Цифровая сейсмическая станция

 

Изобретение относится к области сейсморазведки, в частности, к цифровым сейсмическим регистрирующим системам с большим динамическим диапазоном записи сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов при записи с одновременным уменьшением числа каскадно включенных усилителей. В цифровую сейсмическую станцию введены устройство коррекции смещения нуля, цепи, состоящие из последовательно включенных устройств выборки-хранения и ключа, сумматор и сравнивающие устройства. В сейсмическом сигнале перед оцифровкой корректируется величина смещения нуля, а затем в сравнивающем устройстве подбирается оптимальный коэффициент усиления путем сравнения с опорным напряжением. Цифровая сейсмостанция обладает высокими точностными характеристиками, и при этом не предъявляет жестких требований к усилителям по величине смещения нуля за счет введения схемы коррекции, кроме того, полностью используется разрешающая способность аналого-цифрового преобразователя. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1539706 (51) 5 С 01 Ч 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4319832/24-25 (22) 22.10.88 (46) 30.01.90. Бюл. М 4 (71) Наро-Фоминский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки (72) А.И.Клевакичев, В.Г.Михеев, Н.П.дерюгин и В.И.Шокин (53) 550.83 (088.8) (56) Полшков Н.К. Теория аналоговой и цифровой сейсморазведочной аппаратуры. М.: Недра, 1973.

Патент ФРГ Ч 1906196, кл. G 01 V 11//2244, опублик. 1973. (54) ЦИФРОВАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сейсмическим регистрирующим системам с большим динамическим диапазоном записи сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение точности изИзобретение относится к сейсморазведке, в частности к цифровым сейсмическим регистрирующим системам с большим динамическим диапазоном записи сейсмических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов при записи с одновременным уменьшением числа каскадно-включенных усилителей.

На фиr. 1 приведена блок-схема цифровой сейсмической станции; на . фиг. 2 — схема устройства коррекции смещения нуля.

Цифровая сейсмическая станция (фиг. 1) содержит сейсмоприемники

2 мерения сигналов при записи с одновременным уменьшением числа каскадновключенных усилителей. В цифровую сейсмическую станцию введены устройство коррекции смещения нуля, цепи, состоящие из последовательно включенных устройств выборки-хранения и ключа, сумматор и сравнивающие устройства . В сейсмическом сигнале перед оциФровкой. корректируется величина смещения нуля, а затем в сравнивающем устройстве подбирается оптимальный коэффициент усиления путем сравнения с опорным напряжением. Цифровая сейсмостанция обладает высокими точностными характеристиками и при этом не а предъявляет жестких требований к усилителям по величине смещения нуля за счет введения схемы коррекции, кроме того, полностью используется разреша- C ющая способность аналого-цифрового преобразователя. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил.

СЛ О

CO

"1, канальные усилители 2, коммутатор каналов, устройство 4 коррекции смещения нуля, многоступенчатый уси- © литель 5, состоящий из каскадно-вклю1ченных усилителей 6, устройства 7. 1

7.N + 1 выборки-хранения, первую группу ключей 8.1 - 8.N + 1, вторую группу ключей 9.1 — 9.N + 1, сумматор 10„ усилитель 11 с коэффициентом усиления «Ь два, первое 12. и второе 13 сравниваю щие устройства, переключатель 14, аналого-цифровой преобразователь 15, генератор 16 управляющих импульсов, регистр 17 последовательного приближения, дешифратор 18, регистр 19 кода

15 коэффициента усиления, регистрирующее устройство 20.

Устройство 4 коррекции смещения нуля (фиг.: 2) содержит сумматор 21, ключи 22 и 23 (причем 22 — второй ключ, а 23 - первый ключ), интегрирующую цепь 24, повторитель 25 и конденсатор 26. Причем выход каждого сейсмоприемника 1 соединен с входом соответствующего канального усилителя 2, выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 3 каналов. Выход коммутатора 3 каналов соединен с вторым входом устройства

4 коррекции смещения нуля, первый вход .которого соединен с выходом многоступенчатого усилителя 5, а выход устройства 4 коррекции смещения нуля соединен с входом первого из каскадно-включенных усилителей б, входящих в состав многоступенчатого усилителя 5. Выходы каждого из N каскадно-включенных усилителей 6 и вход первого из них через группу из

N + 1 ключа 9 и через группу из

N + 1 цепи, состоящей из последовательно включенных устройства .7 выборки-хранения и ключа 8, подсоединены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам сумматора 10, выход которого подключен к входу усилителя 11 с коэффициентом усиления два, к входу первого сравнивающего устройства 12 и к второму входу переключателя 14 первый вход которого объединен с выходом усилителя 11 с коэффициентом усиления два и входом второго сравнивающего устройства 13, выход которого соединен с управляющим входом переключателя

14, а выход последнего подключен к аналоговому входу аналого-цифрового .преобразователя 15, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом генератора 16 управляющих импульсов, первый вход которого подключен к yn" равляющим входам всех устройств 7 выборки-хранения и управляющему входу устройства 4 коррекции смещения нуля, второй выход генератора 16 управляющих импульсов подключен к первому входу регистра 17 последовательного приближения, второй вход которого объединен с выходом первого сравнивающего устройства 12, а выход регистра 17 последовательного приближения подключен к входу дешифратора 18, выходы последнего подключены к управляющим входам ключей 8 и 9, 39706

4 третий выход генератора 16 управляющих импульсов подключен к управляющему входу регистра 19 кода коэффициента усиления, первый информационный вход которого объединен с выходом регистра 17 последовательного приближения, а второй информационный вход подключен к выходу второго сравнивающего устройства 13, а выход регистра

19 кода коэффициента усиления подключен к первому входу регистрирующего устройства 20, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 15. Кроме того., выход сумматора 21 является выходом устройства 4 коррекции смещения нуля, а неинвертирующий вход сумматора 21 подключен к выходу второго ключа 22, первый вход которого соединен с нулевой шиной, а второй вход является вторым входом устройства 4 коррекции смещения нуля, первый вход которого является входом первого ключа 23, выход последнего через последовательно соединенные интегрирующую цепь 24 и пойторитель 25 подключен к инвертирующему входу сумматора 21, причем управляющие входы ключей 22 и 23 объединены и являются управляющим входом устройства 4 коррекции смещения нуля.

Цифровая сейсмическая станция работает следующим образом.

В исходном состоянии в устройстве

4 коррекции смещения нуля ключ 23 замкнут, а ключ 22 подключает неинвертирующий вход сумматора 21 на общую шину. Конденсатор 26 разряжен, таким образом на входах и выходе сумматора 21, а также на входе многоступенчатого усилителя 5 напряжение равно нулю. При этом на выходе много10

25

40 торое через повторитель 25 поступает на инвертирующий вход сумматора 21 и на его выходе появляется напряжение коррекции, компенсирующее напряжение смещения нуля многоступенчатого усилителя 5. В результате процесса авто-. матического регулирования на выходе многоступенчатого усилителя 5 устанавливается напряжение смещения., 50

55 близкое к нулю.

Сигналы с сейсмоприемника 1 первого канала через канальный усилитель ступенчатого усилителя 5 устанавли вается напряжение смещения нуля, ко45 торое через ключ 23 поступает на интегрирующую цепь 24, где изменяет ,напряжение на конденсаторе 26, ко1539706

2 и коммутатор 3 каналов поступают на первый вход устройства 4 коррекции смещения нуля. После запуска станции генератор 16 управляющих импульсов вырабатывает импульс выборки, 5 который размыкает ключ 23, отключая первый вход устройства 4 коррекции смещения нуля от выхода многоступенчатого усилителя 5, но сигнал коррек10 ции, хранящийся на конденсаторе 26, продолжает компенсироват.ь смещение нуля . Ключ 22 подключает выход коммутатора 3 каналов к неинвертирующему входу сумматора 21 и сигналы первого ,15 канала через сумматор 21 поступают на вход многоступенчатого усилителя

5, Одновременно устройства 7 выборкихранения переходят в режим выборки.

После окончания импульса выборки уст- 20 ройство 4 коррекции смещения нуля возвращается в исходное состояние, а устройства 7 выборки-хранения переходят в режим хранения и на них запоминаются сигналы первого канала, усиленные каскадно-включенными усилителями 6 в 1,4, 4, ..., 4" раз (О дБ, 12 дБ, 24 дБ,..., 12 N дБ).

Далее генератор 16 управляющих импульсов вырабатывает такты, в течение которых регистр 17 последовательного приближения через дешифратор 18 управляет ключами 8 и 9, подключающими выходы устройств 7 выборки-хранения, на которых .хранятся усиленные

35 сигналы, и выходы соответствующих каскадно-включенных усилителей 6, на которых в это время присутствует напряжение смещения, близкое к нулю, 40 к входам сумматора 10, где происходит вычитание из сигнала напряжения смещения нуля. С сумматора 10 откорректированный сигнал поступает на первое сравнивающее устройство 12, где сигнал сравнивается с опорным напряжением, после чего на регистре 17 последовательного приближения поступает результат сравнения для выбора коэффициента усиления. Для определенности следует рассмотреть конкретный случай, например, для N = 7. В этом случае для выбора коэффициента усиления достаточно трех тактов, В первом такте выбирается коэффициент усиления 0 дБ или 48 дБ, во втором такте

55 к выбранному коэффициенту добавляется 0 дБ или 24 дБ, в третьем добавляется 0 дБ или 12 дБ, 6

Выбранный таким образом сигнал с градацией усиления через 12 дБ поступает на второй вход переключателя

14 и через усилитель 11 с коэффициентом усиления два (6 дБ) - на первый вход переключателя 14 и на второе сравнивающее устройство 13 которое в случае, если значение сигнала на выходе сумматора 10 меньше значения шкалы аналого-цифрового преобразователя, подключает через переключатель 14 добавочное усиление 6 дБ. Усиленный таким образом сигнал с градацией усиления через

6 дБ.поступает на обработку аналогоцифровым преобразователем 15. Код регистра. 17 последовательного приближения и результат сравнения сравнивающего устройства 13 в виде младшего разряда поступают в регистр 19 кода коэффициента усиления.

Выходной код аналого-цифрового преобразователя 15 (мантисса выходного сигнала) и код коэффициента усиления (порядок) поступают на входы регистрирующего устройства 20, выполненного в виде многоразрядного регистра, и запоминаются там и в последующем считывании оттуда по мере необходимости.

Цифровая сейсмическая станция имеет высокие точностные характеристики, не предъявляют к усилителям жестких требований по величине смещения нуля за счет введения схемы коррекции, осуществляющей общую коррекцию многоступенчатого усилителя, и за счет введения устройств выборки-хранения и сумматора, которые обеспечивают коррекцию смещения нуля для каждого значения выбранного коэффициента усиления. Предлагаемое устройство полностью использует разрешающую способность аналого-цифрового преобразователя и имеет малое число каскадновключенных усилителей. формула изобретения

1. Цифровая сейсмическая станция, содержащая последовательно соединенные сейсмоприемники, канальные усилители, коммутатор, многоступенчатый усилитель, состоящий из N каскадновключенных усилителей, к входам которых подсоединена первая группа из

N + 1 ключей, а также первое сравнивающее устройство, генера ор управля7

15397О6 ющих импульсов, аналого-цифровой преобразователь, регистр кода коэффициента усиления, соединенный с первым. входом регистрирующего устройства, второй вход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, о.т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов при записи с одновремен- 1ð ным уменьшением числа каскадно-включенных усилителей, в него введены устройство коррекции смещения нуля, N + 1 цепь, состоящая из последовательно включенных устройства выборки-хранения и ключа, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления два, переключатель, второе сравнивающее устройство, регистр последовательного приближения и дешифратор, причем выход многоступенчатого усилителя сое, динен с первым входом устройства коррекции смещения нуля, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а выход устройства коррекции 25 смещения нуля соединен с входом первого из N каскадно-включенных усилителей., выходы которых и вход первого из них через первую группу из N + 1 ключа и через И + 1 цепь, состоящую gp из последовательно включенных устройства выборки-хранения и ключа, подсоединены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам сумматора, выход которого подключен к входу усилителя с коэффициентом уси35 ления.два, к входу первого сравнивающего устройства и второму входу переключателя, первый вход которого объединен с выходом усилителя с коэффици- 4О ентом усиления два и входом второго сравнивающего устройства, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, а выход последнего подключен к аналоговому входу анало- 4

ro-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом генератора управляющих импульсов, первый выход которого подключен к управляющим входам всех устройств выборки-хранения и управляющему входу устройства коррекции смещения нуля, второй выход генератора управляющих импульсов подключен к первому входу регистра последовательного приближения, второй вход которого объединен с выходом первого сравнивающего устройства, а выход регистра последовательного приближения подключен к входу дешифратора, выходы . последнего подключены к управляющим входам ключей, третий выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющему входу регистра кода коэффициента усиления, первый информационный вход которого обьединен с выходом регистра последовательного приближения, а второй информационный вход подключен к выходу второго сравнивающего устройства.

2. Станция по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что устройство кор" рекции смещения нуля выполнено в виде сумматора, выход которого является выходом устройства коррекции смещения нуля,а неинвертирующий вход подключен к выходу второго ключа, первый вход которого соединен с нулевой шиной, а второй вход является вторым входом устройства коррекции смещения нуля, первый вход которого является входом первого ключа, выход последнего через последовательно соединенные интегрирующую цепь и по;вторитель подключен к инвертирующему входу сумматора, причем управляющие входы ключей объединены и являются управляющим входом устройства коррекции смещения нуля.

1539706

Составитель А. Володин

Техред М. Ходанич

Корректор И. Ша роши

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 216 . Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры р

ытиям и и ГКНТ СССР .113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательскии комбинат Патент, г.У р д, у

Ужго о л. Гагарина,101