SU1434380A1 - Вибрационный источник сейсмических сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сейсмической разведке, к вибрационным ис- точникам сейсмических сигналов. Цель изобретени  - повышение разрешающей способности путем улучшени  соответстви  выходного сигнала исходному управл ющему сигнапу. В источнике инерционна  и опорна  массы взаимодействуют между собой через рабочее твердое тело, которое  вл етс  по отношению к этим массам источником вынуждающей силы и носителем программы их относительного движени . При этом параметры волнообразной поверхности твердого тела определ ют форму и амплитуду относительного движени  масс, а скорость вращени  твер дого тела - его частоту. Кроме того, с целью повышени  долговечности путем снижени  нагрузки на оси роликов качени  контактирующих с поверхностью твердого тела, ролики уложены в каждую из впадин волнообразной поверхности рабочего тела. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 9 сл 4 СО 4;аь СО 00

Description

Изобретение относитс  к сейсморазведке , а именно к вибрационным ис- точникам сейсмических сигналов, при- мен емым при поисках и разведке неф- . т ных и газовых месторождений, Целью изобретени   вл етс  повышение разрешающей способности ггутем улучшени  соответстви  выходного сигнала исходному управл ющему сигналу, |0

На фиго приведена структурна  схема вибрационного источника сейсмических сигналов и возбудитель вибра ций; .на фиг,2 - вариант .исполнени  возбудител  вибраций, разрезу

фиГоЗ - опорна  масса, общий вид с вырезом; на-фиг,4 - рабочее тело, общий вид с вырезом; на фиг,5 - инерционна  масса, общий вид; на фиг,6 - схема работы датчика фиксированной 20 фазы; на фиг.7 - схема логического блока.

Вибрационный источник сейсмических сигналов состоит из источника посто нного электрического напр же- ни , управл емого силового преобразовател  2, электродвигател  3 посто нного тока, редуктора 4, возбудител  5 вибраций, содержащего опорную массу 6, состо щь ю из нижней 7 и верх-30 ней 8 опорных плит, жест.ко св занных между собой с возможностью регулировани  рассто ни  центральной цилиндрической стойкой 9 и пластинами 10, соедин ющими кра  опорных плит 7 и 8 35 и образующими изнлиндрическую поверхность 11 с окном 12. Верхн   опорна , плита 8 снабжена источни.ком 13 света и фототранзистором 14 датчика 15 фиксированной фазы, разделенных зазором 40 16, На центральную цилиндрическую стойку 9 опорной массы 6 насажена свободно без вращени  инерционна  масса 17 в виде стального .цилиндра с осевым отверстием, торцовые поверх- 45 ности которого снабжены Koi-шческими роликами 18 качени , вращающимис  на закрепленных в инерционной массе ос х 19 Рабочее тело 20 выполнено в вида легкой цилиндрической обоймы д

21, охватывающей своими основани ми верхний 22 и нижний 23 ш-шиндричес- кие диски с осевым отверстием, внутренние торцовые поверхности которых имеют волнообразный профиль, измен ю- щийс  по синусоидальному закону по окружности диска. Вдоль верхней кромки цилиндрической обоймы 21 закреплен кольцевой экран 24 15 фиксированной фазы с возможностью поиоро та вокруг своей оси, выполненный в виде цилиндрической кольцевой проверхности с отверсти ми 25. На внешней боковой поверхности цилиндрической обоймы 21 размещено ведомое кинематическое звено 26 механизма передачи вращательного движе га  редуктора 4. В зазорах между рабочим телом 20 и верхней 8 и нижней 7 опорными плитами опорной массы б расположены упорные подшипники 27, Нижн   опорна  плита 7 жестко св з.ана. с излучающей платформой 28, наход щейс  в посто нном контакте с грунтом 29. Система след щего управлени  включает в себ  задающий цифровой генератор 30 управл ющего сигнала развертки, преобразователь 31 сигнала развертки в управл ющее напр жение , преобразователь 32 сигнала развертки во временную последовательность фиксированной фазы колебаний сигнала развертки, преобразователь 33 сигнала развертки в значени  ско- ,рости вращени  (линейной или угловой) рабочего тела 20, запоминающее уст-, ройство 34 управл ющего напр жени , запоминающее устройство 35 временной последовательности фиксированной фазы, запоминающее устройство 36 значений скорости вращени  элемента 20 и датчик 37 скорости вращени  рабочего тела 20, компаратор 38, блок 39 сравнени ,-устройство 40 ввода коррекции управл ющего сигнала. Логический блок содержит элементы НЕ 41, И 42 и ИЛИ 43,

Число N гребней (впадин) цилиндрического дчска определ етс  по формуле N - , где f(t) - частота сигнала развертки, 1/с; п - число оборотов цилиндрического диска, 1/с.

Выбранное по этой зависимости число гребней (впадин) позвол ет при ограниченном числе оборотов цилиндрического диска получить требуемые частоты сигнала развертки.

- Высота гребн  или впадины цилиндрических .цисков h определ етс  из услови 

F, ni,.(t).h,.. .

где ,j( - максимальна  сила, развиваема  виброисточником, И;

т . - величина инерционной массы . кг

Дл  более равномерного распределени  нагрузки на опорные плиты опор- ,ной массы, центрировани  инерционной массы относительно центральной ци- линдрической стойки опорной массы количество роликов качени  инерционной массы должно быть не менее четырех на каждом торце. Увеличение количества роликов до количества впадин волнообразных поверхностей цилиндрических дисков позвол ет снизить нагрузку на ось ролика качени , что в свою очередь, позвол ет уменьшить его радиус и расширить частотньш ди- апазон виброисточника.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал развертки f(t), представл ющий собой электрическое колебание с измен ющейс  во времени по заданному закону частотой, с выхода задающего цифрового генератора 30 поступает на вход преобразовател  31, где он преобразуетс  в управл ющее напр жение U(t), измен ющеес  во времени пропорционально изменению частоты в сигнале развертки и определенное дл  нормализованного режима работы виброисточника с известной передаточной функцией механизма преобразовани  энергии источника 1 в колебани  .излучающей платформы 28 по формуле

f(t) K-N-U(t)

где U(t) - управл ющее напр жение- К - суммарный коэффициент

передаточной функции механизма преобразовани . Под нормализованным (расчетным) режимом работы виброисточника понимаетс  работа виброисточника при неизменной в процессе сеанса излучени  заданной нагрузочной характеристи- ке грунта.

С выхода преобразовател  31 управл ющее напр жение U(t) поступает на вход запоминающего устройства 34. Одновременно сигнал развертки f(t) с выхода цифрового генератора 30 поступает на вход преобразовател  32 где он преобразуетс  во временную последовательность t(cp) фиксированной фазы колебаний сигнала развертки , определенную дл  нормализованног режима работы виброисточника, С выхода преобразовател  32 эта временна  последовательность t(cp) поступа-

г 5

0 5 0

5

Q

0

5

ет на вход запоминающего устройства 35.

Одновременно сигнал развертки f(t) с выхода цифрового генератора 30 поступает на вход преобразовател  33, где он преоГэразуетс  в значени  скорости вращени  V(t) (линейной или угловой) рабочего тела 20, измен ющиес  во времени пропорционально изменению частоты в сигнале развертки и определенные дл  нормализованного режима работы виброисточника с заданными параметрами функционапьного элемент а по

f(t) . 2 и н

где V(t) - линейна  скорость, м/с;

R - радиус вращени  цилиндрической обоймы функционального элемента, м.

С выхода преобразовател  33 значени  скорости V(t) поступают на вход запоминающего устройства 36.

По получении команды на начало работы управл юшее напр жение U(t) с выхода запоминающего устройства 34 начинает поступать на вход управл емого силового преобразовател  2, который преобразует посто нное напр жение U источника 1 в напр жение U(t) питани  электродвигател  3 в соответствии с управл ю1 им напр жением U(t). Питающее напр жение U(t) поступает на электродвигатель 3, который через редуктор 4 и ведомое кинематическое звено 28 вращает рабочее тело 20 возбудител  5 вибрации, в результате чего инерционна  масса 17 начинает совертчать вертикальные возвратно- поступательные движени , обкатыва  своими роликами 18 волнообразные поверхности цилиндрических дисков 22 и 23, при этом частота колебательных движений инерционной массы 17 находитс  в пр мой зависимости от скорости вращени  рабочего тела 20, а амплитуда - от высоты гребн  (глубины впадины) волнообразной поверхности цилиндрических дисков 22 и 23. Возникающие при колебательных движени х инерционной массы 17 динамические силы через цилиндрические диски 22, 23 и упорные подшипники 27 передаютс  поочередно то нижней 7, то верхней 8 опорным плитам , жестко соединенным с излучающей платформой 28, через которую дина1 1Ические нагрузки передаютс грунту , 29, посто нно наход щемус  в контакте с платформой 28,

При выполнении услови  о неизменности сопротивлегш  нагрузки (нагрузочной характеристики грунта) коле- бани  излучающей ппатформь 28 происход т в соответствии с колебани ми

ванной фазы колебаний. В случае несовпадени  моментов прохождени  сиг напов блок 39 сравнени  вырабатывает сиг- g нал AU(q), пропорциональный величиго происходит компенсаци  фазовых искажений выходного сигнала. Цепь компенсации фазовых искажений наделене расхождени , который через устройство 40 ввода коррекции поступает на вход управл емого силового преобразовател  2 и корректирует управл ю- ;сигнала развертки. Однако из-за нели- IQ щее напр жение U(t) так, чтобы свес- ;нейности нагрузочной характеристикити расхождение к нулю, за счет че грунта 29 фактическа  скорость вра- ени  V(t).j рабочего тела 20 в процессе работы виброисточника может

ютклон тьс  от V(t), рассчитанной дл  g на приоритетом по отношению к цепи нормализованного режима работы, чтокомпенсации частотных искажений,, реализуемом в логическом блоке устройства 40 ввода коррекции, который запрещает прохождение корректирующего сиг- 20 нала uU(V) цеш-5 компенсации частотных искажений на вход управл емого силового преобразовател  2, если в цепи компенсации фазовых искажений действует сигнал коррекции фазы uU(q). 25 Пример осуществлени  логического блока с такой функцией показан на

приводит к отклонению частоты и фа- |зы излучаемых- колебаний от частоты и |фазы колебаний исходного управл юще- 1го сигнала развертки, : Компенсаци  частотно-фазовых иска- жений выходного сигнала виброисточни- |ка, происход щих из-за нелинейности

|нагрузочной характеристики грунта, Iпроисходит следующим образом. Дат- |чик 37 скорости вращени  посто нно Выдает значени  мгновенной скорости |v(t)cp рабочего тела 20i Эти значени  iпоступают на один из входов компарафиг .7.

Изобретение позволит повысить разрешающую способность вибрационной

е

-

Д343806

ванной фазы колебаний. В случае несовпадени  моментов прохождени  сиг напов блок 39 сравнени  вырабатывает сиг- g нал AU(q), пропорциональный величине расхождени , который через устройство 40 ввода коррекции поступает на вход управл емого силового преобразовател  2 и корректирует управл ю- - IQ щее напр жение U(t) так, чтобы свес- ти расхождение к нулю, за счет чего происходит компенсаци  фазовых искажений выходного сигнала. Цепь компенсации фазовых искажений наделефиг .7.

Изобретение позволит повысить разрешающую способность вибрационной

JTOpa 38J на другой вход которого из- зо сейсморазведки за счет большего соответстви  излучаемого, выходного, и управл ющего сигналов виброисточника. Оно позвол ет отказатьс  от требова ни  медленного линейного изменени  частоты в управл ющем сигнале развертки , об зательного при использовании известных вибрационных источни35

запоминающего устройства 36 поступает 1расчетное дл  данного момента време- |ни значение скорости вращени  рабоче- :го тела 20. Компаратор 38 сравнивает |з начени  фактической и расчетной iскоростей и при их несовпадении выра- 1батывает сигнал Al)(V)p щзопорциональ- ный величине рассогласова ад , который через устройство 40 ввода коррек:ции поступает на вход управл емого 40 частоты, за счет чего может быть силового преобразовател  2 и корректи- сокращено вре,м  сеанса излучени  и рует управл ющее напр жение UCt), свод  расхо;кдение к нулю и компенсиру  частотные искажени  выходного сигнала виброисточника.45

Дл  компенсшдии фазовых искажений выходного (излучаемого) сигнала

датчик 15 фиксированной фазы выдаетэнергии, управл емый силовой првобрадискретнке (импульсные) сигналы о мо- зователь, возбудитель вибрации, вклю- ментах времени прохождени.  инерцион-о 50 чающий инерционную и опорную массы, ной массой 17 определенной фиксирован- контакт ирующие с размещенным между ной фазы совериаемых ею колебатель-ними рабочим телом, излучаюр ую пл,атных движений (например ir/2). Этотформу, жестко св занную с опорной

дискретный сигнал t(cp)ф поступаетмассой, и систему след щего управлена один из входов блока 39 сравнешт ,, 55 и , отлич ающийс  тем, на другой вход которого из запоминаю- что, с целью повышени  разрешающей щего устройства 35 поступает сигналспособности путем улучшени  соот зетt (q)) о расчетном времени прохождени стви  выходного сигнала исходно:му ,

инерционной массой 17 той же фиксирр- управл ющему сигналу, рабочее тело

ков, и задавать управл ющий сигнал развертки с любым законом изменени 

Claims (2)

1. тем самым повышена производительность вибрационной сейсморазведки. Формула изобретени 

   1, Вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий источник.

   ков, и задавать управл ющий сигнал развертки с любым законом изменени 

   частоты, за счет чего может быть сокращено вре,м  сеанса излучени  и

   тем самым повышена производительность вибрационной сейсморазведки. Формула изобретени 

   1, Вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий источник.

   выполнено в виде двух жестко св зан- ных между собой цилиндрических дисков , имеюгчих на обрагленных друг к другу торцах параллельные волнообразные профили у которых рассто ни  между гребн ми в сечени х цилиндром прО|Из вольно го радиуса, соосного с дисками , пропорциональны радиусу секущего цилиндра, снабженных ведомым кинематическим эвеном вращательного двдасени  и посаженных с возможностью относдагельных вращени  и возвратно- поступательного перемещени  на непод- видную стойку, инерционна  масса выполнена в виде цилиндра, посаленного на неподвижную стойку соосно с длс- ками с возможностью возвратно-ппстуI

   §1 (Г

   .1

   пательного перемещени  по ней, на торцах которого на ос х закреплены ориентированные радиально элементы качени , контактирующие с волнообразным профилем . щ линдрических дисков, установленных с возможностью поворо- та относительно опорной массы, выполненной в виде нижней и верхней опорных плит, жестко св занных с неподвижной стойкой.
2. 2. Источник по п,1, о т л и ч а ю - щ и и с   тем, что, с целью повышени  долговечности путем снижени  нагРУзки на оси элементов качени , эле- ментьГ качени  уложены в каждую из впадин волнообразного профил  цилиндрических дисков.

   г;

   27 18 25 6 8

   1

   2« 2

   .to

   26

   .17

   21

   .23

   LL

   37 Ir.

   Т

   ////////// // / //// ///l // f y

   I 27

   v$

   29

   fj 27

   25

   B f

   2 2f

   фи&.З

   Фие.

   Kfifj&odoeс«- ..., 2415

   ддик(8Н1/е у /Q

   13

   .5

   фиг. 5 7

   39

   ФиксироЬанна  cpajg (например Jr/2)

   Фиг. 7