происходит сложение параллельного кода из регистра 25 пам ти с параллельным кодом из регистра 21 начальной фазы опорного сигнала. №4пульсом запуска с выхода уст ройства 9 запуска или устройства 18 управлени  в следующей развертке параллельный код из сумматора 26 переписываетс  в первый счетчик 12. Тем самым управл ющий сигнал при запуске вибратора имеет такую фазу, при которой опорный сигнал находитс  в фазе с выходным сигналом датчика. 4 ускорени . По сравнению с известным вибрационным источником предлагаемый сейсмический вибратор имеет значительный переходный процесс только во врем  первого запуска вибратора от дополнительного устройства 22 запуска на начальной частоте Р„ . Все последующие запуски происход т практически без переходного процесса. Устройство позвол ет увеличить быстродействие и тем самым повысить сейсмическую эффективность вибратора. Врем  переходного процесса после первого запуска определ ктс  только работой системы фазовой синхронизации. При запуске вибратора от дополнительного устройства запуска в регистр 25 пам ти записываетс  выходной код первого счетчика 12 каждым импульсом с выхода схемы И 24, причем этот код в каждьп момент импульса первые несколько (зависит от начальной частоты развертки ) периодов опорной частоты будет разным в св зи с тем, что в вибраторе происходит переходный процесс, и лгшь not ле окончани ;переходного процесса код имеет некоторое установившеес  значение, соответствукщее фазе управ л ющего сигнала относительно опорно го. Переходный процесс при запуске системы после измерени  сдвига фаз управл ющего сигнала относительно опорного практически отсутствует. Измерение сдвига фаз от дополнительного устройства 22 запуска необходимо производить после каждого изменени  параметров развертки. Формула изобретени  Вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий возбудитель вибрации, включающий опорную плиту, жестко св занную со штоком и установленным на пей датчиком ускорени , реактиЕнгто массу, св занную со штоком , с датчиком положени  массы и электрогидравлическим преобразователем с датчиком положени  золотника, последовательно соединенные устройство запуска, -программное устройство управлени , система фазовой синхронизации , первый счетчик, первый преобразователь код - аналог, блок след щей системы и усилитель мощности, выход которого св зан с входом -электрогидравлического преобразовател , причем второй и третий входы блока след ющей системы соединены соответственно с выходами датчиков положеки  массы и золотника, последовательно соединенные второй счетчик, второй преобразователь код - аналог, выход которого соединен с вторым входом системы фазовой синхронизации , а первый вход второго счетчика соединен с вторым выходом программного устройства управлени , выход датчика ускорени  соединен с третьим

   9

   входом системы фазовой синхронизации а также устройство управле ти , включающее кнопку ручного запуска, ре гистры параметров развертки, выходы которых соединены с вторыми входами программного устройства управлени , И регистр начальной фазы, выходы которого соединены с вторыми входами второго счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  сейсмической эффективности за счет повьплени  быстродействи , в сейсмический вибратор введены последовательно соединенные дополнительное устройство запуска, первый триггер , схема И, регистр пам ти и сумматор , выходы которого соединены с вторыми входами ервого счетчика, а вторые входы сумматора соединены с вторьми выходами устройства управлени , вторые входы регистра пам ти

   7703710

   .соединены с выходами.первого счетчика , второй вход первого триггера соединен с третьим выходом программного устройства управлени , а вто5 рой выход первого триггера соединён с третьим входом программного устройства управлени , четвертый вход которого соединен с выходом дополнительного устройства запуска, третий

   10 счетчик, вход которого соединен с четвертым выходом программного управл ни , а выход - с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с третьим выходом програм15 много устройства управлени , а выход второго триггера - с вторым входом схемы И, третий вход которого соединен с выходом блока формировани  импульсов, вход которого соединен с

   20 выходом старшего разр да второго счетчика.

   fPuz.1

   иг.2