SU1285421A1

SU1285421A1 - Method of checking amplitude and phase-frequency characteristics of vibration sources of seismic signals

Info

Publication number: SU1285421A1
Application number: SU853838507A
Authority: SU
Inventors: Виталий Соломонович Гинзбург; Валерий Вильгельмович Циммерман
Original assignee: Гомельское Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Сейсмической Техники
Priority date: 1985-01-03
Filing date: 1985-01-03
Publication date: 1987-01-23

Abstract

Изобретение относитс к сейсморазведке . С целью повышени производительности способа путем сокращени времени машинной обработки, интервал квантовани при получении массивов цифровых отсчетов измен ют обратно пропорционально частоте управл ющего сигнала, обеспечива посто нное число точек на период. Обработку массивов осуществл ют по формулам дискретного гармонического Фу-л рье-анализа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (ЛThe invention relates to seismic exploration. In order to improve the performance of the method by reducing the processing time, the quantization interval when receiving arrays of digital samples is changed inversely proportional to the frequency of the control signal, providing a constant number of points per period. The processing of arrays is carried out according to the formulas of discrete harmonic Fu-lier analysis. 2 hp f-ly, 1 ill. (L

Description

112112

Изобретение относитс к сейсмо- разв,едке, а именно к контролю ампли- тудно- и фазочастотных характеристик вибрационных источников сейсмических сигналов.The invention relates to seismic development, pickup, namely to the control of the amplitude and phase-frequency characteristics of vibration sources of seismic signals.

Цель изобретени - повышение производительности Способа за счет сокращени времени машинной обработки.The purpose of the invention is to increase the productivity of the Method by reducing the machining time.

На чертеже показан пример контрол амплитудно- и фазочастотных ха- рактеристик электрогидравлического вибрационного источника.The drawing shows an example of monitoring the amplitude and phase-frequency characteristics of an electro-hydraulic vibratory source.

Источник 1- содержит гидравлический исполнительный механизм 2, образованный электрогидравлическим уси- лителем 3, силовым гидроцилиндром 4, реактивной массой 5 и излучающей плитой 6, и формирователь 7 управл ющего сигнала, включающий в себ кварцевый генератор 8, программное устройство 9 с переключател ми 10 установки параметров сигнала, преобразователь 11 код - частота (ПКЧ), функциональный преобразователь (ФП) 2, выход которого подключен к входу электрог.идравлического усилител 3. На излучающей плите 6 установлен акселерометр 13, выход которого соединен через делитель 55 с формирователем 7.Source 1- contains a hydraulic actuator 2, formed by an electrohydraulic amplifier 3, a power hydraulic cylinder 4, a reactive mass 5 and a radiating plate 6, and a control signal driver 7 including a crystal oscillator 8, a software device 9 with installation switches 10 signal parameters, converter 11 code - frequency (PCh), functional converter (AF) 2, the output of which is connected to the input of an electrical hydraulic amplifier 3. On the radiating plate 6 an accelerometer 13 is installed, the output is oh is connected through a divider 55 to the former 7.

Устройства при контроле работают следующим образом.Devices in the control work as follows.

После запуска источника 1 кварцевый генератор 8 начинает выраба- тывать опорную импульсную последовательность У , котора поступает в ПКЧ -11, где с помощью программного устройства 9 преобразуетс в импульсную последовательность ч) (t) с моно- тонно измен ющейс частотой. Импульсна последовательность (t) вл етс исходной дл формировани модулированного по частоте управл ющего сигнала гармонического вида с линей- но измен ющейс частотой F(t) (свип- сигнал), параметры которого (продолжительность , начальна и конечна частота и др.) устанавливают с помощью переключателей 10. Формирование гармонического сигнала происходит в функциональном преобразователе 12, построенном на основе делител импульсов с коэффициентом делени Д. поэтомуAfter starting the source 1, the crystal oscillator 8 begins to generate a reference pulse sequence Y, which enters the VFR-11, where with the help of the software device 9 is converted into a pulse sequence h) (t) with a monotonous varying frequency. The pulse sequence (t) is the initial one for generating a frequency modulated control signal of a harmonic type with a linearly varying frequency F (t) (sweep signal), whose parameters (duration, initial and final frequency, etc.) are set with using switches 10. The formation of a harmonic signal occurs in the functional converter 12, built on the basis of a pulse divider with a division factor D. Therefore

Обычно Д 100...200.Usually D 100 ... 200.

(1)(one)

С выхода функционального преобразовател 12 управл ющий сигнал поступает на вход злектрогидравличёского усилител 3 и приводит в действие исполнительный механизм 2 источника 1. Колебание излучающей плиты 6 преобразуетс акселерометром 13 в электрический управл ющий сигнал V (t), которьш поступает на один из входов цифрового регистратора 14. Одновременно импульсна последовательность сО (t) поступает на вход делител 15 с коэффициентом делени Д1, численно, равнымFrom the output of the functional converter 12, the control signal is fed to the input of the hydraulically-controlled amplifier 3 and actuates the actuator 2 of source 1. The oscillation of the radiating plate 6 is converted by the accelerometer 13 into an electrical control signal V (t), which is fed to one of the inputs of the digital recorder 14 At the same time, the pulse sequence CO (t) is fed to the input of the divider 15 with the division factor D1 numerically equal to

Ш--1-.W - 1-.

(2)(2)

и на выходе его образуетс импульсна последовательность f(t) с модулированной частотой, равнойand at its output a pulse sequence f (t) is formed with a modulated frequency equal to

f(0 ) NcO(t) ,, (3)f (0) NcO (t) ,, (3)

котора поступает на стробирующий вход цифрового регистратора I4 и реализует тем самым режим цифровой регистрации с переменным интервалом временного квантовани . Такое управление цифровым регистратором приводит к тому, что независимо от частоты управл ющего сигнала (и, следовательно, выходного сигнала датчика) цифровой регистратор будет всегда регистрировать одинаковое количество выборок одного периода регистрируемого сигнала , равное N.which enters the gate input of the digital recorder I4 and thereby realizes the digital registration mode with a variable time-quantization interval. Such control of the digital recorder leads to the fact that regardless of the frequency of the control signal (and, therefore, the sensor output signal), the digital recorder will always register the same number of samples of one period of the recorded signal equal to N.

В полученном при таком способе цифровой регистрации массиве цифровых отсчетов все соседние отсчеты отсто т друг от друга на одну и ту же часть периода (в данном случае на N-ю его часть), т.е. точно так же, как и при цифровой регистрации периодического сигнала с посто нным интервалом временного квантовани , а именно сигнал с монотонно измен ющейс частотой, зарегистрированный с переменным интервалом временного квантовани , можно рассматривать как периодический сигнал, зарегистрированньш с посто нным интервалом временного квантовани и, следовательно, применить при его обработке простые методы гармонического анализа при вычислении амплитуд- но- и фазочастотных характеристикIn the array of digital samples obtained using this method of digital registration, all adjacent samples are separated from each other by the same part of the period (in this case, the N-th part), i.e. in the same way as with digital recording of a periodic signal with a constant time-quantization interval, namely, a signal with a monotonically changing frequency, recorded with a variable time-quantization interval, can be considered as a periodic signal registered with a constant time-quantization interval and, therefore , apply simple methods of harmonic analysis in its processing when calculating the amplitude and phase characteristics

А(п) аЧп) +b(n); Ф(п) -arctg (b(n)/a(n);A (p) ACP) + b (n); F (p) -arctg (b (n) / a (n);

(4) (5)(4) (5)

2 ч2т ..2 ch2t ..

а(п) и. cos(n i); (6)a (n) and. cos (n i); (6)

9 7Т9 7T

Ь(п) Uisin(n|- i); (7)B (n) Uisin (n | - i); (7)

где A(n), Ф(п) - амплитудное и фазовое значени п-й кратной составл ющей сигнала; - i-й цифровой от- where A (n), F (p) are the amplitude and phase values of the nth multiple of the signal; - i-th digital from

счет;score;

М - количество анализируемых отсчетов. Дл исключени методических noV грешности необходимо вьтолнить некоторые услови регистрации и обработки сигналов.M - the number of analyzed samples. In order to eliminate the methodological errors, it is necessary to fulfill some conditions of signal registration and processing.

Во-первых, в соответствии с теоремой Котельникова дл неискаженной регистрации сигнала необходимо обес- печить не менее двух отсчетов на пе- риод самой высокочастотной составл ющей сигнала. Поэтому при определении величины числа N необходимо исходить из соотношени Firstly, in accordance with the Kotelnikov theorem, for undistorted signal registration, it is necessary to provide at least two samples for the period of the highest-frequency component of the signal. Therefore, when determining the value of the number N, it is necessary to proceed from the relation

; ;

(8)(eight)

где п - номер самой высокочастотной кратной составл ющей, сигнала, прини маемой в рассмотрении.where n is the number of the highest frequency multiple of the signal taken in consideration.

Во-вторых, гармонический анализ необходимо производить по целому числу периодов сигнала, т.е. величина числа М должна быть кратной числу N..Secondly, harmonic analysis must be performed for an integer number of signal periods, i.e. the value of M must be a multiple of N ..

Формулы (4) - (7) не завис т от частоты зарегистрированных сигналовFormulas (4) - (7) do not depend on the frequency of the registered signals

. и могут быть применены дл -любой их части: как низкочастотной, так и высокочастотной . Дп того, чтобы полу- чить амплитудно- и фазочастотные характеристики на определенной частоте F, необходимо определить дл анализа те выборки сигналов, которые относ тс к интересующей частоте F. Посколь- ку управл ющий сигнал модулирован по частоте и частота его непрерьгоно измен етс , то интервал анализа следует выбирать небольшим (несколько периодов сигнала) с центром на анализируе- мой частоте F. При известной функции временной зависимости частоты сигнала. and can be used for any part of them: both low-frequency and high-frequency. In order to obtain the amplitude and phase frequency characteristics at a certain frequency F, it is necessary to determine for the analysis those samples of the signals that are related to the frequency F of interest. Since the control signal is modulated in frequency and its frequency is continuously changing, then The analysis interval should be chosen short (several signal periods) with the center at the analyzed frequency F. With the known function of the time dependence of the signal frequency

.F(t) номер выборки j, соответствующий моменту, когда частота сигнала достигает значени F, может быть опг- ределен как цела часть от величины.F (t), the sample number j corresponding to the moment when the signal frequency reaches the value F, can be determined as an integral part of the value

интервала interval

j -INJ F(t) dt , (9)j -INJ F (t) dt, (9)

где tj - момент времени, когда частота сигнала достигает значени F.where tj is the point in time when the frequency of the signal reaches the value of F.

При анализе интервала в М отсчетов с центральным отсчетом j начальный отсчет этого интервала j и конечный j определ ютс по формуламWhen analyzing the interval in M samples with a central reading j, the initial reading of this interval j and the final j are determined by the formulas

j j - М/2;(10)j j - M / 2; (10)

. j j + М/2 - 1, (И). j j + M / 2 - 1, (I)

С учетом новых переменных формулы (13)-(16) запишутс в видеTaking into account the new variables, formulas (13) - (16) will be written as

1515

A(Fj,n)4(F,n)+b2K(F,n); (1.2) ,,(F,n)-arctg(b(F,n)/a,(F,n) (13)A (Fj, n) 4 (F, n) + b2K (F, n); (1.2) ,, (F, n) -arctg (b (F, n) / a, (F, n) (13)

5five

00

5five

0 5 0 0 5 0

a(F,n)T-VrU,;,cos(); (14) Ji - I a (F, n) T-VrU,;, cos (); (14) Ji - I

b(F,n) iSin(ii|-i), (15) J J, i-j .b (F, n) i Sin (ii | -i), (15) J J, i-j.

где -k - дополнительно введенный индекс , обозначающий Номер датчика , выходной сигнал которого анализируетс .where -k is an additionally entered index indicating the number of the sensor whose output signal is being analyzed.

Claims

1. Sp-features of monitoring the amplitude and phase-frequency characteristics of vibration sources of seismic signals, including the installation of sensors on moving elements of a source vibration exciter, the formation of a modulated frequency control signal and supplying it to the source input, digital recording of the output signals of sensors by forming a strobe sequence pulses and gating by this sequence of sensor output signals, obtaining instant samples and their analog-digital conversion calls to get gf array

samples and their subsequent processing, characterized in that, in order to increase the productivity of the method by reducing the machining time, the sequence of strobe pulses is modulated in frequency, and the frequency of the strobe pulses is changed in time. at stake

f (t) N F (T

. where N is the number of digital samples of one period of the recorded signals;

five

F (t) - frequency control value

control signaling time for it t, and the processing of arrays of digital samples is made by the formulas

7 (F, n) l | a2, (P, p) + LIR, p);

F fp „h arrtB) (i, i) arcLg 3 (F, n)

where A (F, n); P (F, n) - amnlitude and

the phase value of the pth multiple of the output signal of the k-ro sensor at frequency F;

a (F, n); b ,, (F, n) - Fourier transforms () transformants calculated by the formulas

21.

2

j

2 j - j

/ r, h / r ,, / -I.

(F, n), -r --- r-l Ui, K, cos - i; J Ji (.j,

(F, n)

2 n.

sin.

i-th digital output of the k-th sensor; 30 numbers of initial and final samples of the processed array, calculated by the formulas

j j - M / 2;

J

:

+ M / 2 -t

Hz M is the number of samples of the array being processed:

j is the reference number corresponding to the frequency of the recorded signals equal to F and determined by the formula

J

N / FCt) dt.

five

0

five

thirty

where t, is the time value at which A

rum frequency recorded.

the signals are equal to F. 2. The method of monitoring the amplitude and phase-frequency characteristics of the vibration sources of seismic signals according to claim 1, characterized in that the number of digital samples N of one period of recorded signals is chosen from the condition

N 2n

where n is the number of the controlled multiple of the recorded signals.

3. The method of monitoring the amplitude and phase-frequency characteristics of the vibration sources of seismic signals POPP.1 and 2, characterized in that the number of samples of the processed array M is set to be a multiple of N.

VNIIPI Order 7640/48

Prod. noligr. pr-tie, Uzhgorod, st. Project, 4

Circulation 730 Subscription