Телеметрическая сейсморазведочная станция с цифровым выходом

 

1. ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СЕЙСМО-РАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ С ЦИФРОВЫМ ВЫХОДОМ , содержащая последовательно соединенные входной блок, контур мгновенной автоматической регулировки усиления (МАРУ) на основе усилителя, однонаправленного коммутатора и компаратора/ фиксатор уровня, преобразо ватель аналог-код преимущественно с поразрядным уравновешиванием, содержащий нуль-орган, обратный преобразо ватель , эталонный источник и отсчетный регистр, снабженная также дешифратором , одноразрядном счетчиком, клапаном его входа, генератором пульсов управления, установочный выход которого соединен с соотвётст-/-4 : вующиют входами счетчика и отсчетного регистра, регистратором преимущественно дистанционного типа, вход которого соединен через приемное устройство с выходами отсчетного регистра , счетчика и контура МАРУ, о тличающаяся тем, что, с целью расширения динамического диапазона при низковольтном питании, в нее введен контур ступенчатой мгновенной калибровки (СМАК) преобразователя аналог-код, цепь управления кгшибровочным разрядом преобразователя, а компаратор снабисен регистром хранения его текущего и упрежденного состояний , при этом выходы его первой ячейки соединены с управляющими входами ig коммутатора и входами второй ячейки, а записывакнцие входы ячеек .соединены с соответствующими выходами генератора , связь контура ПАРУ с контуром СМАК выполнена через дешифратор, подключенный входами к выходам регистра хранения и генератора,певым выходом к блокировочному входу фиксатора, а взаимно дополнительными вторым и третьим выходами соответственно к точке объединения второго входа клапана с цепью управления калибровочным разрядом преобразователя и к единичному установочному входу счетчика

COI03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 5(51) (01 V 1 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (с!1) 2519091/18-25 (22) 16.08 ° 77 (46) 07.09.83. Бюл. )) 33 (72) В.В.Меер, Б.Г.Лапшин и В.И.Нестеров (71) Особое конструкторское бюрО вычислительной техники Рязанского!pa-

I диотехнического института (53) 550.83(088. 8) (56) 1. Патент США )) 3895342, кл. 340-15. 5, опублик. 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 482748, кл. Г 01 V1/28,,1968 (прототип). (54)(57) 1. ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СЕИСМОРАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ С ЦИФРОВЬМ ВЫХОДОМ, содержащая последовательно сое-. диненные входной. блок, контур мгновенной автоматической регулировки усиления (МАРУ) на основе усилителя, однонаправленного коммутатора и компаратора, фиксатор уровня, преобраЗОватель аналог-код преимущественно с поразрядным уравновешиванием, содержащий нуль-орган, обратный преобразователь, эталонный источник и отсчет-. ный регистр, снабженная также дешифратором, одноразрядным счетчиком, клапаном его входа, генератором йм-". пульсов управления, установочный выход которого соединен с соответствующиии входами счетчика и отсчетного регистра, регистратором преимущественно дистанционного типа, вход которого соединен через приемное устройство с выходами отсчетного ре° гистра, счетчика и контура МАРУ, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона при низковольтном питании, в нее введен контур ступенчатой мгновенной калибровки (СМАК) преобразователя аналог-код, цепь управления калибровочным разрядом преобразователя, а

"компаратор снабжен регистром хранения его текущего и упрежденного состояний, при этом выходы его первой ячейки соединены с управляющими входами у коммутатора и входами второй-ячейки, а записывающие входы ячеек соединены с соответствующими выходами генератора, связь контура ИАРУ с контуром СМАК выполнена через дешифратор, подключенный входами к выходам регистра хранения и генератора,певым выходом к блокировочному входу фиксатора, а взаимно дополнительными вторым и третьим выходами соответственно к точке объединения второго входа клапана с цепью управления калибровочным разрядом преобразователя и к единичному установочному входу счетчика

1040445

2 пространственно удаленных от регистрирующего центра и оператора и ис14,, ключающих участие последнего в подстройке станции по параметрам сейсмосигнала. Однако требование энергети.ческой экономичности телеметрических Ьейсмостанций при дистанционном (про» 5, водном) или автономном (батарейном, аккумуляторному питании заставляет испольэовать низковольтные источники и схемы, что приводит для известных сейсмостанций к ограничению 13 по бдБ на каждое двукратное уменьшение питающего напряжения. Это явление обусловлено прямо пропорциональной зависимостью определяющих величин

Н/ i маР3 л от выходного напряжения насыщенияФн электронных узлов, на 0,7-1,5 В меньшего, чем напряжение питания, и обратно пропорциональной зависимостью

ЗО, от принятых постоянных: шага кванто вания аЦ преобразователя по входному сигналу, приведенного к входу станции шумового напряжения UI„ и уси;ления входного блока Кв».

35 Цель изобретения - расширение динаьыческого диапазона при низковольтном питании.

Поставленная цель достигается тем что в известное устройство в до

4о полнение к основному контуру МАРУ, где усилитель выполнен преимущественно одностуненчатым и непосредственно соединен .с компаратором, снабженным регистром хранения его текущещр и

45 упрежденного состояний, выходы пер вой ячейки которого соединены с управля ющими входами коммутатора и входами вто

2. Станция по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что усилитель контура МАРУ выполнен одноступенчатым и непосредственно соединен с компаратором.

3. Станция по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что усиление контура МАРУ выбирается равным основанию . системы кодирования в четной степени, а отношение пределов калибровкиравным произведению усиления контура

Изобретение относится к устройствам для сейсмической разведки и предназначено для использования в акустическом канале преимущественно теле- . метрических систем сейсморазведки и сейсмоакустики, а также в сейсморазведочной аппаратуре широкого применения.

Известны сейсмические станции с цифровым накоплением, содержащие последовательное соединение входного блока, основного усилителя, кванто-, вателя, преобразователя аналог-код и накопителя и снабженные для расширения динамического диапазона системой бинарной регулировки усиления (1).

Известна также сейсморазведочная станция с цифровой записью, содержащая последовательное соединение входного блока, контура мгновенной автоматической регулировки усиления (МАРУ), фиксатора, преобразователя аналог-код преимущественно с поразрядным уравновешиванием, приемного устройства, регистратора, снабженная генератором управляющих импульсов.

Отличительной особенностью прототипа является структурное построение контура МАРУ, содержащего многоступенчатый усилитель, однонаправленный коммутатор его выходов и регулирующую цепь между выходом и управляющими входами коммутатора, выполненную в виде последовательного соединения компаратора,.счетчика с клапаном на

его входе, дешифратора в виде набора схем совбадения. Выходы ячеек счетчика совместно с кодовым выходом преобразователя соединены с входами приемного устройства и изображают с крутизной бдБ/бит кодированный сейсмоснгнал с динамическим диапазоном 208$ hI""аааеу1>I где М вЂ” объем разрядной сетки (мантиссы) преобразователя, К вЂ” коэффициент усиления осман новного контура, на удельный вес калибровочного разряда.

4. Станция по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что эталонный источник выполнен, например, в виде .стабилизатора тока, цепь его модуляции — в виде коммутирующего резистивного шунта, а цепь включения фиксатора подключена к установочному выходу генератора управляющих импульсов ° причем разрешающая способность станции изменяется обратно пропорционально подобранному регулирующей цепью усилению этого контура t 2) .

Расширение динамического диапазона особенно необходимо для телеметрических сейсморазведочных станций, 1040 445 рой,а записывающие входы ячеек — с соот ветствующими входами генератора, введен контур ступенчатой мгновенной автоматической калибровки (СМАК) преобразователя аналог-код, замыкающий выход его нуль-органа через клапан и счетчик с цепью модуляции эталонного источника; связь основного.и дополнительного контуров выполнена через дешифратор, подключенный своими входами к выходам регистра хранения !О и генератора, первым выходом к блокировочному входу фиксатора, а взаимно дополнительными вторым и третьим выходами соответственно,к точке объединения второго входа клапана с це- .)5 пвю управления разрядом преобразователя, выбранного в качестве калибровочного, и к единичному установочному входу счетчика.

Усилитель контура МАРУ выполнен одноступенчатым и непосредственно соединен с компаратором.

При этом усиление основного контура выбирается равным основанию кодирования в четной степени, а отношение пределов калибровки - равным произведению усиления основного контура на уделвный вес калибровочного ,разряда.

Эталонный источник выполнен в внде стабилизатора тока, цепь егб модуляции — в виде коммутирующего резистивного шунта, а цепь включения фиксатора подключена к установочному выходу генератора управляющих импуль-З5 сов.

На чертеже изображена структурная схема сейсмораэведочной станции.

Станция содержит входной блок 1, обычно включающий в себя сейсмопри- 40 емники, фильтры, предусилители имультиплексор, основной контур МАРУ 2, фиксатор 3 напряжения, преобразова- тель 4 аналог-код преимущественно с поразрядным уравновешиванием, при- 45 емное устройство 5,в качестве которого может быть использовано буферное запоминающее,устройство, канал связи или узел уплотнения, регистратор 6 преимущественно дистанционно- 50

ro типа и генератор 7 управлякицих импульсов. Для более полного сравнительного сопоставления с прототипом на чертеже рассматривается структурное построение станции на четыре поддиапаэона. В этом случае контур:

МАРУ 2 содержит одноступенчатый усилитель 8, однонаправленный коммута" тор 9, сигнальные входы ключей 9-1 и

9-2 .которого соответственно подключены к выходам усилителя 8 с единичным 60 и полным усилением, выбираемым обычно равным основанию системы кодироЯш вания в четной степени, например;2 где т 0 - целое число, а также компаратор 10. В дополнение к основному 65 контуру 2 введен контур СМАК, регулирующая цепь которого выполнена на одноразрядном счетчике 11 с клапаном

12 на входе. Эта цепь управляется через дешифратор 13 от регулирующей цепи контура МАРУ, подключенной между выходом усилителя 8 и управляющими входами ключей 9-1, 9-2 и выполненной на последовательном соединении компаратора 10 и регистра 14 хранения

его текущего и упрежденного состояний, выходы первой ячейки 14-1 которого соединены с управляющими входами ключей 9-1 и 9-2 коммутатора и входами второй ячейки 14-2, а записывающие входы 15-1 и 15-2 ячеек - с соответствующими выходами генератора

7. Дешифратор 13 использует потенциальные выходы устройства 14 и импульсные. выходы генератора (запускающий

16 и калибровочный 17) и имеет три импульсных выхода 18-20, иэ которых 19 и 20 являются логически взаимно допол нительными (импульсы на них либо полностью отсутствуют в течение цикла преобразования, либо при появлении импульса на одном выходе отсутствуют на другом), а выход 18 подключен к блокировочному входу 21 фиксатора 3.

Структура преобразователя 4 включает в себя нуль-орган 22, обратный преобразователь 23, эталонный источник

24 и отсчетный регистр 25. Первый вход клапана 12 подключен к выходу нуль-органа 22, второй вход — к выходу 19 дешифратора, выход счетчика

11 — к дополнительной цепи 26 модуляции эталонного источника 24, который выполнен, например, по схеме стабилизатора тока, а цепь 26. — как коммутирующий резистивный шунт. Выход

20 подан на единичный установочный вход счетчика 11, а выход 19 дополнительно соединен, например, через дизъюнктор 27 с цепью. управления разряда в преобразователе 4, выбранном в качестве калибровочного. Установочный выход 28 генератора 7 подан ра записывающий диод 15-1 первой ячейки регистра 14, на нулевой установочный вход счетчика 11, установочный вход регистра 25 и цепь 29 включения фиксатора. Цепи учета знака сейсмосигнала, как инвариантные к предлагаемой структуре станции, не показаны.

Станция рабс>тает следующим обра- зом.

Генератор 7 формирует в течение рабочего цикла три импульса: первым следует установочный 28, эа ним калибровочный 17, затем запускающий 16.

Установочный импульс фиксирует в ячейку 14-1 текущее состояние компаратора 10 и тем самым устанавливает одно из двух возможных состояний . усиления МАРУ (1 или 2 п) . Одновре1щ

Составитель В. Зверев

Редактор H.Êåøåëÿ Техред Т.Маточка Корректор A. 3 имо косов

Заказ 6924/50 Тираж 710 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и, открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 менно возбуждением цепи 29 включения фиксатор 3 переводится в режим отслеживания аналогового выходного сигнала с коммутатора 9 в контуре 2.

B течение промежутка времени между прчходом установочного и запускающего импульсов в ячейке 14-2 зафикси ровано состояние ячейки 14-1 в предыдущем цикле, и в зависимости от кодовой комбинации, записанной в ячейках регистра 14 и определяемой дешиф- о ратором 13, происходит автоматическая адаптация к сейсмосигналу последующих узлов станции: фиксатора 3, преобразователя 4 и контура СМАК.

При одинаковоМ состоянии ячеек 15

14-1 и 14-2 (комбинации "00" и "11") текущее значение сейсмосигнала находится вне порога срабатывания компаратора .10. В этом случае в момент прихода на дешифратор 13 калибровочного импульса на выходе 18 вырабатывается сигнал блокировки фиксатора, а на выходе 19 — единичный сигнал, поступающий через дизъюнктор 27 в цепь управления одного из разрядов 25

s обратном преобразователе 23, выбранном в качестве калибровочного, и одновременно на клапан 12.

Импульс на выходе 20 в это время отсутствует. Тем самым выборка сейсмосигн ала сравнивает ся посредством нуль-органа 22 с эталонным импульсом, имеющим удельный вес 2 относительно эталонного источника 24. Если Ф входной сигнал больше или равен эталонному импульсу, то нуль-орган выдает сигнал низкого уровня, клапан 12 не открывается, счетчик 11 остается в нулевом состоянии, резистивный шунт 26 отключен. Если входной сигнал меньше эталонного импульса, то нуль-орган. выдает сигнал высокого уровня, в счетчик 11 через клапан 12 записывается "1" и выключается шунт

26, величина которого выбрана такой, 45 чтобы изменить эталонное напряжение, развиваемое на преобразователе 23 источником 24, в 2 раэ (равно произведению усиления 2 на удельный вес 2 + калибровочного разряда). Со- 5Q ответственно в 2 раз уменьшается шаг квантования преобразователя 4 и тем самым выполняется его ступенчатая калибровка под уровень выборки сейсмосигнала на входе нуль-органа.

С приходом импульса запуска преобразователь 4 начинает процесс кодирования выборки сейсмосигнала с выдачей результата в приемное устройство для передачи через радио или проводной канал на регистратор.

Наличие кодовой комбинации "01" или "10" в регистре хранения 14 означает, что в одном иэ соседних циклов произошло срабатывание компаратора 10 в контуре МАРУ. Здесь коммутация большого значения усиления, сосредоточенного в одной ступени 8, ведет к резкому скачку сейсмосигнала на выходе контура 2 и требует увеличенного времени на отслеживание для фиксатора 3. В то же время ограниченные частотный спектр и скорость нарастания сейсмосигнала, представляющего собой квазипериодический затухающий процесс, позволяет однозначно предсказать для моментов коммутации состояние счетчика 11 .в контуре

СМАК: оно является логической инверсией состояния ячейки 14-,1. При кодовых комбинациях "10" и "01" пробный импульс на выходе 19 не вырабатывается, импульс на выходе 18 появляется в момент запуска преобразователя 4, что расширяет временной интервал слежения фиксатора, а импульс на выходе 20 появляется только при кодовой комбинации "01". При комбинации 10 импульс 20 отсутствует, так как используется начальное нулевое состояние счетчика 11 по установке с выхода 28.

Таким образом, полезный эффект достигается путем совместной коммутации усиления в 2 раз в контуре

МАРУ в сочетании с модуляцией эталонного источника в 2 раэ, что позволяет образовать четыре поддиапазона со ступенчатостью 2ш и расширить динамический диапазон на 6> (дБ) до знаD = 208g(m 2 ) эа счет адаптивной ступенчатой автоматической калибровки шага квантования преобразователя аналог-код, выполняемой на основе снижения напряжения эталонного источника. При этом разрешающая способность станции, как и .в прототипе, изменяется ступенями обратно пропорционально числам геометрической прогрессии со знаменателем 2m.