Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию - Пузырев Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для і-го канала регистрации в заданный момент времени At1 находится величина амплитуды сигнала aL в двоичной системе счисления. В усилителе записи имеется специальное устройство, вырабатывающее сигналы очень малой продолжительности, т. е. они значительно меньше интервала кодирования At и обычно их длительность измеряется в микросекундах. В измерительном устройстве импульс, соответствующий отсчету At1, поступает в схему, где производится сравнение уровня измеряемого сигнала с множеством стандартных постоянных уровней (двоичных разрядов). Сигнал а, первоначально сравнивается с максимальным значением разряда, и если величина сигнала меньше наивысшего, то на пленке фиксируется импульс, соответствующий цифре 0. Затем производится сопоставление со следующим разрядом, и процесс продолжается до тех пор, пока сравниваемый импульс будет меньше истинного значения амплитуды, что зафиксируется на магнитной пленке цифрой 1. После этого сравнение производится по разностному импульсу, т. е. с вычетом наивысшего значимого импульса. Сравнение с последующими разрядами низшего порядка позволяет зафиксировать мгновенные значения амплитуды at в цифровой форме двоичного кода. Для следующего значения At операция повторяется. Цифровое изображение мгновенного значения импульса в виде последовательности цифр 0 и 1 называется словом, а каждая из цифр — битом.
При многоканальной регистрации в промежутке между A^ и A/j+1 размещается не один короткий импульс, а несколько — в соответствии с числом каналов. Такой способ называется временным уплотнением. Кодирование осуществляется путем последовательного опроса по каждому из каналов.
Отметим, что в полевой станции запись производится на стандартной магнитной пленке, параметры которой в точности соответствуют стандартам ЭВМ. Поэтому бобина с пленкой с полевой станции может быть непосредственно вставлена в соответствующий блок компьютера. При полевом
Часть I. Общие вопросы теории и методики
эксперименте в целях контроля и оперативного анализа получаемых сейсмограмм производится обратное преобразование цифровой записи в видимую форму.
Информация на магнитном носителе, обладающем „памятью", может подвергаться разнообразным преобразованиям, которые подразделяются на одно- и многоканальные. К числу первых прежде всего относится частотная фильтрация, т. е. пропускание сигнала через фильтры, обладающие различной относительной шириной характеристики и крутизнами на обоих ее концах. В цифровых станциях фильтры формируются по специальным программам (цифровые фильтры), что в сильной степени расширяет возможности варьирования параметрами частотных характеристик. При помощи цифровых фильтров можно создать в том числе характеристики, которые в принципе нельзя сконструировать при помощи аналоговых радиотехнических систем. Частотная фильтрация, как увидим, ниже, дает возможность уменьшить влияние помех, частотный диапазон которых находится за пределами спектра целевых сигналов. Кроме того, изменение полосы пропускания позволяет в определенной степени оптимизировать разрешенность волн в зонах интерференции. В числе других одноканальных преобразований упомянем вычисление автокорреляционных функций в заданном временном окне и построение энергограмм в соответствии с (1.4).
Многоканальные преобразования обладают большим разнообразием и используются преимущественно в методе отраженных воля, где они и будут рассмотрены. К простейшим многоканальным преобразованиям относятся смешение и группирование сейсмографов, упомянутые выше. В случае регистрации на магнитном носителе смешение реализуется по специальным программам, допускающим варьирование соотношений амплитуд и числа смешиваемых трасс.
Отметим также, что при приеме сейсмических колебаний используются два режима регистрации — ждущий и непрерывный. В первом из них, применяемом в случае искусственных источников, регистрирующая аппаратура включается непосредственно перед воздействиями на среду. Способ непрерывной регистрации характерен для естественных источников, когда начало колебательного процесса нельзя заранее прогнозировать.
4.4. О ВОЗБУЖДЕНИИ И ПРИЕМЕ ГЕОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Как и в сейсмологии герцевого диапазона, акустические источники подразделяются на естественные и искусственные. Первые из них по принципу возникновения имеют аналогию с землетрясениями, поскольку они также образуются' за счет нерегулярностей полей напряжений в горных породах. Наиболее полно спонтанные источники изучены при наблюдениях в горных выработках, в особенности в угольных шахтах. Здесь концентрация напряжений и появление быстро протекающих подвижек в грунте возникают за счет неравномерного распределения горного давления, вызванного как присутствием выработки, так и особенностями распределений упругих параметров в среде. В последнее время проводятся исследования по обнаружению микросейсмических высокочастотных колебаний в грунтах при естественном их состоянии. Предполагается, что такие колебания могут быть связаны с происходящими микротектоническими процессами.
Искусственные акустические источники подразделяются на два основных вида. К первому из них относятся электромеханические преобразователи, которые под действием электрического тока и создаваемых ими магнитных полей генерируют механические колебания, передаваемые в среду. Такие генераторы, как правило, могут использоваться одновременно в качестве приемников, т. е. преобразовывать механические колебания в электрический ток. Ко второму виду прежде всего следует отнести искровые источники (спаркеры), применяемые преимущественно при морских акустических исследованиях. По принципу действия спаркеры можно рассматривать как микровзрывы. Здесь ограничимся рассмотрением электромеханических источников и приемников, получивших общее название „датчики".
