SU1327030A1 - Устройство дл определени амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сейсмометрии и предназначено дл  измерений амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов. В устройстве при калибровке сквозных каналов многоканальной регистрирующей системы генераторным методом опорный и выходной сигналы через коммутатор каналов подаютс  на вход аналого-цифрового преобразовател , а затем через блок пам ти поступают на вход блока специального вычислител , где производитс  их обработка с использованием современных вычислительных методов. В этом же устройстве проводитс  оценка идентичности усилительных трактов в зависимости от частоты, а также оценка идентичности сквозных каналов на основе регистрации микросейсмического фона. Устройство позвол ет существенно повысить быстродействие и точность измерений непосредственно в полевых услови х. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л 00 ю 00

Description

11327030

Изобретение относитс  к сейсмометрии и предназначено дл  измерени  амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов, может быть использовано при определении соответствующих характеристик многоканальных систем регистрации в других област х техники.

Цель изобретени  - повышение быстродействи - и точности определени  характеристик и идентичности каналов

На фиг. 1 приведена блок- схема предлагаемого устройства при проведении калибровки сквозных сейсмических каналов (показан один канал); на фиг. 2 - блок-схема блока переключени  режимов работы; на фиг. 3 - блок- схема первого вычислительного блока; на фиг. 4 - блок-схема предлагаемого устройства при определении идентичности усилительных трактов на основе регистрации гармонических сигналов; на фиг. 5 - то же, при определении

идентичности двух сквозных каналов на 25 сигнала цифруютс  с помощью аналооснове регистрации микросейсмического шума.

При проведении калибровки устройство содержит (фиг. 1) генератор 1 гармонических сигналов, блок 2 ка- либровки, блок 3 нулевых переходов, сейсмопрИемник 4 с входом калибровочной обмотки и вькодом рабочей обмотки , параметрический усилитель 5, блок

6согласующих усилителей, осциллограф

7дл  визуального контрол , коммутатор 8 каналов, аналого-цифровой преобразователь (АДП) 9, блок 10 пам ти, блок 11 переключени  режимов работы, первый вычислительный блок 12, вто- рой вычислительный блок 13, выводной блок 14 и печатающий блок 15.

Блок 11 переключени  режимов работ .(фиг. 2) содержит две схемы

К

1

схемы И) и триг16 и 17 (К, гер 18.

Первый вычислительньй блок 12 (фиг. 3) содержит селектор 19, два блока 20 и 21 выбора экстремальных значений, блок 22 определени  периода гармонического сигнала и блок 23 определени  фазового сдвига между двум  гармоническими сигналами.

При определении идентичности двух сейсмических каналов на основе регистрации гармонических сигналов устройство содержит (фиг. 4) второй усилительный тракт, при этом блок калибровки и сейсмоприемник не работают.

При определении идентичности сквозных сейсмических каналов на основе регистрации микросейсмического

шума устройство содержит (фиг. 5) два провер емых сейсмических KaHanaj при зтом блоки 1, 2 и 3 не работают. При проведении калибровки устройство работает следующим образом.

Сигнал от генератора 1 через блок 2 калибровки поступает на вход калибровочной обмотки сейсмоприемника 4. С выхода рабочей обмотки сейсмоприемника , пройд  аналоговый тракт через

усилитель 5 и блок 6, сигнал поступает на коммутатор 8 каналов, куда также подаетс  входное напр жение ; непосредственно после блока 2 калибровки .

Таким образом, на вход блока 8 подаютс  два сигнала: сигнал от генератора 1 - входной (опорньй) - и сигнал , прошедший сквозной сейсмический канал - выходной (изучаемый). Оба

О

0

5

0

5

го-цифрового преобразовател  9 и затем по сигналу Пуск поступают в блок 10 пам ти. Сигнал Пуск выра- батывает блок 3 нулевых переходов: . заполнение пам ти начинаетс  в тот момент, когда опорна  синусоида пересекает нулевую линию, В пам ть блока 10 заноситс  N периодов как опорного , так и изучаемого сигнала.

Из блока 10 пам ти цифрова  информаци  через блок 11 переключени  режимов работы поступает в первый вычислительный блок 12. .

Блок 11 переключени  режимов работы предназначен дл  направлени  потока данных в один из двух вычислительных блоков 12 и 13. Информаци  одновременно поступает на вход, двух ключевых схем 16 и 17 (схемы И) и далее в зависимости от состо ни  триггера 18, которое определ етс  выбранным режимом работы, в соответствуюп(ий вычислительный блок.

В вычислительном блоке 12 селектор 19 производит разделение информации по опорному и калибруемому каналам , котора  затем отдельно дл  каждого канала параллельно поступает в блоки 20 и 21, где методом перебора дискретных амплитуд выдел ютс  экстремальные значени  сигналов,и, в результате подсчета числа дискретных отсчетов определ етс  временна  прив зка экстремумов. На основании

1327030 ,

этих данных в блоке 22 определ етс  реЛ тор, определ ющий функцию взаимной

период опорного сигнала как разность времен двух соседних экспериментов дл  одного и то-го же гармонического сигнала, а в блоке 23 - фазовый сдвиг между опорным и калибруемьм сигналами , как разность времен двух соответствующих экстремумов.

Таким образом, по каждому периоду определ ют экспериментальные точки обоих сигналов и соответственно их амплитуды: AJ, (опорный сигнал) иА„ (изучаемый ) , период опорного сигнала Т, и

фазовый сдвиг между опорной и изучае- is ции микросейсмического шума в отли- мой гармониками.чие йт предьщущей модификации отклюПосле блока 12 результаты измере- чены генератор 1 и блок 3 нулевых пений через выводное устройство 14 по- ре ходов, источником колебаний  вл ет- даютс  на печать 15.с  сейсмический фон, регистрируемый

Дл  каждой совокупности измеренных 20 двум  р дом установленными сейсмоприемниками 4, с входа которых, пройд  тракт усилени : усилитель 5 и блок 6 сигналы поступают на два входа коммутатора 8 каналов. Дальнейша  работа 25 устройства аналогична описанной.

Оцифровка опорного и выходного сигналов и, следовательно, их измерение проводили одним и тем же аналого- . цифровые преобразователем с относительной погрешностью 0,5% в рабочем диапазоне частот и неидентичностью каналов цифровой регистрации в единицу младшего разр да.

При работе с предлагаемым устройством следует различать случайную и систематическую погрешности: перва  из из них оцениваетс  среднеквадрати- ческой погрешностью измеренных величин и зависит от числа обработанных д„ периодов, втора  приводит к систематической ошибке при определении средних значений и зависит от частоты дискретизации цифровых данных. Максимальна  величина этой ошибки при .g определении АЧХ и ФЧХ:

величин вычисл етс  среднее значение и его среднеквадратическа  погреш- - ность:

А, t сААо ; t/Ay, Totd- Тр-,

Ctc/ T

С использованием стандартных формул статистической обработки.

Значени  АЧХ сквозного канала на частоте f I/T

K(f) А„ 2/САо, ее относительна  погрешность

c/ K(f) а А„+ c/Ao+Zcffo,

значение ФЧХ и ее относительна  погрешность соответственно равны:

i/(f) 2 /7т f +1Г ; () сГС .

При определении идентичности двух сейсмических каналов на основе регистрации гармонических сигналов сигнал от генератора подаетс  на вход усилителей 5 двух сейсмических каналов , а затем на два входа коммутатора 8 каналов.

После коммутатора 8 оба сигнала поступают в АЦП 9 и затем устройство реализует те же операции, что и при проведении калибровки с той разницей, что при соответствующем положении триггера 18 в блоке 11 подключаетс  второй вычислительный блок 13 - кор30

ЗЬ

50

55

IdK/K I cos 7Г/М , /М

где М - число точек дискретизации

на период; - абсолютна  величина ошибки

фазового сдвигаJ 4К/К - относительна  ошибка АЧХ.

Claims (3)

1. Устройство дл  определени  амплитудных и фазовых частотных хараккоррел ции (ФВК) . Максимальное значе- i- ние ФВК принимаетс  за меру амплитуд- ной идентичности, а величина сдвига максимума ФВК - за меру фазовой идентичности двух усилительных трактов регистрирующей станции. Производитс  оценка идентичности каналов в зависимости от частоты задающего генератор- ра. Результаты выдаютс  на печать.

При работе устройства во врем  определени  идентичности сквозных сейсмических каналов на основе, регистра30

д„ .g

ЗЬ

IdK/K I cos 7Г/М , /М

где М - число точек дискретизации

на период; - абсолютна  величина ошибки

фазового сдвигаJ 4К/К - относительна  ошибка АЧХ.

Формула изобретени 

1. Устройство дл  определени  амплитудных и фазовых частотных характеристик и идентичности сейсмических каналов, состо щих из последовательно соединенных сейсмоприемника, параметрического и согласующего усилителей , содержащее генератор, блок калибровки и осциллограф, причем выход генератора соединен с входом блока калибровки, выход блока калибровки параллельно соединен с вxoдa ш сейсмических каналов и с первым вхо- дом осциллографа, второй вход которого соединен с выходами сейсмичес- , ких каналов, отличающее- с   . тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности определени  характеристик и идентичности каналов , оно дополнительно снабжено аналоговым коммутатором, аналого-цифро- .вым преобразователем, блоком нулевых переходов, блоком пам ти, блоком пе- реключени  режимов работы, двум  вычислительными блока.ми, выводным и печатающим блоками, причем первый вход аналогового коммутатора соединен с выходом блока калибровки, а второй - с выходами сейсмических кандалов , выход коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразовател , а выход последнего - с одним входом блока пам ти, другой вход бло- ка пам ти соединен с выходом блока нулевых переходов, вход которого соединен с выходом -блока калибровки, выходна  шина блока пам ти соединена с входом блока переключени  режимов работы, первый .и второй выходы которого соединены с входами первого и второго вычислительных блоков, выходы которых соединены с входом выводного блока, соединенного с печатающим бло- ком.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что первый вычислительный блок содержит селектор, два блока выбора экстремальных значений гармонического сигнала, блок определени  периода гармонического сигнала и блок определени  фазового сдвига между двум  гармоническими сигналами , причем первьй выход блока переключени  режимов работы соединен с входом селектора, выход которого параллельно соединен с входами двух блоков выбора экстремальных значений гармонического сигнала, выход первого блока выбора экстремальных значений гармонического сигнала соединен с входом блока определени  периода гармонического сигнала, выход последнего - с одним входом блока определени  фазового сдвига между двум  гармоническими сигналами, другой вход которого непосредственно соединен с входом второго блока выбора экстремальных значений гармонического сигнала , выход блока определени  фазового сдвига между двум  гармоническими сигналами  вл етс  выходом первого вы числительного блока,

3. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок переключени  режимов работы содержит две ключевых схемы и переключающий триггер , причем один выход триггера соединен с первой ключевой схемой, выход которой соединен с входом первого вычислительного блока, а другой, выход триггера соответственно соединен с второй ключевой схемой, соединенной вторым вычислительным блоком .

фиг, 7

13

16

..-JL

KSff2

tfiue. 2

20

22

ii

21

2J

fpu&.3

Фиг.

©

фиг. 5