Изобретение относитс к сейсми- ческой разведке и предназначено дл подавлени шумов в сейсмических сигналах . Присейсмической разведке с использованием поверхностных источников возбуждени необходимо производить накапливание принимаемых сейсмических сигналов дл улучшени отношени полезный сигнал/помеха. Применение в накопителе дополнительных эффективных устройств дл подавлени шумов может существенно улучшить отношение полезный сигнал/помеха, что позвол ет при малом числе накоплений получать результаты более высокого качества, чем при большом числе накоплдЯий без помехоподавл ющих схем Сокращение необз одимого числа накоплений позвол ет уменьшить общее врем регистрации колебаний, что ведет к повышению производительности полевых сейсморазведочных работ. Известно устройство дл преобраз вани сейсмической информации, содер ащее цифровой интегратор и филь ры til. Недоста.тком устройства вл етс отсутствие схем дл подавлени помех с частотным, составом, близким к сейсмическим колебани м. Наиболее близким техническим решением вл етс цифроврй накопитель сейсмических сигналов, содержгицИй устройство дл подавлени шумов, состо щее из блока уставок порогов, компаратора, выход которого подключен к входу селектора.помех, выход которого соединен с входом цифрового интегратора 2. Однако известное устройство характеризуетс недостаточной эф- . фективностью подавлени стационарных помех и, как следствие этого, низка производительность сейсморазведочных работ. Недостаточна эффективность подавлени стационарных помех объ сн етс прин тым принципом действи , который основан на поочередном сравнении каждого отсчета текущего возбуждени и среднего значени отсчетов трассы от начала записи до .текущей выборки. Если амплитуда отсчета текущей выборки превышает среднее значение, умноженное на пороговую константу, выставл емую блоком уставок порогов, то такой отсчет/ считаетс искаженным помехой, и его значение уменьшаетс селектором помех . Известно, что сейсмические помехи бывают двух типов: импульсные, длительность кртррых много меньше длительности сейсмической записи, и стационарные, длительность кбторцх близка к длительности сейсмической записи. Данное устройство способно обнаруживать только импуль ные помехи, амплитуда которых существенно превышает средний уровень сигналов сейсмограммы. Стационарные же шумы (микросейсмы, шум работающих двигателей, проезжающий транспорт и т.п.) не обнаруживаютс и не подавл ютс . Это вынужд1ает ком пенсировать недостаточную эффективность подавлени помех; увеличением числа накоплений, что приводит к снижению производительности полевых работ. Цель изобретени - повышение эффективности подавлени стационарных шумов в сейсмических сигналах. Поставленна цель достигаетс те что в устройство подавлени шумов в сейсмических сигналах, содержащее блок уставок порогов, выходы которо го. подключены к первым входам компаратора , выход которого соединен с первым входом селектора помех, выХОД которого подключён к входу цифрового интегратора, введены запоминающее устройство (ЗУ) и блок ана лиза когерентности сигналов, причем вход устройства соединен с первой чейкой ЗУ и с первым входом блока анализа когерентности сигналов, выход которого подключен к второму вхо ду компаратора, его второй вход соединен с выходом цифрового интегратора , третий вход блока анализа когерентности подключен к последней чейке ЗУ, средн чейка которого подсоединена ко второму входу селектора помех. Принцип действи устройства обесI печивает выполнение накапливани сейсмических сигна:лов с подавлением , стационарных помех. Подавление помех основано на статистическом анали зе когерентности (подоби ) накаплива емых сигналов.В скольз щем временном окне дл каждого сейсмического канала вычисл етс оценка когерентности сигналов текущего возбуждени и ранее накопленных, В статистической теории сигналов примен ютс несколько различных оценок когерентности сигналов.В предлагаемом устройстве можно использовать некоторые из. них. Например , можно использовать коэффициент коррел ции рх-а сигналов х| и у в скольз щем окне, можно также использовать коэффициент подоби . Обознача оценку когерентности дл отсчета xj, вычисленную по любому прин тому алгоритму, через т,получаем выражение min j rtiax где величины г и г определ ют диапазон возможных изменений оценки Ч Алгоритм подавлени помех в общем виде заключаетс в следующем. Задаетс п значений порогов Р, та ,ким образом,, что , ,.И) Если ЕСЛИ Pf,. о . Еслиаз Р. то Xgj,,0, где Ц k2 . . .k J, - коэффициенты ослаблени сигнала. Т.е., чем меньше оценка когерентнос.ти сигналов в данном-окне трассы , тем сильнее сигнал ослабл етс , вплоть до,нул . В частности, при п . 1 алгоритм предельно упрощаетс до однопороговой схемы. если то xgbix «: ; если то XBJ,, 0. На чертеже представлена структурна схема устройства подавлени помех дл цифрового накопител сейсмических сигналов. Вход устройства соединён с первой чейкой стекового запоминающе- . го устройства ЗУ 1 и с первым входом блока 2 анализа когерентности сигналов . Выходы блока 3 уставок порогов подключены к первым входам компаратора 4, второй вход которого соединен с выходом блока 2 анализа когерентности. Выход компаратора 4 подключен к первому входу селектора 5 помех, второй вхоц которого соединен со средней чейкой стекового ЗУ 1. Выход селектора 5 помех подключен к входу цифрового интегратора 6, выход которого вл етс выходом устройства и соединен со вторым входом блока 2 анализа когерентности , третий вход которого соединен с последней чейкой стекового ЗУ 1. Устройство работает следующим образом . Просмотр сигналов в скольз щем временном окне осуществл етс с помощью стекового ЗУ 1 бункерного типа емкостью N слов. Запись в его первую чейку очередного операнда вызывает проталкива.ние содержимого стека, т.е. сдвиг вправо на один шаг всех зранимых операндов, а содержимое последней чейки (номер N) выталкиваетс , если стек заполнен. Считывание данных может производитьс из первой, после дней, (номер N) и средней (номер j) чеек, где К5 N, в частном случае j N/-2. Блок 2 анализа когерентности про изводит вычислени в данном скольз щем окне оценок когерентности си налов текущего возбуждени и ранее накопленных. Технически аппаратурные реализации известных алгоритмо оценок когерентности близки между собой и содержат подобные узлы: сумматоры, умножители, делители и др. В ч&стном случае блок 2 анали за когерентности представл ет собо коррел ор. Оценка когерентности сигналов в скольз щем окне вычисл етс по рекуррентным алгоритмам, согласно ко торым новое значение оценки f , вглч л етс на основании предыдущей i.: Это позвол ет резко уменьшить число арифметических операций, необходимых дл вычислений, и обеспечи вает требуемую производительность , блока 2 анализа когерентности при малом объеме оборудовани . На блоке 3 уставок порогов вручную или автоматически устанавливаютс значени порогов Р, Р, Компаратор 4 схемно сравнивает значени оценок когерентности Ч и порогов Р, вырабатыва на выходе сигналы результата сравнени . Селектор 5 помех в зависимости от сигналов компаратора 4 пропускает отсчеты редактируемой трассы без искажений, либо ослабл ет, их, йплоть до нул . Цифровой интегратор 6 осуществл ет суммирование с. запоминанием в пам ти накопленных значений сейсмических сигналов, вызванных различны ми воздействи ми. Перед началом работы оператор задает-номер возбуждени (M:j2) , начина с которого включаютс схемы устройства. Посредством блока 3 уставок -порогов задаютс значени порогов Px|-:-Pf,. Сейсмические сигналы вызванные первыми (до М) воздействи ми , накапливаютс в пам ти цифрового интегратора 6 без подавлени помех. Затем включаютс схемы.подав лени помех, и сигналы от возбуждени , начина с номера М, накапливаютс с учетом их когерентности и с подавлением зашумленных участков Пусть к моменту поступлени на вход устройства очередного отсчета сейсмических сигналов х устройство подавлени помех включено, в пам ти цифрового интегратора б хран тс от счеты накопленных трасс, стековое ЗУ 1 заполнено отсчетами а в блоке 2 анализа когерентности сигналов хранитс ранее вычисленна оценка когерентности Ij.-i Очередной отсчет записываетс в первую чейку стекового ЗУ 1 и проталкивает стек, в результате чего выталкиваетс операнд х, : из последней чейки (номер N). Выталкиваемый операнд поступает на третий вход блока 2 анализа когерентности сигналов, на второй вход которого из ЦИФРОВОГО интегратора 6 поступает соответствующий отсчет Угп-М 2 анализа когерентности производит вычитание из предьщущей оценки tj-i членов, содержащих x.f, Ут-N- Затем на первый вход блока 2 анализа когерентности поступает новый отсчет х из первой чейки стекового ЗУ 1, а на второй вход блока 2 анализа когерентности из цифрового интегратора 6 поступает соответствующий отсчет Vm- Блок 2 анализа когерентности вычисл ет новую оценку ij с добавлением вклада , вносимого отсчетами х и j .согласно рекуррентному алгоритму. Эта оценка, отнесенна к отсчету Х;, наход щемус в средней чейке стекового ЗУ 1, поступает на второй вход компаратора 4, на первые входы которого поступают значени порогов Р, Pi --Pn 3 блока 3 уставок порогов . Компаратор 4 производит сравнение значени оценки когерентности - со значени ми порогов в соответствии с (1) и вырабатываетс сигнал результата сравнени , который подаетс на первый вход селектора 5 помех. На второй вход селектора 5 помех поступает из средней чейки (номер j) стекового ЗУ 1 редактируемый отсчет. В соответствии с (1) селектором 5 помех производитс ослабление этого отсчета в зависимости от значени оценки когерентности. Полученный в результате отсчет поступает на вход цифрового интегратора-6, который осуществл ет его суммирование с соответствующим отсчетом у ранее накопленных сигналов и записывает полученную сумму в свою пам ть. С поступлением на вход устройства следующего отсчета принимаемых сигналов х рассмотренный цикл рабо-ты устройства подавлени шумов и накопител повтор етс . В результате накоплени сигналов, полученных от заданного числа возбуждений,в пам ти цифрового интегратора 6 оказываютс накопленными сейсмические сигналы с высоким отношением полезный сигнал/помеха. С выхода цифрового интегратора б полученные значени сейсмических сигналов снимаютс дл дальнейших преобра зова НИИ. Применение предлагаемого изобретени обеспечивает большой технико-экономический эффект за счет повышени устойчивости сейсморегистрирующих систем к стационарным шумам.The invention relates to seismic exploration and is intended to suppress noise in seismic signals. Seismic exploration using surface excitation sources requires the accumulation of received seismic signals in order to improve the signal-to-noise ratio. The use of additional efficient noise suppression devices in the accumulator can significantly improve the useful signal-to-noise ratio, which allows, with a small number of accumulations, to obtain results of higher quality than with a large number of accumulations without interference suppression circuits. Reduction of the necessary number of accumulations reduces the total time registration of oscillations, which leads to increased productivity of field seismic exploration. A device for converting seismic information, comprising a digital integrator and a til filter, is known. The drawback of the device is the absence of noise suppression circuits with frequency, composition close to seismic vibrations. The closest technical solution is a digital seismic signal collector containing a noise suppression device consisting of a threshold setting block, a comparator whose output connected to the input of the selector. interference, the output of which is connected to the input of the digital integrator 2. However, the known device is characterized by insufficient effect. the suppression of stationary noise and, as a result, the performance of seismic exploration is low. The lack of suppression of stationary interference is explained by the accepted principle of operation, which is based on the alternate comparison of each sample of the current excitation and the average value of the track samples from the start of the recording to the current sample. If the sampling amplitude of the current sample exceeds the average value multiplied by the threshold constant set by the threshold setting block, then this counting / is considered distorted interference, and its value is reduced by the interference selector. It is known that seismic noise can be of two types: pulsed, the duration of the signal is much less than the duration of the seismic recording, and stationary, the duration of the signal is close to the duration of the seismic recording. This device is able to detect only impulse noise, whose amplitude significantly exceeds the average level of seismogram signals. The stationary noise (microseisms, engine noise, passing vehicles, etc.) are not detected and not suppressed. This forces one to compensate for the lack of effective interference suppression; an increase in the number of accumulations, which leads to a decrease in the productivity of field work. The purpose of the invention is to increase the efficiency of suppressing stationary noise in seismic signals. The goal is achieved by those in the noise suppression device in seismic signals, containing a block of threshold settings, the outputs of which. connected to the first inputs of the comparator, the output of which is connected to the first input of the interference selector, the output of which is connected to the input of the digital integrator, a memory device and a signal coherence analysis unit are inserted, the device input is connected to the first cell of the memory unit and to the first input of the analysis unit signal coherence, the output of which is connected to the second input of the comparator, its second input is connected to the output of the digital integrator, the third input of the coherence analysis unit is connected to the last cell of the memory, the average cell which is connected to the second input of the interference selector. The principle of operation of the device ensures the accumulation of seismic signals: suppression, stationary noise. Interference suppression is based on a statistical analysis of the coherence (similarity) of accumulated signals. In a sliding time window, an estimate of the coherence of the current excitation signals and previously accumulated signals is calculated for each seismic channel. In the statistical theory of signals, several different estimates of the coherence of the signals are used. can use some of. of them. For example, you can use the correlation coefficient px-signals x | and in a sliding window, you can also use the similarity factor. Denoting the coherence estimate for xj calculated by any algorithm adopted, in terms of t, we get the expression min j rtiax where the values of r and d determine the range of possible changes to the estimate. The interference suppression algorithm is summarized as follows. There are given n values for the thresholds Р, that, in such a way, that,, .I) IF IF Pf ,. about . If P. is R. then Xgj ,, 0, where q k2. . .k J, are the attenuation coefficients. That is, the lower the coherence scores of these signals in a given path window, the stronger the signal is attenuated, down to zero. In particular, under para. 1, the algorithm is extremely simplified to a single threshold scheme. if xgbix ":; if it is XBJ ,, 0. The drawing shows a block diagram of a noise suppression device for a digital seismic signal accumulator. The device input is connected to the first cell of the stack memory. device ZU 1 and with the first input of the unit 2 analysis of the coherence of signals. The outputs of the unit 3 of the thresholds are connected to the first inputs of the comparator 4, the second input of which is connected to the output of the coherence analysis unit 2. The output of the comparator 4 is connected to the first input of the interference selector 5, the second inlet of which is connected to the middle cell of the stack memory 1. The output of the interference selector 5 is connected to the input of the digital integrator 6, the output of which is the device output and connected to the second input of the coherence analysis unit 2, the third the input of which is connected to the last cell of the stack memory 1. The device operates as follows. The signals are viewed in a sliding time window by means of a bunker-type stack memory 1 with a capacity of N words. Writing to its first cell of the next operand causes pushing the contents of the stack, i.e. a shift by one step to the right of all operands, and the contents of the last cell (number N) are pushed out if the stack is full. Data reading can be made from the first, after days, (number N) and middle (number j) cells, where K5 N, in the particular case j N / -2. The coherence analysis unit 2 performs computations in this sliding window of the coherence estimates of the signals of the current excitation and previously accumulated. Technically, the hardware implementations of the known coherence estimation algorithm are close to each other and contain similar nodes: adders, multipliers, divisors, etc. In the particular case, the coherence analysis block 2 is a correlator. The estimation of the coherence of signals in a sliding window is calculated using recurrent algorithms, according to which the new value of the estimate f is calculated based on the previous i .: This drastically reduces the number of arithmetic operations necessary for the calculations and ensures the required performance of the block 2 analysis of coherence with a small amount of equipment. At block 3 of the threshold settings, the values of the thresholds P, P are manually or automatically set; Comparator 4 compares schematically the values of the coherence estimates H and the thresholds P, producing a comparison result signal at the output. The noise selector 5, depending on the signals of the comparator 4, skips the readings of the edited path without distortion, or weakens them, down to zero. Digital integrator 6 performs a summation with. storing in memory the accumulated values of seismic signals caused by various actions. Before starting, the operator sets the excitation number (M: j2), starting with which the device circuits are included. Through the block 3 of the settings of the thresholds, the threshold values Px | -: - Pf, are set. Seismic signals caused by the first (up to M) effects are accumulated in the memory of digital integrator 6 without interference suppression. Then circuits are turned on. Interference suppression and signals from excitation, starting with M, accumulate with their coherence and suppress noisy areas. Let the next integrator turn on the seismic signals x the integrator b are stored from the accumulated path counts, the stack memory 1 is filled with samples, and in block 2 of the signal coherence analysis, the previously calculated coherence estimate Ij is stored. i The next sample is recorded in the first cell with ekovogo memory 1 and pushes the stack, whereby the pushed operand x: from the last cell (number N). The pushed operand is fed to the third input of the signal coherence analysis unit 2, to the second input of which from the DIGITAL integrator 6 the corresponding coherence analysis counts Upp-M 2 is taken, from the previous estimate of the tj-i terms containing xf, Ut-N- then to the first input The coherence analysis unit 2 receives the new sample x from the first cell of the stack memory 1, and the corresponding coherence sample reads to the second input of the coherence analysis unit 2 from the digital integrator 6 ij with the addition of the contribution made by the x and j counts according to the recurrent algorithm. This estimate, referred to as X, is in the middle cell of the stack memory 1, is fed to the second input of the comparator 4, the first inputs of which receive the threshold values P, Pi --Pn 3 of the threshold settings block 3. Comparator 4 compares the value of the coherence estimate with the threshold values in accordance with (1) and produces a comparison result signal that is fed to the first input of the interference selector 5. To the second input of the interference selector 5 comes from the average cell (number j) of the stack memory 1 edited count. In accordance with (1) the interference selector 5, this reference is attenuated depending on the value of the coherence estimate. The resulting sample is fed to the input of the digital integrator-6, which summarizes it with the corresponding sample from the previously accumulated signals and writes the resulting amount into its memory. With the arrival of the next sample of the received signals, x, the considered operation cycle of the noise suppressor and storage device repeats. As a result of the accumulation of signals received from a given number of excitations, seismic signals with a high ratio of useful signal / interference are accumulated in the memory of digital integrator 6. From the output of the digital integrator b, the obtained values of the seismic signals are removed for further conversion by the scientific research institute. The application of the present invention provides a great technical and economic effect by increasing the stability of seismic recording systems to stationary noise.
Подавление стационарных помех в процессе записи позвол ет существенно снизить число накоплений. Кроме того, увеличение отношени полезный сигнал/помеха в процессе записи дает возможность получать результаты, с большим динамическим диапазоном, что обеспечивает большую глубинность и детальность получаемых структур, что в конечном итоге, способствует повышению эф фективности сейсморазведочных рабоSuppressing stationary noise in the recording process can significantly reduce the number of accumulations. In addition, an increase in the useful signal / interference ratio in the recording process makes it possible to obtain results with a large dynamic range, which provides greater depth and detail of the structures obtained, which ultimately contributes to an increase in the efficiency of seismic exploration