SU465803A3 - Способ цифровой обработки импульсных сейсмических сигналов - Google Patents

Description

счетчике число синхронизирующих сигналов, выданных таким образом, и сравнивают в каждом основном времени содержимое суммирующего счетчика последовательно с соГ1ержимым каждого запоминающего устройства первой серии, в которой записаны числа, определ ющие моменты, когда импульс энергии должен излучатьс . Управл ют с помощью сравнени , когда последнее указывает равенство, управл ющим сигналом излучени  энергии, получают в другой серии запоминающих устройств, образованной из некоторого количества элементов, причем каждый элемент имеет адрес, мгновенное значение в момент выборки энергии, детектированной датчиком после отражени  на разрывах сплощности грунта и превращенной в числовое значение. Дают каждому выборному значению множество адресов, определенных моментом выборки, и различные моменты, в которых предыдущ.ие излучени  имели место, причем указанные излучени  отдел ютс  от момента выборки продолжительностью не более чем равной времени максимального пробега механических волн в грунте.

Согласно одной характеристике изобретени , выборочные значени  в виде Ч(исловых значений добавл ют в каждом из соответствующих запоминающих устройств к значени м , которые в них уже наход тс , и в конце времени излучени  суммарное значение каждого из запоминающих устройств перенос т на магнитную ленту, разматывающуюс  с посто нной скоростью. Содержимое каждого запоминающегос  устройства отмечают пространственно на магнитной ленте, эта лента разматываетс  в течение времени, равного времени максимального пробега; момент, предназначенный дл  каждого запоминающего устройства, даеч таким образом временное положение сигнала, полученного датчиком, и значение содержимого запоминающего устройства определ ет амплитуду отражаемых волн.

При другом способе применени , используемом чаще всего, употребл ют множество датчиков механической энергии, причем каждый датчик подключен последовательно циклическим контактором к серии запоминающих устройств; кажда  сери  запоминающих устройств считываетс  отдельно и содержани  различных запоминающих устройств записываютс  последовательно на магнитной ленте.

На фиг. 1 представлена схема излучени  с щестью сигналами; на фи1. 2 - последовател1 .ность выборочных цифровых значений схематического сигнала, полученного датчиком , с временем выделени  выборочных значений , равным основному времени.

Табл. 1 изображает схему принадлежностиДают два адреса этому выборочному зна каждой из выборок по отнощению к каждойчению а: адрес а дл  первого излучени , адпередаче энергии; табл. 2 представл ет собойрее а дл  второго излучени . Это то, что осууказание амплитуд каждого из сигналов, от- 65ществл ет арифметическое устройство, устамеченных на табл. 1 (при соответствии с помощью линий и колонн).

Фиг. 3, а и б изображает запись при способе дл  шести излучений.

Фиг. 4 показывает дл  одной точки излучени  И одного путь механических волн, в частности представлено три уровн , расположенных на 0,6 и 10 основного времени .

На фиг, 5 представлена схема самопищущего прибора, получающего сигналы из группы датчиков.

На фиг. 1 импульсы изображают шесть (1, 2, 3, 4, 5, 6) последовательных излучении энергии, иопускаемых соответственно в моменты , соответствующие и, 3, 14, 15, 22, 33 отсчетам основного времени.

Длительность излучени , следовательно, представл ет собой 33 отсчета основного времени . Врем  максимального пробега вз то равным, 13 основного времени.

Фиг. 2 изображает выборочные значени  сигнала, полученного датчиком.

Полученные выборки отмечаютс , от о, ..., г, аа, ..., аи. Они представлены в цифровом виде в таком пор дке у входа самопишущего прибора, выборочные значени  сигнала даютс  в количестве порогов напр жени . На схеме представлены сигналы, идущие от О до 100-го уровней.

В классической записи сначала регистрируют эти последовательно поступающие сигналы и затем путем взаимной коррел ции сигналов фиг. 1 и 2, например, на цифровой вычислительной машине, восстанавливают сигнал , соответствующий только одному излучению .

Напротив, по предлагаемому способу посылают сигналы различным запоминающим устройствам с;1едующим образом.

Первое излучение энергией включает приведение в действие прибора. В момент О провод т выборку напр жени , выданного датчиком , который получает первую волну.

Выделение выборочных значений в основном времени согласно (6) дает величину О в выбранном схематическом примере.

В конце 2-го основного времени значение, выборочное в (с), также нулевое. Эти значени  записываютс  в трех запоминающих устройствах а, Ь, с третьей серии после перехода через арифметическое устройство. Они вызываютс  излучением 1.

В 4-м основном времени, последующим за излучением 1, происходит излучение 2 и выбирают в этом случае значе;ше сигнала, вызванного излучением 1 в 4-м основном в|)емени , к которому добавл етс  значение сигнала, вызванного излучением 2 в начале 1 го (ь ионного времени. навлива  разности между истинным временем н временами эмиосии. Имеютс  два адреса, одни 4-го основного времени, т. е. а, второй основного вреMei .H, т. е. 1-е основное врем , а. То же происходит, нока врем  выборки меньше времени максимального пробега. Напротив , рассматри1ваем выборочное значение его значение следует из 3, 4 и 5-го импульсов . Первый и второй импульсы больше не участвуют, так как врем , пройденное между этими импульсами и моментами выборки, выше времени максимального пробега механических волн в грунте. Напротив, излучени  3, 4, 5 принимают участие и определ ют три адреса: fe дл  3-го, / дл  4-го и с дл  5-го. Числовое значение выборочного значени  у добавл етс , следовательно, к значени .1, наличным ранее в запоминаюш.их устройствах: k (т. е. 60) получает таким образом 90 дл  последующего содержани  этого запоминающего устройства, / (т. е. 80) - НО дл  последующего содержани  этого запоминающего устройства, с (т. е. 0) - 30 дл  последующего содержани  этого запоминающего устройства и так далее. Табл. 1 дает, в зависимости от различных из.чучений, раолределение выборочных значений между различными запоминающими устройствами. Табл. 2 - значени , содержащиес  в этих запоминающих устройствах, значени , которые продвигаютс  со временем в продолжение излучени . Сумма осуществл етс  в последней линии и среднее значение содержани  каждого запоминающего устройства переноситс  на фиг. 3, а. Фиг. 3, а дает, таким образом, результат под видом р да выборочных значений в течение времени максимального пробега механических волн в грунте. Ф.иг. 3, б изображает тот же результат дл  большого количества излучений согласно известному способу. Здесь различают только три поступлени  энергии R, R, R, соответствующие, первое, непосредственному поступлению в основное врем  О, второе - после продолжительности 6 основных времен, третье - после продолжительности 10 основных времен. Фиг. 4 изображает пробег волн, излучаемых источником 7 н получаемым датчиком 8 после отражени  на горизонтах 9 и 10, расположенных в 6 и 10-м основном временах. Другие датчики 11 - 14 также присоединены к приспособлению 15 обработки, дл   сности на чертеже не нанесены лруше лучи переданных механических волн, соответствующих другим датчикам. Установка обработки, изображенна  на фиг. 5, составл етс  следующим образом. .Датчик 16 механической энергии получает воздействи , которые он превращает в электрическую величину {напр жение или ток). Эта величина накладываетс  в прибор 17 выборки . Последний, управл емый генератором 18, выбирает величину, выданную датчиком, которую он передает аналого-цифровому преобразователю 19. Преобразователь классической концепции преобразует величину в числовое значение, например, согласно двоичному коду. Можно употребл ть столько же цифр, сколько имеетс  дорожек на магнитной ленте записи. Обычно употребл ют либо 7, 14 или 21 (или двоичных элементов), что дает по крайней мере 8000 уровней кодировани . По линии 20 числовое значение посылаетс  в арифметическое устройство 2il. Поступление числового значени  в арифмети ческое устройство вызь-зает несколько почти одновременных операций. Часы-генератор 18 оп,редел ют основное врем  у|Строй,ст1ва и подают электрические знаки в конце каждого основного времени, уп равл   благодар  линии 22 выделением выборЪчных значений. С другой стороны, часы посылают свои знаки суммирующему счетчику 23, который интегрирует эти знаки и определ ет таким образом врем , пройденное с начала пуска в ход часов, пуск в ход, который запускает все устройство. Линией 24 содержание счетчика 23 наноситс  на арифметическое у1СтроЙ1Ство 21, линией 25 - на числовой компаратор 26 с нулевой заданной величиной. Этот компаратор питаетс , с другой стороны, линией 27, присоединенной шаговым искателем 28 к различным последовательным входам 29 а, Ь, с, ..., j р да запоминающих устройств оО. В этом р ду запоминающих устройств 30 устанавливаютс  предварительно пуску в ход устройства моменты в виде количества основного времени, в которых источник должен излучить импульс энергии. Во врем  О первое запоминающее устройство с входом 29 а включаетс . Когда компаратор 26 детектирует равенство между содержанием счетчика 23 и содержанием перво го запоминающего устройства, он посылае1 через линию 31 управл ющий сигнал источни ка 32 излучений, затем искатель 28 подви1а етс  на шаг, включа  второе запоминающее устройстве с входом 296 и так далее. На практике употребл ют основное врем  в 1, 2 или 4 мсек и излучают импульсы энер гии с помощью источника излучений в тече ние от 10 до 200 сек, излучающего от 10 дп 10000 импульсов энергии на излучение. Сигнал, выданный ком-паратором 26, тик же посылаетс  по лини м 31 и 33 органу 3-1 передачи, подключенному по входу к шагово му искателю 35, последний вместе с искате лем 28 подсоединен к серии запоминающих устройств 30, выходы которых есть лини  27а, b /, а по выходу - с искате.ием 3(5, причем этот .искатель представл ет соОоп кольцевой щаговый искатель, подключениыГ к входам 37й, Ь, ..., п серии запоминающих устройств 38.

Сигнал, выданный компаратором 26, вызывает , следовательно, перенос содержани  запоминающего устройства с входой 29а в запоминающее ycTpoiicTBo с входом 37а, из заГ1ом11на1о:цего устройства с входом 296 в запоминающее устройство с входом 37ft, из запоминающего устрой,ства с входом 29 п в запоминающее устройство с входом 37 п, затем из запоминающего устройства с входом 29 « 4- I в запоминающее устройство с входом 37 а, при этом предыдущее содержание последнего стираетс , и так далее.

Таким образом располагают в запоминающем устройстве 38 моментами излучени , предшествующими моменту выборки, длительностью ниже времени пробега механических волн в грунте.

Содержание суммирующего счетчика 23 передаетс  линией 39 к компаратору 40, который управл етс  линией 41, идущей от арифметического устройства, причем эта команда происходит из поступлени  в арифметическое устройство 21 числового значени  из линии 20.

С другой стороны, компаратор 40 соединен линией 42 с щаговым искателем 43 с быстрым переключением, исследующим серию запоминающих устройств 38, причем переключение делаетс  на выходах 44 а, Ь, ..., п этих запоминающих устройств.

Компаратор 40 производит, следовательно, последовательно к несколько микросекунд, разность между содержанием счетчика 23 « содержанием различных ненулевых запоминающих у стройств 38. Из этого следует векоторое количество основных времен, которые посылаютс  к арифметическому устройству 21 линией 45. Эти различные количества селекционируют последовательно в возрастаюjJieM пор дке различные запоминающие устройства серии запоминающих устройств 46. Например, первое основное врем  селекцио;1ирует искателем 47 запоминающее устройство с в.ходом 48 а, 6 основных времен - запоминающее устройство с входом 48/, 26 основных времен - запоминающее устройство с входом 48 Z. Когда положение селектора установлено, арифметическое устройство 21 итбирает содержание запоминающего устройства , содержащего столько же цифр, сколько имеетс  дорожек на магнитной ленте, добавл ет к этому содержанию числовое значение, поступавощее из линии 20, и снова посылает сумму селекционированному запоминающему устройству, затем устанавливает положение искател  47 дл  следующей 01перации, например , В 482.

Запоминающ.ие устройства 46 содержат столько же запоминающих устройств, сколько имеетс  элементарных интервалов времени, содержащихс  во времени максимального пробега механических волн в грунте.

В конце операции наход т в последовательности различных запоминающих устройств 46 содержани , представл ющие собой амплитуды сигналов, накопленных во времена, соответственные по отношению к временам излучени . Эти содержани  изображены на фиг. 3,6. Они позвол ют определить отражени  механических волн в грунте.

С другой стороны, содержимое счетчика 23 сопоставл етс  в компараторе 49 с конечным значением устроиства 50, представл ющим собой в количестве основного времени общую длительность излучени  импульсов энергии. Когда компаратор 49 обнаруживает равенство , он включает спусковую схему 51, котора  управл ет с помощью линии 52 ходом двигател  53 разматывани  магнитной ленты 54. Одновременно линией 55 он включает шаговой искатель 56, управление которого выполн етс  согласно цнклу часов (18).

Таким образо.м, осуществл ют во времени, равном времени максимального пробега механических волн в грунте, считывание запоминающих устройств 46, причем содержание каждого из них регистрируетс  на магнитной ленте перпендикул рно к направлению ее перемещени  магнитными головками 57 а, Ь, с, d, учитыва , что существует столько же заии .сывающих головок, сколько имеетс  дорожек на магнитной ленте .и цифр в каждом запоминающем устройстве.

Устройство имеет в своем составе только один датчик или группу датчиков.

В случае групп многочисленных датчиков, последовательный контактор, исследующий систему групп датчиков в Т1:чение основного времени часов, включаетс  .между прибором 17 выборки и аналого-цифровым преобразователем 19.

Располагают множеством серий запом.инающих устройств 46 согласно тому же циклу, что и датчики.

После считывани  располагают записью на магнитной ленте, имеющей те же характеристики , что и записи на магнитной ленте, полученные только одним исходным взрывом.

Функционирование следующее.

Приведение в действие часов, основное врем  которых, например 2 мсек, вызывает питание счетчика 23. Содержание этого счетчика сопоставл етс  с содержанием запоминающего устройства с входом 29 а, предварительно нагруженного, серии 30. Когда констатируетс  равенство, воздействуют на источник 32, который излучает механические волны в грунт. Эти волны поступают в датчик 16. вызыва  при выходе электрическое напр жение, выборка которого проводитс  каждые 2 мсек прибором 17 выборки, затем преобразуетс  в ступеви (около 8000 дл  максимального напр жени , например) и посылаетс  к устройству 21. Это устройство возбуждает компаратор 40, который производит разность между содержимым счетчика 23 и запоминающего устройства 58 а серии 38. Предположим, что был только один импульс , разность, найденна  в компараторе 40, указывает врем  между выборкой и мо

MtHTOM излучени  импульса, иначе говор , орсм  пробега механической волны, полученной датчиком. Предположиад, например, 20 мсск. Через арифметическое устройство приключают 10-е запоминающее устройство / JO

I ГГ - ) серии 46. Предположим, что это

запоминающее устройство предварительно пустое. Напр жение, преобразованное в ступени , посылаетс  в него, затем записываетс  D запоминающем устройстве.

В случае, когда имеетс  несколько импульсов , ко.мпаратор 40 проводит последовательные разности между содержимым 24 и последовательностью запоминающих устройств 38, заполненных органом 34 переноса (содерЖИмое поступает из запоминающих устройств 30, .ующи.ч пор док взрыва). Эта последовательность регистрируетс  ь арифметическом устройстве. Найденные числа соедин ют соответствующие запо.минающие устройства, иначе говор , соединено столько же запоминающих устройств серии 46, сколько было изрывов между рассматриваемым моментом и моментом, предшествующим ему, длительаостью , равной временам максимального пробега механических волн в грунте.

Значенне, поступающее по линии 20 .в арифметическое устройство 21, посылаетс  в запоминающие устройства 46 столько раз, сколько имеетс  включенных запоминающих устройств.

Предварительно посылке в каждое запоминающее устройство, предыдущее содержимое последнего извлекаетс  через линию 59 арифметическим устройством 21. Последнее проводит сложение предыдущего содержимого запоминающего устройства и значени , поступаюи его по л.инии 20, затем снова посылает сумму селекционированному запоминающему устройству. Обща  продолжительность этой операции составл ет несколько микросекунд.

Эта последовательность операций повтор етс  столько раз, сколько существует селекционнрованных запоминающих устройств в серии 46.

В конце времени, предусмотренного дл  излучени , определенного содержимым запоминающего устройства 50, происходит остановка последовательности. Команда остановки даетс  компаратором 49, когда содержимое счетчика 23 равно содержимому устройства 50, что пускает в ход двигатель 53. Искате .И) 5(5 последовательно исследует, каждые 2 мсек, каждое из запоминающих устройств сер.ии 46.

Содержимое запоминающих устройств, наличное в двоичных элементах, возбуждает записывающ .ие головки 57,а, Ь, с, d, что вызывает намагничивание ленты 54. Эта лента разматываетс  в течение времени максимального пробега меха.1ических волн в грунте, что соответствует считыванию системы запоминающих устройств 46.

В более отработанном варианте нет остановки часов во врем  считывани  запоминающих устройств, и нова  сери  излучений запускаетс  непосредственно после остановки первой серии.

Запись на магнитную ленту вызывает стира ие всех запоминающих устройств серии 46, которые в дальнейшем наполн ютс  сигналами , соответствующими второй серии. Можно видеть в таком случае, что излучение быть непрерывным, тогда как прием прерывистый. Магнитна  лента 54 содержит все информации сейсм1ического фильма. Содержимое магнитной ленты идентично содержимому записи, полученной единственным излучением.

Этот непрерывный способ особенно пригоден на море, где он обеспечивает гораздо более тонкое определение профилей, чем определени , полученные до насто щего времени с помощью классических источников.

Предмет изобретени 

Способ цифровой обработки им,пул1сных сейсмических сигналов, зарегистрированных датчиком после пробега сигналов в сплошной среде, включающий в себ  операции генеркровани  и счета машинного времени, квантовани  сигнала, зарегистрированного датчиком, аналого-цифрового преобразовани , синхронного суммировани  по.1ученных новых выборок сейсмического сигнала с накопленными ранее и операцию вывода на магнитную ленту результирующих данных, оглмчаюи мйс  тем, что, с целью повышени  произ водительности работ, интервалы между импульсами выбирают меньше времени максимального пробега волны, причем каждую дискретную выборку суммируют со всеми числами запоминающего устройства, адреса которых соответствуют разност м между машинным временем и моментами возбуждени .

soo 13030 1505050300 18015am mm wo 80

т 20 5 IS & 6 50 30 20 Id 2S 32 /6 1

R

к

31

22

33

ЪО

6

ff(JS.i