Способ контроля цифровых сейсморегистрирующих каналов

 

Использование: в сейсмометрии, в частности в цифровых полевых станциях первичной регистрации сейсмической информации. Сущность: в качестве калибровочного сигнала используют выходной сигнал сейсмодатчика, проводят два его последовательных измерения, формируют при этом уровни калибровочного сигнала на входе аналого-цифрового преобразователя, отличающиеся в N раз, контролируют время преобразования калибровочного сигнала, а по величине разности выходных цифровых сигналов судят о работе сейсморегистрирующего канала. 1 ил.

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано в цифровых полевых станциях первичной регистрации сейсмической информации, а также в других областях техники.

Известны сейсмические станции и способы проверки параметров цифровых сейсморегистрирующих каналов.

В указанных устройствах отсутствует контроль достоверности результатов преобразования, выполненного аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Действительно наличие перегрузки при его работе или пропуск цикла преобразования не обнаруживается. Кроме того, в тракте передачи результатов преобразования, выполненного АЦП могут возникать неисправности типа "вечный нуль" и "вечная единица", которые в известных устройствах также не обнаруживаются. Поступающие на обработку такие данные искажают реальную картину сейсмических событий.

Особенно важно своевременно получить информацию о сбоях и отказах автономных полевых сейсмических станций, работающих в режиме периодического помещения обслуживающим персоналом.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов измерения сигналов сейсмодатчиков цифровых сейсмических станций и осуществление диагностики отказов и сбоев аппаратных средств.

Цель достигается тем, что проводят два последовательных измерения сигнала сейсмодатчика, формируя уровни их напряжений на входе АЦП, отличающиеся в N раз, с последующим сравнением полученных результатов на допустимую разницу, контролируя время преобразования АЦП.

Предложенный способ может быть проиллюстрирован на примере устройства контроля результатов измерения сигналов сейсмодатчиков с повышенной достоверностью, изображенного на чертеже.

Устройство содержит сейсмодатчики 1, коммутатор 2, усилитель 3 с изменяемым коэффициентом усиления, АЦП 4, таймер 5, регистр 6 времени обработки, устройство 7 управления и обработки, логические элементы И8 (их количество соответствует разрядности АЦП), блок 9 сравнения кодов, устройство 10 вывода информации. В качестве устройства 7 управления и обработки может быть использована встроенная ЭВМ со схемами сопряжения. Блоки 1, 2, 3, 4, 7, 10 реализуются аппаратно, блоки 5, 6, 8, 9 могут быть реализованы программно.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от сейсмодатчиков 1 поступают на коммутатор 2, управляемый с первого выхода устройства 7 управления и обработки, и далее через усилитель 3 с изменяемым коэффициентом усиления на первый вход АЦП 4. По сигналу "Пуск" с второго выхода устройства 7 управления и обработки на второй вход АЦП производится преобразование напряжения на первом входе АЦП в соответствующий ему цифровой код.

Преобразование сигналов сейсмодатчиков производится в следующей последовательности. После подключения очередного сейсмодатчика 1 через коммутатор 2 к усилителю 3 в нем автоматически или по команде с четвертого выхода устройства 7 управления и обработки) устанавливается коэффициент усиления, соответствующий номиналу входного сигнала. АЦП 4 преобразует этот сигнал в цифровой код, который по команде с пятого выхода устройства 7 управления и обработки через логические элементы И 8 записывается в блок 9 сравнения кодов. По команде с четвертого выхода блока управления и обработки устанавливается коэффициент усиления усилителя 3 в N раз меньший. Производится очередное преобразование АЦП 4, но для в N раз меньшего входного сигнала.

В блоке 9 сравнения кодов сравниваются коды предыдущего и текущего преобразований. Если разница кодов не превышает наперед заданную величину, то выполненные преобразования считаются достоверными и хранящееся в блоке сравнения кодов значение кода передается на третьи входы устройства 7 управления и обработки для дальнейшей обработки. Иначе с блока 9 сравнения кодов на четвертый вход устройства управления и обработки поступает сигнал несовпадения, измеренное значение признается недостоверным и программа переходит к обработке данной ненормы.

В результате проведения двух последовательных преобразований с их сравнением отбраковываются сбои, которые могут возникнуть в процессе аналого-цифрового преобразования.

Выполнение последовательных преобразований разных уровней напряжений приводит к изменению двоичных кодов результатов преобразований. Это позволяет диагностировать отказы отдельных разрядов АЦП, а также информационного тракта от него до устройства управления и обработки (вычислителя).

Значение коэффициента n можно выбрать кратным двум в степени k. При этом для масштабирования кодов первого и второго замеров перед сравнением достаточно сдвинуть код второго замера на k разрядов влево.

Устанавливаемая допустимая разница кодов при сравнении двух замеров определяется погрешностью управляемого усилителя и АЦП, динамическими характеристиками измеряемого сигнала, уровнем шумов и возможно другими факторами.

Использование калиброванного напряжения для проверки работоспособности АЦП может не обеспечить возможность диагностики отказов отдельных разрядов, так как это напряжение предполагает стабильность кодов результатов преобразования.

Сигнал "Пуск" одновременно поступает на первый вход таймера 5 и запускает его для отработки временного интервала, длительность которого задается регистром 6 времени отработки с третьего выхода устройства 7 управления и обработки. Это время должно превышать время преобразования входного напряжения в цифровой код, выполняемого АЦП, но должно быть меньше периода его работы.

При срабатывании АЦП 4 по окончании преобразования на его первом выходе формируется сигнал готовности, поступающий на первый вход устройства 7 управления и обработки. Этот сигнал поступает на второй вход таймера 5, останавливая его работу.

Если по какой-либо причине запуск АЦП не происходит (например, вследствие его неисправности), то таймер 5 по окончании заданного временного интервала выдает сигнал ненормы на второй вход устройства управления и обработки, по которому начинает выполняться программа обработки данной ненормы.

Таким образом производится диагностика отказов работы АЦП, исключаются попадание нулевых результатов на дальнейшую обработку, а также возможное зацикливание программы измерения на ожидании сигнала готовности от него.

Контроль перегрузки АЦП 4 по входу осуществляется путем формирования им сигнала перегрузки и подачи его на пятый вход устройства управления и обработки, что приводит к запуску программы обработки данной ненормы. Данный способ может быть реализован при наличии у АЦП сигналов "Перегрузка" и "Готовность".

В результате введения мер повышения достоверности данных измерения, осуществляемых в процессе проведения измерений, обработке подвергаются только "нормальные" замеры, а в выходных данных результатов обработки измеренных сигналов сейсмодатчиков могут формироваться признаки ненормы, передаваемые далее на центральный пункт обработки сейсмической информации, и (или) выводиться на соответствующую индикацию для фиксации ее обслуживающим персоналом и принятия решения о дальнейшей эксплуатации станции.

Аналогично можно превышать достоверность при цифровых измерениях других величин, например частоты.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ СЕЙСМОРЕГИСТРИРУЮЩИХ КАНАЛОВ, включающий подачу на вход канала аналогового калибровочного сигнала и анализ выходного цифрового сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, в качестве калибровочного сигнала используют выходной сигнал сейсмодатчика, проводят два его последовательных измерения, формируя при этом уровни калибровочного сигнала на входе аналого-цифрового преобразователя, отличающиеся в N раз, контролируют время преобразования калибровочного сигнала, а по величине разности выходных цифровых сигналов судят о работе сейсморегистрирующего канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1