Устройство для регистрации сейсмической информации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я}5 G 01 V 1/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4893894/25 (22) 27.11.90 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (76) С.К.Поляков, В.В,Петров, А.К.Смирнов, P.М.Суворов и E.M.ßêîâëåâ (56) Авторское свидетельство СССР

М 1509773, кл. 6 01 V 1/22, 1988.

Аппаратура и методика сейсмометрических наблюдений в СССР. — M.: Наука, 1974, с. 236-239, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Использование: геофизическое приборостроение, автоматизированные системы сбора, регистрации и обработки сейсмической информации. В начале работы осуществляется контроль работоспособности устройства с помощью блока контроля. ПоИзобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в автоматизированных системах сбора, регистрации и обработки сейсмической информации.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для регистрации сейсмической информации; на фиг. 2 — структурная схема блока адреса; на фиг. 3 — пороговый блок; нэ фиг. 4 — блок контроля; на фиг. 5— циклограмма работы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 чувствительных элементов, блок 2 усилителей, блок 3 выборки-хранения, первый коммутатор 4, аналого-цифровой преобразователь

ÄÄ5U ÄÄ 1811615 А3 сле окончания контроля сейсмическая информация непрерывно записывается в первый блок памяти. Когда сейсмическое воздействие превышает заданный порог, срабатывает пороговый блок и сейсмическая информация записывается во второй блок памяти в течение заданного цикла, Во второй блок памяти может быть записано несколько циклов сейсмической информации. В начале каждого цикла из первого блока памяти переписывается информация, предшествующая срабатыванию порогового блока. По сигналу из вычислительного блока происходит воспроизведение всей информации, записанной ранее во второй блок памяти, Одновременно текущая сейсмическая информация передается в вычислительный блок через первый блок памяти и первый регистр. 5 ил.

° ваюВ (АЦП) 5, первый 6 и второй 7 блоки памяти,, О© блок 8 сравнения, блок 9 управления, счетчик 10, первый 11 и второй 12 регистры, второй коммутатор 13, анализатор t4, триг- (Ь геры 15 и 16, блок 17 контроля, кодовую в шину 18, эталонную шину 19, вычислитель- (P ный блок 20. Блок 6 памяти содержит блок

21 адреса, элемент 22 памяти, регистр 23. у, Блок 7 памяти содержит блок 24 адреса, элемент 25 памяти, регистр 26. Блок 9 управ- 4 ления содержит генератор 27 импульсов, делитель 28 частоты и дешифратор 29, Анализатор 14 содержит пороговый блок 30, дешифратор 31 и триггер 32.

Блок адреса (фиг. 2) содержит счетчики

33 и 34, коммутатор 35. Пороговый блок (фиг.

3) содержит коммутатор 36, триггеры 37 и

1811615

38, блок 39 синхронизации. Блок контроля (фиг, 4).содержит ключ 40, формирователь 41 напряжения, триггеры 42 и 43, дешифратор

44; регистр 45, блоки 46 и 47 сравнения, блок 48 уставок, коммутатор 49, элемент 5

50И и формирователь 51 импульсов.

Регистры 11 и 12 выполнены кольцевыми. Дешифраторы 29 и 31 могут быть выпол- нены в. виде постоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Циклограмма сигналов íà 10 фиг. 5 составлена из расчета выполнения элементов памяти на микросхемах типа 537.

Устройство для регистрации сейсмической информации работает следующим об-. разом.

Работой устройства управляет блок 9.

Импульсы генератора 27 поступают на делитель 28 частоты, вход и выходы разрядов которого подключены кдешифратору 29. На выходах дешифратора 29 формируются сиг- 20 налы, обеспечивающие управление работой устройства, При этом сигналы (фиг. 5 а...с, ф) формируются независимо от выходных сигналов триггеров 16 и 32, сигналы фиг, 5т,уформируютея при единичном состоянии 25 триггеров 32 и 16 соответственно.

Чувствительные элементы (ЧЭ) блока 1 формируют аналоговые сигналы о сейсмо- . воздействии, например, по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Выход- 30 ные сигналы блока 1 поступают на соответствующие три информационных входа блока 3 выборки-хранения и на входы блока

2 усилителей, которые осуществляют фильтрацию входных сигналов, чтобы уменьшить 35 влияние посторонних помех, не относящих ся к сейсмовоздействиям. В начале каждого цикла дешифратора 29 по сигналу (фиг. 5,б) текущие напряжения ЧЭ блока 1 одновременно запоминаются s блоке 3 выборки- 40 хранения. Коммутатор 4 поочередно подключает к входу АЦП 5 выходы блоков 2 и 3 в соответствии с циклограммой (5,в...3), При подключении каждого из напряжений

АЦП 5 сбрасывается в 0 сигналами(фиг. 5,к). 45

Преобразование в АЦП 5 заканчивается к момеыту формирования импульсов (фиг, 5л)..

Время преобразования (в числе периодов генератора 27) может быть больше укаэанного на фиг. 5. 50

Выходные еигналы дешифратора 29 (фиг. 5м,н) поступают на счетные входы счетчиков 33 и 34 соответственно блока 21..

При нулевом сигнале (фиг. 5,и) коммутатор

35 блока 21 подключает к адресным входам -55 элемента 22 выходной кодсчетчика 33, а при единичном сигнале(фиг. 5,и) — выходной код счетчика 34. По сигналам разрешения (фиг.5,л) и нулевом сигнале (фиг.5,и} в элемент 22 памяти по трем адресам подряд записывается выходная информация АЦП 5 о сейсмовоздействии, номер подключаемого к АЦП 5 канала (управляющий код коммутатора 4) и одноразрядная выходная информация коммутатора 13. По сигналам разрешения (фиг. 5,л) и единичном сигнале (фиг. 5,и). из элемента. 22 воспроизводится информация, которая записывается в регистр 23 по срезам сигналов (фиг. 5,п), совпадающим с единичным сигналом на управляющем входе регистра 23 (фиг. 5,р).

При нулевом сигнале на управляющем входе (фиг. 5,р) регистр 23 работает в режиме сдвига и его выходная информация последовательным кодом поступает в вычислительный блок 20. Поскольку перед началом режима записи сейсмической информации производится сброс в ноль счетчиков 33 и 34 блока 21 импульсом (фиг.5,ф), то в каждом цикле дешифратора 29 сначала из элемента

22 воспроизводится информация по трем адресам подряд, а потом записывается новая информация rio тем же адресам, В результате текущая информация в элементе 22 постоянно обновляется, а выходная информация элемента 22 задерживается относительно входной его информации на величину, равную числу адресов элемента 22.

Информация с промежуточного аналогового выхода АЦП 5 поступает на информационный вход порогового блока 30 и через коммутатор 36 при наличии управляющих импульсов (5.,е,ж,з) поступает на установочный вход триггера 37 с заданным порогом срабатывания, например, последовательно соединенные триггер Шмитта и RS-триггер.

При срабатывании триггера 37 (фиг. 5,х) блок 39 синхронизации по фронту первого, -следующего за ним импульса синхронизации (фиг. 5,к), вырабатывает импульс (фиг, 5,ц), который устанавливает в единицу:триггер 38 (фиг, 5,ч) и, проходя через дешифратор 31, устанавливает в единицу триггер 32, что Сигнализирует о начале регистрации в блоке 7 памяти информации о сейсмовоздействии. Дешифратор 29 начинает вырабатывать импульсы записи информации в блок

7 памяти (фиг.5,т).

По импульсам, поступающим на вход разрешения элемента 25 блока 7 (фиг.5,с), совпадающим с нулевыми сигналами на входе записи-воспроизведения (фиг. 5т), в элемент 25 записывается выходная информация регистра 23. Код счетчика 33 блока 24 изменяется положительными фронтами импульсое дешифратора 29 (фиг. 5,т). Код счетчика 34 блока 24 остаемся нулевым. Нулевым сигналом с выхода триггера 32 выходной код счетчика 33 через коммутатор 35 блока

181 I615

10 порогового блока 30 осуществляется оче- 15 редной цикл записи сейсмической информации в блок 7 вместе с информацией, предшествующей срабатыванию блока 30.

Общее число циклов записи в блок 7 определяется емкостью его элемента 25. Выход- 20 ной код счетчика 33 блока 24 поступает на группу входов дешифратора 31. По заполнению блока 7 памяти дешифратор 31 вырабаВоспроизведение информации иэ блока

7 в вычислительный блок 20 осуществляется по импульсу, поступающему из блока 20 на установочный вход триггера 15, По фронту импульса (фиг, 5,ф) дешифратора 29 вслед эа триггером 15 срабатывает триггер 16. Дешифрагор 29 начинает формировать последовательность импульсов (фиг. 5,у), поступающую на управляющий вход регистра 26 блока 7, на тактовый вход которого поступают выходные импульсы генератора

27 (фиг,5а). На управляющий вход элемента

25 блока 7 поступает единичный сигнал, поскольку в этом режиме импульсы (фиг.5,т) не формируются. Режим работы блока 6 не изменяется, По импульсам (фиг, 5,с), поступающим на вход разрешения элемента 25 блока 7, воспроизводится информация, которая параллельным кодам записывается в регистр 26 спадом импульса (фиг.5,а), совпадающим с единичным сигналом на управляющем входе (фиг.5,у). По спадам импульсов (фиг,5а), совпадающим с нулевым сигналом на управляющем входе, производится сдвиг информации в регистре 26. Выходная информация регистра 26 последовательным кодом поступает в вычислительный блок 20.

При воспроизведении информации при единичном сигнале триггера 32 выходной код счетчика 34 через коммутатор 35 блока 24 подключен к адресным входам элемента 25 памяти. Код счетчика 34 блока 24 изменяется положительными фронтами импульсов дешифратора, инверсными сигналам (фиг.

5,у). После окончания считывания всей записанной информации иэ блока 7 блок 8 вырабатывает сигнал сравнения кодов счетчиков

33 и 34 блока 24, который производит сброс триггера 15, счетчиков 33 и 34 блока 24 и триггеров порогового блока 30. Устройство переходит в режим ожидания сигнала с выхода порогового блока 30 о начале регистрации информации о сейсмовоздействии.

40

24 подключен к адресным входам элемента

25 блока 7 памяти. Поскольку выходная информация элемента 22 блока 6 задерживается относительно его входной информации, в элемент 25 блока 7 будет зарегистрирована сейсмическая информация, предшествующая срабатыванию порогового блока 30, По сигналу переноса на одном иэ выходов счетчика 33 блока 24 триггер 32 и триггеры 37, 38 блока 30 сбрасываются в ноль.

Цикл записи информации в блок 7 прекращается, а запись в блок 6 продолжается.

При очередном срабатывании триггера 37 тывает единичный сигнал, поступающий на информационный вход вычислительного блока 20. При этом дешифратор 31 запрещает прохождение выходных импульсов блока

39 синхронизации порогового блока 30 на установочный вход триггера 32, Хранение сейсмической информации в блоке 7 продолжается до тех пор, пока информация из блока 7 не будет переписана в вычислительный блок 20 и не произойдет очередное срабатывание порогового блока 30.

Счетчик 10 выполняет функцию хронометра астрономического времени. На вход счетчика 10 поступает один из выходных сигналов дешифратора 29 с периодом, равным циклу работы дешифратора 29. Срабатывание счетчика 10 происходит синхронна с фронтами выходных импульсов генератора 27. В соответствующих разрядах счетчика 10 формируется код года, месяца, дня, часа, минуты и секунды. В счетчике 10 предусмотрена шина ввода точного времени из вычислительното блока 20. Кольцевой регистр 12 работает в режиме сдвига по спадам тактовых импульсов (фиг. 5,к). На его выходе формируется последовательный код номера прибора, ранее записанный в регистр 14 по шине 18. При нулевом сигнале с выхода триггера 38 блока 30 выходной код регистра 12 через коммутатор 13 поступает на одйн информационный вход элемента 22 блока 6 и записывается в нем вместе с выходной информацией АЦП 5 и номером под- 55 ключаемого канала с выхода дешифратора

29, По спаду импульса (фиг, 2,к), совпадающего с импульсом (фиг,2,ц), в регистр 11 записывается текущая информация счетчика 10. Выходной импульс блока 39 о начале регистрации информации о сейсмовоздействии устанавливает триггер 38 блока 30 в единицу, который переключает коммутатор

13 на передачу информации с регистра 11 на информационный вход элемента 22 блока 6.

При этом кольцевой регистр 11 работает в режиме сдвига по спадам TBKToBblx импульсов (фиг. 5,к) при нулевом сигнале на его управляющем входе (фиг.5,ц), В результате в блок 7 вместе с предшествующей информацией о сейсмовоздействии записывается одним разрядом в последовательном коде номер- прибора, а вместе с информацией после воздействия записывается в том же разряде дата и время воздействия.

1811615

30

45

Для контроля работоспособности устройства предназначен блок 17 контроля. По сигналу контроля с выхода блока 20 триггер

42 блока 17 устанавливается в единичное состояние. Сигналом дешифратора 29 (фиг.

5,б) триггер 43 устанавливается в единицу вслед за триггером 42. По фронту триггера

43 формирователь 51 вырабатывает импульс, которым устанавливаются в нулевое состояние все триггеры, регистры и счетчики устройства (на фиг. 1 не показано). Открывается ключ 40 и пропускает на вход формирователя 41 один из выходных сигналов делителя 28 частоты. Формирователь 41 вырабатывает синусоидальный сигнал на входе чувствительных элементов блока 1 для имитации сейсмовоздействия. Дешифратор 44 вырабатывает единичный сигнал, который поступает на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 подключает к входу АЦП 5 эталонную шину 19 (питания).

В блок 6 записывается выходной код

АЦП 5, соответствующий напряжению шины 19, Код счетчика 33 блока 21 адреса при записи информации в режиме контроля всегда опережает код счетчика 34. Поэтому в регистр 23 из элемента 22 переписывается текущая информация со сдвигом не более, чем на три адреса. Выходная информация с регистра 23 также как и в режиме записи поступает на вход блока 20 последовательным кодом. Напряжение шины 19 достаточно для формирования сигнала на аналоговом выходе АЦП 5, превышающего порог срабатывания блока 30. Пороговый блок 30 формирует импульсы (фиг. 5.ц.ч) о начале записи информации в блок 7. Триггер 32 устанавливается в единицу. Дешифратор 29 формирует импульсы записи информации (фиг.5,т) в блок 7. По этим же импульсам происходит увеличение адреса в счетчике 33 .блока 24. Нулевым сигналом триггера 32 коммутатор 35 блока 24 подключает выходы счетчика 33 к адресным входам элемента 25.

По достижению первого заданного значения кода в счетчике 33 блока 24 дешифратор 44 блока 17 контроля переключает сигнал на управляющем входе коммутатора

4 с единичного значения на нулевое. К входам АЦП 5 через коммутатор 4 подключаются выходы блоков 2 и 3. В блоки 6 и 7 памяти записывается информация блока 1 чувствительных элементов при подаче на их входы синусоидального электрического сигнала с выхода формирователя 41 напряжения. По достижению второго заданного значения кода в счетчике 33 блока 24 дешифратор 44 вырабатывает импульс, синхронный с импульсом (фиг. 5,б), который устанавливает в

1 триггер 15. При этом же значении кода счетчика 33 на выходе дешифратора 44 формируется импульс, синхронный с импульсом (фиг. 5,ф), который сбрасывает а 0 счетчики блока 21 и триггер 32. По импульсу с выхода дешифратора 29 (фиг.5,ф) триггер 16 уста.навливается в 1. Устройство переходит в режим воспроизведения информации, записанной в блок 7 памяти. С этого момента код счетчика 34 блока 21 адреса опережает код счетчика 33 и выходной код блока 6 будет задерживаться относительно выходного кода АЦП 5 на величину, равную емкости элемента 22 блока 6.

К адресным входам элемента 25 и группе входов дешифратора 44 подключаются выходы счетчика 34 блока 24. По сигналам разрешения (фиг,5,с) при единичном сигнале на управляющем входе из элемента 25 воспроизводится информация по адресам, соответствующим коду счетчика 34 блока

24. Запись информации параллельным кодом из элемента 25 в регистр 26 и роизводится по спадам сигналов (фиг.5,а), совпадающих с единичным сигналом (фиг.5,у) на его управляющем входе. При нулевом сигнале (фиг.5,у) производится сдвиг информации в регистре 26. Выходная информация регистра 26 последовательным кодом поступает в вычислительный блок 20, а параллельным кодом — на одну группу входов регистра 45 и блока 46 сравнения блока

17 контроля. Совокупность регистра 45 и блока 46 работает в режиме формирования максимального выходного кода регистра 26.

Если выходной код регистра 26 превышает выходной код регистра 45, то блок 46 по сигналу с выхода элемента 50И вырабатывает импульс записи выходного кода регистра

26 в регистр 45. Единичный импульс элемента 50И вырабатывается при совпадении единичных сигналов (фиг.5,у), триггеров

16,44 и инверсии сигнала (фиг,5,а), В блоке 47 производится сравнение выходного кода регистра 45 с заданным кодом уставки, который формируется в блоке 48.

Если выходной код регистра 45 превышает код уставки блока 48, то блок 47 вырабатывает сигнал о норме, который поступает в вычислительный. блок 20. Переключение уставок блока 48 к блоку 47 осуществляется коммутатором 49. Пока воспроизводится информация, соответствующая напряжению шины 19, выходной код блока 24 адреса меньше первого заданного значения и дешифратор 44 вырабатывает управляющий сигнал, подключающий к блоку 47 сравнения код nepsoA уставки. При воспроизведении информации. соответствующей выходным напряжениям олока 1. к блоку 47

1В i1615

20

50 сравнения подключается код второй уставки, а регистр 45 сбрасываешься в О выходным сигналом дешифратора 44. Как только коды в счетчиках 33 и 34 блока 24 сравняются, блок 8 вырабатывает импульс, по которому сбрасываются в О счетчики блока 24, триггер

15, триггеры 37, 3В порогового блока 30 и триггеры 42, 43 блока 17. Устройство переходит в режим ожидания начала записи сейсмической информации в блок 7 по сигналу с порогового блока 30.

Устройство длительное время может работать в автономном режиме записи сейсмической информации в блок 7 памяти без передачи информации в вычислительный блок 20 из блоков б и 7 памяти. При подключении вычислительного блока 20 для передачи запомненной информации из блока 7, в вычислительный блок 20 одновременно передается текущая информация из блока 6 памяти через регистр 23, В результате информация о сейсмовоздействии не теряется даже в случае совпадения сейсмовоздействия с интервалом передачи информации из основного блока 7 памяти в вычислительный блок 20, Формула изобретения

Устройство для регистрации сейсмической информации, содержащее блок чувствительных элементов, выходы которого подключены к входам блока усилителей, выходи блока усилителей подключены к первой группе информационных входов первого коммутатора, выход первого коммутатора подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, группа выходов которого подключена к одной группе входов первого блока памяти, а один выход — к первому входу анализатора, первый выход анализатора подключен к первому входу второго блока памяти, блок контроля, первый выход которого подключен к входу блока чувствительных элементов, блок управления, первый выход которого подключен к одному входу счетчика, второй выход — к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, а первая группа выходов — к группе управляющих входов первого коммутатора, а такх<е вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блок выборки-хранения, первый и второй регистры, второй коммутатор, блок сравнения, первый и второй триггеры, кодовая шина и эталонная шина, выходы блока чувствительных элементов подключены к информационным входам блока выборки-хранения, выходи которого подключены к второй группе информационных входов первого коммутатора, один информационный вход которого соединен с эталонной шиной, выходы первого блока памяти подключены к информационным входам второго блока памяти, первая и вторая группы выходов которого подключены к первой и второй группам входов блока контроля, а третья и четвертая группы выходов подключены к первой и второй группам входов блока сравнения, выходы счетчика подключены к инфopMационным входам первого регистра, кодовая шина подключена к управляющим входам второго регистра, выходы первого и второго регистров подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго коммутатора, выход которого подключен к одному информационному входу первого блока памяти, первый и второй выходы первого триггера подключены соответственно к информационному входу второго триггера и к второму входу анализатора, выход второго триггера подключен к первым входам блока контроля и блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом анализатора, второй и третий выходы анализатора, выход второго триггера, второй выход блока контроля, один из выходов первого блока памяти и один из выходов первой группы выходов второго блока памяти подключены к выходам с первого по шестой вычислительного блока, первый, второй выходы и группа выходов которого подключены соответственно к первому входу первого триггера, второму входу блока контроля и группе входов счетчика, третий и четвертый выходы блока контроля подключены соот - ветственно к одному управляющему входу первого коммутатора, второму входу первого триггера, а пятый выход блока контроля подключен к одному управляющему входу первого блока памяти и к третьему входу анализатора, выход блока сравнения подключен к третьему входу блока контроля, одному управляющему входу второго блока памяти, третьему входу первого триггера и четвертому входу анализатора, один выход второго блока памяти подключен к пятому входу анализатора, четвертый и пя- тый выходы анализатора подключены соответственно к первому управляющему входу первого регистра и управляющему входу второго коммутатора, вторая и третья группы и часть первой группы выходов блока управления подклю ены к группам управляющих входов соответственно первого блока памяти, второго блока памяти и анализатора, третий выход блока управления подключен к управляющему входу блока выборки-хранения ы шестому входу блока контроля, четвертый выход блока управления подключен к шестому входу анализатора, второму и первому управляющим входам соответственно первого и второго регистров, пятый выход блока управления подключен к управля ° щему пищу г1орогA триггера и седьмому входу бпока контроля. восьмой и девятый входы которого соединены с соответствующими выходами третьей

5 группы выходов блока управления.

1811615

1Р11615

; в % с с Я ъ О.х а

Редактор

Составитель А.Смирнов

Техред М.Моргентал Корректор M. Керецман

Заказ 146Т Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, yn,Гагарина, 101 в в и в и а a aaa u aaaaaaa ° ю а л в в в а и и и е и и а a a a авива в и е а a a aaa ° aaagaaaaa