Программное устройство управления вибрационным источником сейсмических сигналов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИОННЫМ ИСТОЧНИКОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(72) Авторы Алампиев Олег Александрович Кротиков Сергей Петрович Громов Владимир Владимирович Петраш Сергей Иванович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Сейсмотехника(57) Программное устройство управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащее устройство автоматического запуска, кнопку ручного запуска, схему ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом устройства автоматического запуска, а второй вход - с выходом кнопки ручного запуска, схему установки начального состояния,кварцевый генератор, таймер и преобразователь импульсной последовательности в гармонический сигнал, отличающееся тем, что в него введены устройство задания параметров,регистр, вычислитель, первый и второй сумматоры, функциональный преобразователь и умножитель, причем выход преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал является выходом всего программного устройства управления вибрационным источником, цифровые входы преобразователя импульсной последовательности в 75502011.08.30 гармонический сигнал подключены к выходам умножителя, первые входы данных которого подключены к первым выходам данных регистра, а вторые входы данных через функциональный преобразователь - к выходам данных второго сумматора, первый вход данных которого подключен ко второму выходу данных регистра, а второй вход данных к выходу первого сумматора, первый вход данных первого сумматора соединен с выходами данных вычислителя, а второй вход данных - с его же выходом, счетный выход вычислителя через таймер соединен со счетным входом устройства задания параметров, выходы данных которого подключены к входам данных регистра, вход управления которого подключен к выходу устройства задания параметров, а третьи выходы данных подключены к входам данных вычислителя, функциональный вход которого подключен к функциональному выходу устройства задания параметров, импульсный вход устройства задания параметров подключен к выходу схемы ИЛИ, вход сброса подключен к схеме установки начального состояния, а тактовый вход устройства задания параметров и тактовый вход вычислителя подключены к выходу кварцевого генератора. Полезная модель относится к сейсмической разведке, а именно к системам управления одним или группой невзрывных источников с программным управлением частоты колебаний, и может быть использовано при сейсмических исследованиях, проводимых посредством вибрационных источников сейсмических сигналов. Известно устройство управления источниками сейсмических сигналов 1, содержащее задающий генератор, усилитель мощности, гидроусилитель, исполнительный механизм, состоящий из гидроцилиндра с плунжером, жестко связанным с опорной плитой и с закрепленной к его корпусу реактивной массой, датчик перемещения распределительного золотника с первым фазочувствительным выпрямителем и датчик перемещения плунжера со вторым фазочувствительным выпрямителем, выходы которых подключены к вычитающим входам усилителя мощности. Работа известного устройства управления происходит следующим образом. При запуске источника сейсмических сигналов задающий генератор устройства управления начинает вырабатывать импульсную последовательность с заданными параметрами частоты и амплитуды. Сигнал управления обычно представляет собой переменное напряжение синусоидальной формы с частотой, изменяющейся во времени по линейному закону. Сигнал управления через усилитель мощности поступает на вход гидроусилителя, управляющего работой исполнительного механизма, состоящего из гидроцилиндра с плунжером, жестко связанным с опорной плитой и с закрепленной к его корпусу реактивной массой. Сигнал с датчика перемещения распределительного золотника гидроусилителя преобразуется в гармонический сигнал с помощью первого фазочувствительного выпрямителя, сигнал с датчика перемещения плунжера также преобразуется в гармонический сигнал с помощью второго фазочувствительного выпрямителя. Эти сигналы датчиков обратных связей поступают на вычитающие входы усилителя мощности вместе с синусоидальным сигналом управления, обеспечивая тем самым рабочий режим работы источника сейсмических сигналов. Возникающее силовое воздействие через опорную плиту вибрационного источника прикладывается к грунту, возбуждая в нем сейсмическую волну. Недостатком известного устройства управления источниками сейсмических сигналов является низкая эффективность работы системы опорная плита-грунт, обусловленная 2 75502011.08.30 тем, что для снижения уровня нелинейных искажений системы при изменении сопротивления грунта уменьшают излучаемую мощность источника сейсмических сигналов во всем частотном диапазоне, уменьшая тем самым сейсмическую эффективность работы источника. Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является программное устройство управления источником сейсмических сигналов 2, включающее кнопку ручного запуска, регистры длительности развертки, начальной частоты и диапазона развертки, устройство автоматического запуска, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов,первый преобразователь частоты,преобразователь импульсной последовательности в гармонический сигнал, реверсивный счетчик, второй преобразователь частоты, первый преобразователь периода, третий преобразователь частоты, второй и третий преобразователи периода, таймер, первый и второй коммутаторы, счетчик импульсов, регистры крутизны, начальной точки, вида развертки и начальной фазы. Работа программного устройства управления источником сейсмических сигналов происходит следующим образом. Перед началом работы в регистры диапазона развертки, длительности развертки и начальной частоты, а также в регистры начальной фазы, крутизны и начальной точки оператором набираются (вводятся) численные значения, соответствующие диапазону развертки, длительности развертки, начальной частоте, начальной фазе, крутизне, начальной точке, а в регистр вида развертки устанавливается кодовая комбинация вида развертки линейной, логарифмической или квадратичной. При включении питания схема установки начального состояния формирует на своем выходе импульс, который сбрасывает в 0 выходы счетчиков и триггеров преобразователей и делителей частоты, а в преобразователи периода записываются коды, соответствующие требуемым параметрам развертки. Сигнал запуска может быть подан как от кнопки ручного запуска, так и от устройства автоматического запуска. Устройство автоматического запуска представляет собой радиостанцию, принимающую сигнал синхронизации с сейсмостанции, а также декодер, осуществляющий дешифрацию принятого по радиоканалу сигнала и формирование импульса запуска. Импульс запуска, пройдя через схему ИЛИ, перебрасывает в 1 триггер, разрешающий прохождение импульсов с генератора тактовых импульсов на входы реверсивных счетчиков импульсов. Выходы реверсивных счетчиков являются выходами кода текущей частоты, которые подаются на входы соответствующих преобразователей частоты и периода. Импульсная последовательность с выхода преобразователя частоты подается на вход преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал,который осуществляет формирование синусоидального сигнала с требуемым законом изменения частоты от времени, длительности и вида развертки. Импульсная последовательность с выхода преобразователя частоты может подаваться на цифровой фазовый корректор с целью коррекции фазы выходного сигнала источника сейсмических сигналов путем изменения частоты этой последовательности. Недостатком данного программного устройства управления источником сейсмических сигналов является низкая эффективность работы вибрационного источника обусловленная тем, что для изменения параметров запускаемого свип-сигнала требуется ручная перестановка соответствующих переключателей оператором. Это влечет за собой возможность неправильного задания параметров в результате ошибочных действий оператора, невозможность запуска в одной точке воздействия последовательности свипов с разными параметрами, невозможность использования библиотеки заранее запрограммированных свипов. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель - повышение эффективности работы вибрационного источника сейсмических сигналов за счет расширения функциональных возможностей программного устройства управления источником сейсмических сигналов. 3 75502011.08.30 Решение технической задачи достигается тем, что в программное устройство управления вибрационным источником сейсмических сигналов, содержащее устройство автоматического запуска, кнопку ручного запуска, схему ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом устройства автоматического запуска, а второй вход с выходом кнопки ручного запуска, схему установки начального состояния, кварцевый генератор, таймер и преобразователь импульсной последовательности в гармонический сигнал, введены устройство задания параметров, регистр, вычислитель, первый и второй сумматоры, функциональный преобразователь и умножитель, причем выход преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал является выходом всего программного устройства управления вибрационным источником сейсмических сигналов, цифровые входы преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал подключены к выходам умножителя, первые входы данных которого подключены к первым выходам данных регистра, а вторые входы данных через функциональный преобразователь к выходам данных второго сумматора, первый вход данных которого подключен ко второму выходу данных регистра, а второй вход данных к выходу первого сумматора, первый вход данных первого сумматора соединен с выходами данных вычислителя, а второй вход данных с его же выходом, счетный выход вычислителя через таймер соединен со счетным входом устройства задания параметров, выходы данных которого подключены к входам данных регистра, вход управления которого подключен к выходу устройства задания параметров,а третьи выходы данных подключены к входам данных вычислителя, функциональный вход которого подключен к функциональному выходу устройства задания параметров,импульсный вход устройства задания параметров подключен к выходу схемы ИЛИ, вход сброса подключен к схеме установки начального состояния, а тактовый вход устройства задания параметров и тактовый вход вычислителя подключены к выходу кварцевого генератора. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана функциональная схема программного устройства управления вибрационным источником сейсмических сигналов. Программное устройство управления вибрационным источником сейсмических сигналов содержит устройство автоматического запуска 1, кнопку ручного запуска 2, схему ИЛИ 3, первый вход которой соединен с выходом устройства автоматического запуска 1,а второй вход с выходом кнопки ручного запуска 2, схему установки начального состояния 4, кварцевый генератор 5, таймер 6, преобразователь импульсной последовательности в гармонический сигнал 7, устройство задания параметров 8, регистр 9, вычислитель 10,первый сумматор 11, второй сумматор 12, функциональный преобразователь 13 и умножитель 14. Выход преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал 7 является выходом всего программного устройства управления вибрационным источником. Цифровые входы преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал 7 подключены к выходам умножителя 14, первые входы данных которого подключены к первым выходам данных регистра 9, а вторые входы данных через функциональный преобразователь 13 к выходам данных второго сумматора 12. Первый вход данных второго сумматора 12 подключен ко второму выходу данных регистра 9, а второй вход данных к выходу первого сумматора 11. Первый вход данных первого сумматора 11 соединен с выходами данных вычислителя 10, а второй вход данных первого сумматора 11 с его же выходом. Счетный выход вычислителя 10 через таймер 6 соединен со счетным входом устройства задания параметров 8, выходы данных которого подключены к входам данных регистра 9. Вход управления регистра 9 подключен к выходу устройства задания параметров 8, а третьи выходы данных регистра 9 подключены к входам данных вычислителя 10. Функциональный вход вычислителя 10 подключен к функциональному выходу устройства задания параметров 8, импульсный вход устройства задания параметров 8 подключен к выходу схемы ИЛИ 3. Вход сброса устройства задания параметров 8 4 75502011.08.30 подключен к схеме установки начального состояния 4. Тактовый вход устройства задания параметров 8 и тактовый вход вычислителя 10 подключены к выходу кварцевого генератора 5. Программное устройство управления вибрационным источником сейсмических сигналов работает следующим образом. При включении питания схема установки начального состояния 4 вырабатывает импульс отрицательной полярности, который приводит к установке устройства задания параметров 8 в начальное состояние. Устройства задания параметров 8 предназначено для задания, хранения, визуального контроля и модификации параметров развертки свип-сигналов, параметров и режимов работы вибрационного источника. Устройство задания параметров 8 имеет в своем составе энергонезависимую память, в которой хранятся библиотека свипов и другие параметры работы вибрационного источника. Запуск свип-сигналов возможен как в ручном режиме от кнопки ручного запуска 2, так и в автоматическом режиме через устройство автоматического запуска 1. Импульс запуска в обоих режимах проходит на вход устройства задания параметров 8 через схему ИЛИ 3. Устройство автоматического запуска 1 представляет собой радиостанцию, принимающую сигнал синхронизации с сейсмостанции, а также декодер, осуществляющий дешифрацию принятого по радиоканалу сигнала и формирование импульса запуска в точно заданном временном интервале. Кроме того, устройство автоматического запуска 1 принимает с сейсмостанции кодовую посылку, содержащую информацию о номере запускаемого свип-сигнала и другие служебные данные. Библиотечные данные свип-сигналов,которые хранятся в устройстве задания параметров 8, также могут передаваться и считываться через устройство автоматического запуска 1 на сейсмостанцию. После прихода кодовой посылки запуска с сейсмостанции устройство автоматического запуска 1 декодирует номер запускаемого свип-сигнала и передает его в устройство задания параметров 8. Устройство задания параметров 8 извлекает из энергонезависимой памяти параметры начальной и конечной частоты, длительности развертки, длительности начального и конечного конусов, закона изменения частоты от времени, константы этого закона, начальной фазы запускаемого свип-сигнала. Возможны четыре вида закона изменения частоты от времени 1) Линейный где- начальная частота, - конечная частота, - длительности развертки, - текущая частота, - время, - константа. Параметры начальной и конечной частоты, длительности развертки, длительности начального и конечного конусов, закона изменения частоты от времени, константы этого закона, начальной фазы запускаемого свип-сигнала после преобразования в двоичный формат записываются по шине данных в регистр 9. Кроме того, в регистр 9 записывается вычисленная для данного момента времени величина амплитуды огибающей свипсигнала. После прихода в устройство задания параметров 8 импульса запуска это устрой 5 75502011.08.30 ство вырабатывает сигнал разрешения для запуска развертки свип-сигнала. Вычислитель 10 при появлении разрешения для запуска развертки дает команду таймеру 6 для формирования тактовой частоты 2048 Гц. При этом используется частота кварцевого генератора 5. Частота 2048 Гц подается из таймера 6 на устройство задания параметров 8, которое с каждым тактовым импульсом этой частоты пересылает новую порцию данных в регистр 9. Вычислитель 10 каждый тактовый период частоты 2048 Гц производит вычисление текущего значения частоты свип-сигнала для данного момента времени развертки, используя при этом значения, хранящиеся в регистре 9. Значение текущей частотыпо шине данных передается на первый вход первого сумматора 11, где оно суммируется со значением накопленной суммы всех предыдущих значений текущей частоты. Накопленное значение суммы текущей частоты, взятое в интервале одного периода синусоидального сигнала, есть значение фазы этого сигнала. Таким образом значение текущей фазы Ф с выхода первого сумматора 11 подается на первый вход второго сумматора 12, где оно суммируется с значением начальной фазы Ф(0) свип-сигнала, передаваемым из регистра 9 по шине данных на второй вход второго сумматора 12. Просуммированная с начальным значением величина текущей фазы ФФ(0) подается на вход функционального преобразователя 13, который служит для преобразования значения текущей фазы в значение текущей амплитудысвип-сигнала. Это значение текущей амплитуды с выхода функционального преобразователя 13 подается на первый вход умножителя 14, где оно перемножается с вычисленным для данного момента времени значением амплитуды огибающей , которое подается на второй вход умножителя 14 с первого выхода данных регистра 9. Перемноженное на огибающую значение текущей амплитуды свипсигнала подается с выхода умножителя 14 на вход преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал 7, который представляет собой цифроаналоговый преобразователь, преобразующий численное значение амплитуды в аналоговый сигнал. Вычисление текущих значений частоты происходит до тех пор, пока на вход вычислителя 10 подается разрешающий сигнал с устройства задания параметров 8, который в свою очередь действует до тех пор, пока не истечет заданный интервал времени развертки. Синусоидальный сигнал с выхода преобразователя импульсной последовательности в гармонический сигнал 7 может быть подан на вход модуля следящей системы (на фиг. 1 не показан) для последующего управления вибрационным источником сейсмических сигналов. Таким образом, за счет расширения функциональных возможностей программного устройства управления вибрационным источником сейсмических сигналов повышается эффективность работы вибрационного источника сейсмических сигналов. Заявляемое техническое решение программного устройства управления вибрационным источником сейсмических сигналов обеспечивает работу вибрационного источника сейсмических сигналов с различными типами как линейных, так и нелинейных свипсигналов, позволяет автоматически выбирать необходимый свип-сигнал из библиотеки заранее запрограммированных свип-сигналов, что повышает эффективность сейсморазведочных работ за счет повышения качества получаемого сейсмического материала и улучшения прослеживаемости отраженных границ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6