RU2061246C1

RU2061246C1 - Recorder of seismic signals

Info

Publication number: RU2061246C1
Application number: RU93032589A
Authority: RU
Inventors: Леонид Николаевич Солодилов; Николай Павлович Семейкин; Николай Николаевич Ясюлевич; Сергей Валерьевич Лысенков; Валерий Владимирович Помозов; Андрей Анатольевич Никифоров; Юрий Николаевич Семейкин; Владимир Николаевич Трушков; Александр Викторович Галев
Original assignee: Леонид Николаевич Солодилов; Николай Павлович Семейкин; Николай Николаевич Ясюлевич; Сергей Валерьевич Лысенков; Валерий Владимирович Помозов; Андрей Анатольевич Никифоров; Юрий Николаевич Семейкин; Владимир Николаевич Трушков; Александр Викторович Галев
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: receivers of seismic signals. SUBSTANCE: device detects and excludes noise signals from operating mechanisms and heavy things falling in close proximity. Remote additional seismic detector is located in direction of most probable noise. Connection between logical unit and additional input of control unit is introduced. EFFECT: increased precision of detection and recording of seismic signals. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть использовано для обнаружения и регистрации сейсмических сигналов при наличии помех. The invention relates to seismometry and can be used to detect and record seismic signals in the presence of interference.

Цель изобретения повышение помехоустойчивости обнаружения сейсмических сигналов. Устройство позволяет повысить помехоустойчивость обнаружения и регистрации сейсмических сигналов путем выделения и исключения помехового сигнала (от транспорта, работающего оборудования, близкого падения тяжелых предметов и т.п.). Это достигается введением дополнительного выносного сейсмометра в направлении наиболее вероятной помехи, что позволяет выделить помеховый сигнал за счет его существенно большей задержки и существенно большего отличия по амплитуде между основным и дополнительным сейсмометрами, чем сигналы от удаленных сейсмических событий. При этом с помощью дополнительной связи с логического блока на устройство управления осуществляется запрещение регистрации принятого сигнала, если он является сигналом помехи. The purpose of the invention is improving the noise immunity of the detection of seismic signals. The device allows to increase the noise immunity of the detection and registration of seismic signals by isolating and eliminating the interfering signal (from vehicles, operating equipment, near drop of heavy objects, etc.). This is achieved by introducing an additional remote seismometer in the direction of the most probable interference, which makes it possible to isolate the interfering signal due to its significantly greater delay and significantly greater amplitude difference between the main and additional seismometers than signals from remote seismic events. In this case, with the help of additional communication from the logic unit to the control device, the registration of the received signal is prohibited if it is an interference signal.

Известны сейсмографы, включающие сейсмометр, аналого-цифровой преобразователь, блок буферной памяти, оконечный накопитель, анализатор сейсмических сигналов, схему включения перезаписи, формирователь калибровочного сигнала и блок времени [1]
Однако при наличии местных сейсмических помех (транспорт, работающее оборудование, близкое падение тяжелых предметов и т.п.) анализатор сейсмических сигналов такого сейсмометра может принять решение о регистрации этой помехи, что является нежелательным.Known seismographs, including a seismometer, an analog-to-digital converter, a buffer memory unit, a terminal storage device, a seismic signal analyzer, a dubbing enable circuit, a calibration signal shaper, and a time unit [1]
However, in the presence of local seismic interference (transport, operating equipment, near falling of heavy objects, etc.), the seismic signal analyzer of such a seismometer may decide to register this interference, which is undesirable.

Наиболее близким к предложенному является сейсмограф, содержащий сейсмометр, связанный с аналого-цифровым преобразователем и формирователем калибровочного сигнала, блок буферной памяти, соединенный с магистралью обмена информацией, к которой подключены также аналого-цифровой преобразователь, регистр сверхоперативной памяти, соединенный также с логическим блоком, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок времени, оконечный накопитель и устройство управления [2]
Однако логический блок такого сейсмографа пропускает в оконечный накопитель не только сигналы от сейсмических событий, но и от местных сейсмических помех, что перегружает оконечный накопитель и требует дополнительного анализа записанных в него сигналов.Closest to the proposed one is a seismograph containing a seismometer connected to an analog-to-digital converter and a calibrator of a calibration signal, a buffer memory unit connected to an information exchange line, to which an analog-to-digital converter is connected, a super-operative memory register, also connected to a logic unit, random access memory, read-only memory, time unit, terminal drive and control device [2]
However, the logical unit of such a seismograph passes not only signals from seismic events, but also from local seismic interference into the terminal storage, which overloads the terminal storage and requires additional analysis of the signals recorded in it.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости обнаружения сейсмических сигналов. The aim of the invention is to increase the noise immunity of the detection of seismic signals.

Цель достигается тем, что в сейсмограф, содержащий сейсмометр, связанный с аналого-цифровым преобразователем и формирователем калибровочного сигнала, блок буферной памяти, соединенный с магистралью обмена информацией, к которой подключены также аналого-цифровой преобразователь, регистр сверхоперативной памяти, соединенный также с логическим блоком, оперативное запоминающее устройство, блок времени, оконечный накопитель и устройство управления, введены выносной дополнительный сейсмометр, устанавливаемый в направлении наиболее вероятной помехи, и связь с логического блока на дополнительный вход устройства управления, причем выносной дополнительный сейсмометр связан с аналого-цифровым преобразователем и формирователем калибровочного сигнала. The goal is achieved by the fact that in a seismograph containing a seismometer connected to an analog-to-digital converter and a calibrator of a calibration signal, a buffer memory unit connected to an information exchange highway, to which an analog-to-digital converter is connected, is a super-operative memory register also connected to a logic unit , random access memory, time unit, terminal drive and control device, an additional remote seismometer installed in the direction most right tnoj interference and communication with a logical block on an additional input of the control device, wherein additional bypass seismometer is connected to an analog-digital converter and a calibration signal generator.

На чертеже представлена схема регистратора сейсмических сигналов. The drawing shows a diagram of a registrar of seismic signals.

Регистратор сейсмических сигналов состоит из сейсмометра 1, связанного с аналого-цифровым преобразователем 3 и формирователем 4 калибровочного сигнала, выносного дополнительного сейсмометра 2, связанного с аналого-цифровым преобразователем 3 и формирователем 4 калибровочного сигнала, блока 5 буферной памяти, соединенного с магистралью 6 обмена информацией, к которой подключены также аналого-цифровой преобразователь 3, регистр 7 сверхоперативной памяти, соединенный также с логическим блоком 8, оперативное запоминающее устройство 9, постоянное запоминающее устройство 10 программ обработки и параметров обнаружения, блок 11 времени, оконечный накопитель 12 и устройство 13 управления, соединенное с логическим блоком 8. The seismic signal recorder consists of a seismometer 1 connected to an analog-to-digital converter 3 and a calibration signal shaper 4, a remote additional seismometer 2 connected to an analog-to-digital converter 3 and a calibration signal shaper 4, a buffer memory unit 5 connected to the information exchange highway 6 to which an analog-to-digital converter 3 is also connected, a super-operative memory register 7, also connected to a logical unit 8, a random access memory 9 Noe memory 10 programs for processing and detection parameters, the time unit 11, the end 12 and the drive control device 13 connected with the logic unit 8.

Регистратор сейсмических сигналов может работать в трех режимах: ожидания, калибровки и регистрации. The seismic signal recorder can operate in three modes: standby, calibration and registration.

Режим ожидания устанавливается в случае, если сейсмические сигналы, поступающие с сейсмометра 1 и выносного дополнительного сейсмометра 2 и оцифрованные аналого-цифровым преобразователем 3, не подлежат регистрации. Для определения этого факта оцифрованные в аналого-цифровом преобразователе 3 сейсмические сигналы через блок 5 буферной памяти, магистраль 6 обмена информацией и регистр 7 сверхоперативной памяти поступают на логический блок 8, где после обработки их параметры сравниваются с поступающими туда же с постоянного запоминающего устройства 10 через магистраль 6 обмена информацией и регистр 7 сверхоперативной памяти с параметрами обнаружения сейсмического события и, в случае несоответствия параметров принимаемого сигнала этим параметрам обнаружения, т.е. если принимаемый сигнал не является сейсмическим событием, принимается решение о формировании режима ожидания, т.е. логический блок 8 через регистр 7 сверхоперативной памяти и магистраль 6 обмена информацией выдает команду на устройство 13 управления, которое запрещает регистрацию. В том случае, если коды сейсмических сигналов с аналого-цифрового преобразователя 3, поступающие на логический блок 8, идентифицированы как сейсмическое событие, то для исключения возможности регистрации местной помехи в логическом блоке 8 проводится дополнительная совместная обработка сигналов с сейсмометра 1 и с дополнительного сейсмометра 2, при этом анализируется прежде всего взаимная корреляция амплитуд и времен прихода этих сигналов. Известно, что скорость распространения сейсмической волны от удаленных сейсмических событий в 5-10 раз превышает скорость распространения волны от местных событий. При этом сейсмические сигналы от удаленного сейсмического события в сейсмометре 1 и в выносном дополнительном сейсмометре 2 будут мало отличаться по времени прихода и амплитуде. Сейсмические сигналы от местного события (транспорт, работающее оборудование, близкое падение тяжелых предметов и т. п.) в сейсмометре 1 и выносном дополнительном сейсмометре 2 будут иметь существенную задержку по времени и существенное отличие по амплитуде между собой. При этом для исключения неидентичности сейсмометров используются корректирующие коэффициенты, получаемые в результате проведения режима калибровки. При наличии местной помехи логический блок 8 на основании этих критериев вырабатывает команду, поступающую с логического блока 8 на дополнительный вход устройства 13 управления и запрещающую регистрацию информации. The standby mode is set if the seismic signals coming from the seismometer 1 and the remote auxiliary seismometer 2 and digitized by an analog-to-digital converter 3 are not subject to registration. To determine this fact, the seismic signals digitized in the analog-to-digital converter 3 through the buffer memory unit 5, the data exchange line 6 and the super-operational memory register 7 are fed to the logic unit 8, where after processing their parameters are compared with those received from the read-only memory 10 information exchange highway 6 and register 7 of super-operative memory with seismic event detection parameters and, if the received signal parameters do not match these parameters, guns, i.e. if the received signal is not a seismic event, a decision is made to form a standby mode, i.e. the logical unit 8 through the register 7 of super-operative memory and the highway 6 exchange of information gives a command to the device 13 control, which prohibits registration. In the event that the codes of seismic signals from the analog-to-digital converter 3 arriving at logic block 8 are identified as a seismic event, then to exclude the possibility of recording local interference in logic block 8, additional joint processing of signals from seismometer 1 and additional seismometer 2 is carried out , in this case, first of all, the mutual correlation of the amplitudes and arrival times of these signals is analyzed. It is known that the speed of propagation of a seismic wave from remote seismic events is 5-10 times higher than the speed of wave propagation from local events. In this case, the seismic signals from the remote seismic event in the seismometer 1 and in the remote additional seismometer 2 will differ little in time of arrival and amplitude. Seismic signals from a local event (transport, operating equipment, close drop of heavy objects, etc.) in seismometer 1 and remote auxiliary seismometer 2 will have a significant time delay and a significant difference in amplitude between themselves. In this case, to eliminate the non-identity of the seismometers, correction coefficients obtained as a result of the calibration mode are used. In the presence of local interference, the logical unit 8, based on these criteria, generates a command coming from the logical unit 8 to the additional input of the control device 13 and prohibits the registration of information.

Режим регистрации формируется только в том случае, когда выполняются одновременно два условия: во-первых, коды сейсмических сигналов с аналого-цифрового преобразователя 3, поступающие на логический блок 8, идентифицированы как сейсмическое событие, и логический блок 8 выдает на магистраль 6 обмена информацией команду на включение регистрации; во-вторых, в результате дополнительной совместной обработки сигналов с сейсмометров 1 и 2 логической блок 8 не формирует команду запрета регистрации на устройство 13 управления, то есть сигнал не является местной помехой. По команде включения регистрации коды сейсмического сигнала начинают поступать с аналого-цифрового преобразователя 3 через блок 5 буферной памяти и магистраль 6 обмена информацией, совместно с кодами точного времени с блока 11 времени подаются на оконечный накопитель 12 информации, включаемый посредством устройства 13 управления по командам логического блока 8, где они накапливаются для дальнейшей обработки. The registration mode is formed only when two conditions are fulfilled simultaneously: firstly, the codes of seismic signals from the analog-to-digital converter 3 arriving at logic block 8 are identified as a seismic event, and logic block 8 issues a command to communication line 6 to enable registration; secondly, as a result of additional joint processing of signals from seismometers 1 and 2, the logical unit 8 does not generate a registration prohibition command to the control device 13, that is, the signal is not a local noise. According to the registration enable command, the seismic signal codes begin to arrive from the analog-to-digital converter 3 through the buffer memory unit 5 and the information exchange line 6, together with the exact time codes from the time unit 11, are supplied to the terminal information storage device 12, which is turned on by the control device 13 by logical commands block 8, where they accumulate for further processing.

Режим калибровки совмещается с режимом ожидания и осуществляется периодическими командами, вырабатываемыми устройством 13 управления совместно с блоком 11 времени. Эти команды через магистраль 6 обмена информацией подаются на формирователь 4 калибровочного сигнала. Кодированные отклики сейсмометра 1 и 2 на калибровочный сигнал с аналого-цифрового преобразователя 3 поступают через магистраль 6 обмена информацией на логический блок 8, который вычисляет по откликам сейсмометров их корректирующие коэффициенты, позволяющие учесть неидентичность сейсмометров, и заносит их в оперативное запоминающее устройство 9 для использования для коррекции неидентичности сейсмометров в процессе обнаружения сейсмических событий в режиме ожидания, а также в оконечный накопитель 12, куда записываются также полезные сейсмические события. Отклики сейсмометров на калибровочный сигнал и рассчитанные корректирующие коэффициенты сейсмометров используются и при работе регистратора в процессе обнаружения сейсмических событий, а также в дальнейшем при вторичной обработке сейсмических сигналов. The calibration mode is combined with the standby mode and is carried out by periodic commands generated by the control device 13 in conjunction with the time unit 11. These commands through the highway 6 exchange of information are served on the shaper 4 of the calibration signal. The encoded responses of the seismometer 1 and 2 to the calibration signal from the analog-to-digital converter 3 are sent via the information exchange line 6 to the logic unit 8, which calculates their correction coefficients from the responses of the seismometers, allowing to take into account the non-identity of the seismometers, and puts them into the random access memory 9 for use for correcting the non-identity of seismometers in the process of detecting seismic events in standby mode, as well as in the terminal drive 12, which also records useful smicheskie events. The responses of the seismometers to the calibration signal and the calculated correction coefficients of the seismometers are also used when the recorder is in the process of detecting seismic events, as well as in the secondary processing of seismic signals.

Вследствие применения дополнительного выносного сейсмометра в направлении наиболее вероятной помехи и дополнительной связи с логического блока на дополнительный вход устройства управления резко повышается помехоустойчивость регистратора сейсмических сигналов, что выражается уменьшением вероятности ложной тревоги, т.е. вероятности регистрации местной помехи при отсутствии полезного сейсмического сигнала, в 3-5 раз. Due to the use of an additional remote seismometer in the direction of the most probable interference and additional communication from the logic unit to the additional input of the control device, the noise immunity of the seismic signal recorder sharply increases, which is expressed by a decrease in the probability of a false alarm, i.e. the probability of recording local interference in the absence of a useful seismic signal is 3-5 times.

В Научно-исследовательском институте приборостроения и центре "ГЕОН" было реализовано предлагаемое устройство, разработаны и изготовлены опытные образцы и проведены натурные испытания. Испытания подтвердили высокую помехоустойчивость предлагаемого устройства. Вероятность ложной тревоги при работе в условиях интенсивных местных сейсмических помех не превышает величину 0,2 · 10 ^-3 при вероятности обнаружения дальних и удаленных сейсмических событий более 0,8.At the Scientific Research Institute of Instrument Engineering and the GEON Center, the proposed device was implemented, prototypes were developed and manufactured, and full-scale tests were carried out. Tests confirmed the high noise immunity of the proposed device. The probability of a false alarm when operating in conditions of intense local seismic interference does not exceed 0.2 · 10 ^-3 with a probability of detection of distant and remote seismic events of more than 0.8.

Claims

A seismic signal recorder comprising a seismometer, the output of which is connected to an analog-to-digital converter connected to an information exchange highway, as well as a random access memory, read only memory, time unit, storage device, control device, calibration signal generator, buffer memory unit and superoperative register the memory connected to the backbone of information exchange, in addition, a logical unit connected to a register of superoperative memory, and the output is formed I calibration signal is coupled to the input seismometer, characterized in that the second calibration signal generator output via an additional seismometer is connected to a second input of the analog-to-digital converter, and an output logic unit to an additional input of the control device.