DE1906196C3 - Digitale mehrspurige Registrieranordnung mit schneller selbständiger Regelung der Verstärkung zur Aufzeichnung seismischer Signale - Google Patents

Description

meinsame Leitung der Schalter 9 bis 12 ist an den Eingang einer Vergleichsschaltung 13 angeschlossen, deren Ausgang über eine logische Haupt-Koinzidenzschaltung 14 mit einem Programmzähler 15 verbunden ist, der aus Kippschaltungen 16 und 17 besteht.

Die Null-Eingänge der Kippschaltungen 16 und 17 sind mit dem Ausgang eines Steuerimpulsgenerators

18 verbunden, dessen zweiter Ausgang an den zweiten Eingang der logischen Haupt-Koinzidenzschaltung 14 geschaltet ist. Die Null-Ausgänge der Kipp-Schaltungen 16 und 17 sind an den Eingang einer Speichereinheit 19 angeschlossen, die mit dem Steuerimpulsgenerator 18 verbunden ist. Die Ausgänge der Kippschaltungen 16 und 17 haben mit den Eingängen zusätzlicher logischer Koinzidenzschaltungen 20 bis 23 Verbindung, und die Ausgänge der letzteren sind an die zweiten Eingänge der Schalter 9 bis 12 angeschlossen. Die Anzahl der Schaltungen 20 bis 23 ist gleich der Anzahl der Schalter 9 bis 12.

Die gemeinsame Leitung der Schalter 9 bis 12 ist über einen Speicher 24 und einen Analog-Digital-Umsetzer, die mit dem Steuerimpulsgenerator 18 verbunden sind, an Aufzeichnungsköpfe eines magnetischen Registriergerätes 26 zur Aufzeichnung der codierten Information angeschaltet. Die Speichereinheit

19 ist an die Schreibköpfe des magnetischen Registriergeräts 26 zur Aufzeichnung von Codeimpulsen der Verstärkungswerte angeschlossen.

Das magnetische Registriergerät 26 ist mit einer Verstärkungs- und Impulsformereinheit 27 verbunden, die ihrerseits an einen Digital-Analog-Umsetzer 28 geschaltet ist, der mit dem Eingang einer Schaltung 29 zur Wiederherstellung des anfänglichen dynamischen Bereichs Verbindung hat, wobei der zweite Eingang der Schaltung 29 mit der Verstärkungs- und Impulsfonnereinheit 27 gekoppelt ist. Die Schaltung 29 ist über einen Kanalschalter 30 an eine Einrichtung 31 zur Registrierung der Analogiewerte angeschlossen.

Die Anordnung hat folgende Wirkungsweise: Die 4c von den seismischen Empfangseinrichtungen 1 gelieferten Signale werden in den Kanalverstärkern 2 verstärkt und gelangen tu den Eingängen des zur Umschaltung von Signalen mit geringem Pegel geeigneten Kanalschalters 3. Der Kanalschalter 3 gibt die Möglichkeit, die Ausgänge der Verstärker 2 abwechselnd und zyklisch an den Eingang der gemeinsamen Verstärkungseinrichtung 4 zu schalten. Die letztere überträgt das empfangene Signal an ikn Eingang des Speichers 24 in einem Verstärkungsmaßstab, bei dem das Signal mit ausreichender Genauigkeit und zusammen mit besonderen dem Maßstab entsprechenden Programmimpulsen (Codeimpulsen der Verstärkungswerte) übertragen wird, wobei die letzteren Impulse die nachfolgende Wiederherstellung der wahren Signalform ermöglichen.

Vom Ausgang des Speichers 24, in dem der Ampliiudenpegel des empfangenen Signals als eine konstante Größe für die Zeit der Umwandlung dieses Signals gespeichert wird, gelangt das Signal zum Eingang des Analog-Digital-Umsetzers 25. Die von dessen Ausgang abgenommene Information in der Art eines impulsförmigen binären Parallelcodes wird auf dem magnetischen Signalträger des magnetischen Registriergeräts 26 gespeichert, zu dem während der Aufzeichnung des Zahlencodes die Maßstabimpuise vom zweiten Ausgang der Verstärkungseinrichtung 4 gelangen. Bei der Wiedergabe werden der in der Einheit 27 verstärkte und gefoimte binäre Zahlencode, die Programm- und Hilfsimpulse dem Eingang des Digital-Analog- Umsetzers 28 zugeführt, der ein Analogsignal mit impulsförmig abgestufter Amplitude erzeugt. Dieses Signal wird auf die Schaltung 29 zur Wiederherstellung des anfänglichen dynamischen Bereichs gegeben. Zum zweiten Eingang dieser Schaltung gelangen die Programmimpulse von der Verstärkungs- und Impulsformereinheit 27. Das nach seiner ursprünglichen Form zusammengesetzte, d. h. wiederhergestellte Signal wird in seinem vollen dynamischen Bereich über einen Kanalschalter 30, der synchron mit dein Kanalschalter 3 läuft, dem Registriergerät 31 zur Aufzeichnung der Analogsignale zugeführt.

Beim Wiedergabevorgang können der in der Einheit 27 verstärkte und geformte binäre Zahiencode sowie Programm- und Hilfsimpulse den Eingabeeinrichtungen eines elektronischen Digitalrechners 32 zugeführt werden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der im Blockschaltbild gezeigten und nach dem Prinzip rückgekoppelter Systeme aufgebauten gemeinsamen Verstärkungseinrichtung 4 mit einer automatisch einsetzenden Nachlauf-Verstärkungsregelung näher erläutert. Als Ausführungsbeispiel wird wie oben die Einrichtung mit vier Verstärkerstufen, einer Anschlußzeit für einen Kanal von 30 ns und einem Verstärkungsfaktor von 2* benutzt. Vom Ausgang des Kanalschalters 3 wird das Signal dem Eingang der Verstärker 6 bis 8 zugeführt, wobei jede Verstärkerstufe eine genau eingestellte Verstärkung von 2" mit η als ganze Zahlen aufweist. Die Ausgänge dieser Verstärker sind über die Schalter 9 bis 12 an den Eingang der Vergleichsschaltung 13 geführt. Über den Schalter 9 wird dem Eingang der Vergleichsschaltung 13 das Signal unmittelbar vom Eingang der gemeinsamen Verstärkungseinrichtung 4 zugeführt.

Im Anfangszustand, bevor der Kanalschalter 3 eine.i Kanalverstärker 2 an den Eingang der Einrichtung 4 schaltet, fehlt das Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung 13, die mit dem Eingang der logischen Haupt-Koinzidenzschaltung 14 in Verbindung steht.

Dabei befindet sich der Programmzähler 15 im Anfangszustand, bei dem die Signalkoinzidenz am Ausgang der zusätzlichen logischen Koinzidenzscha! tung 20 gewährleistet wird. Erscheint am Eingang der Einrichtung 4 ein von einem der Kanäle geliefertes Signal vom Ausgang des Kanalschalters 3, jo wird es in den Verstärkerstufen 6 bis 8 verstärkt und gelangt über den geschlossenen Schalter 12 zum Eingang der Vergleichsschaltung 13. Liegt das positive oder das negative Maximum dieses Signals hoher als die Referenzspannungen in der Vergleichsschaltung 13, so erscheint am Ausgang der letzteren ein Potential, das auf die Haupt-Koinzidenzschaltung 14 übertragen wird.

Nach Ablauf von 5μβ nach dem Anschluß eines Kanals durch den Kanalschalter 3 liefert der Steuerimpulsgenerator 18 den ersten Auftastimpuls an den Eingang der Haupt-Koinzidenzschaltung 14. Infolge der Koinzidenz des Auftastimpulses mit dem vom Ausgang der Vergleichsschaltung 13 übertragenen Potential wird der Programmzähler 15 über seinen Zähleingang um eins umgestellt.

Dabei wird die Koinzidenz an der Schaltung 20

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die Koinzidenz an der Schaltung 21, so wird der Stärkungseinrichtung 4 mit augenblicklich einsetzen-Schaiter 11 geschlossen. Über den letzteren Schalter der automatischer Verstärkungsregelung beendet, wird das Signal vom Ausgang des Verstärkers 7 wonach an den Verstärker 6 über den Kanalschalübertragen, das im Vergleich mit dem Signal am ter3 der nächste seismische Kanal geschaltet wird. Ausgang des Verstärkers β um 2* schwächer ist. 5 Der Verstärkungswahivorgang wiederholt sich wie Liegt das erwähnte Signal wiederum höher als die oben beschrieben wurde und wird jedesmal unterbro-Referenzspannungen in der Vergleichsschaltung 13, chen, wenn der Signalpegel kleiner als die Referenzso bleibt am Ausgang der letzteren ein Potential, und spannungen ist, wobei dieser Vorgang im Zustand an der Schaltung 14 erfolgt die Koinzidenz mit dem gestoppt wird, bei dem der nächste dieses Signal nächsten Auftastimpuls, der nach dem ersten mit io durchlassende Schalter geschlossen ist.
einem Intervall von 5μβ folgt, wobei der Zähler 15 in Zum Zeitpunkt der nächsten Signalprobeabnahme den nächsten der Zahl zwei entsprechenden Zustand werden die Verschlüsselung des vorhergehenden Siumgestellt wird. gnalwertes, sein Ablesen und seine Aufzeichnung im

Dabei wird der Schalter 11 ausgeschaltet, und der magnetischen Registriergerät 26 abgeschlossen.

Schalter 10, der das wiederum um den hakior 2» ge- 15 Gleichzeitig erfolgen das Ablesen und die Aufzeich-

schwächte Signal vom Ausgang des Verstärkers 6 an nung des im Speicher 19 gespeicherten codierten

den Eingang der Vergleichsschaltung 13 überträgt, Verstärkungswertes dieses Signals sowie die Lö-

wird mittels der Koinzidenzschaltung 22 geschlossen. schung

Wird angenommen, dsß in diesem Fall der Signal- Somit werden auf dem magnetischen Signalträger

pegel kleiner als die Referenzspannungen ist, so ver- ao der Zahlencode und der Code des Verstärkungswer-

schwindet das Potential am Ausgang der Vergleichs- tes aufgezeichnet. Im angeführten Beispiel wird der

schaltung 13, und der dritte Aiiftastimpuls, der mit Code des Verstärkungswertes 2/1.0/ registriert. Das

einem Intervall von 5 μ5 nach dem zweiten folgt, ruft bedeutet, daß bei der Wiedergabe zwecks der

keine Umstellung des Progrsmmzählers 15 hervor, Wiederherstellung der wahren Signalform oder bei

wobei das System in demselben Zustand verbleibt. 35 der Eingabe in eine elektronische Rechenmaschine

Nach Ablauf von 5 μβ nach dem letzten, in diesem der Zahlencode mit 2^S · 2³ multipliziert werden muß,

Fall dritten Auftastimpuls erhält der Speicher 24 was einer Verschiebung der Zahl nach links um

einen Freigabtbefehl zum Abtasten eines Signals 2 · 3 Stellen gleichbfdeutend ist. Es handelt sich so-

vom Ausgang der Schalter 9 bis 12. Das Signal wird mit um einen Zahlencode mit Gleitkomma,

im Speicher 24 gespeichert und gelangt zum Ana- 30 Die Wirkungsweise dieser Erkundungssialion

log-Digital-Umsetzer 25, der de · abgetasteten Si- schließt eine Übersteuerung oder eine falsche Ver-

giiälauszug binär verschlüsselt. Stärkungswahl aus und gewährleistet dadurch eine

Nach der Abtastung liefert der Sicuerimpulsgene- einfachere Bedienung sowie eine Senkung der Bedie-

rator 18 ein Sign?! zur Rückstellung des Progiasun- nuiigskosten.

Laniers 15 in den Anfangszustand vVährend der 35 Das bei der Erkundungsstation gemäß der Erfin-

Rückstellung des Zählers 15 m den Anfangszustand, dung angewandte Aufzeichnungssystem zur Rcgi-

der im gegebenen Fall dem Code 2/10/ entspricht, strierung der digitalen Information mit einem großen

wird der Code des Verstärkungswertes in den Spei- dynamischen Eingangsbereich ist einfach, wirtschaft-

cher 19 übertragen und dort gespeichert. lieh und eignet sich zur Eingabe in eine Digitai-Re-

Damit ist der Arbeitszyklus der gemeinsamen Ver- 40 chenmaschine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

4063

Claims (1)

1 2

Die Ausgänge der Vergleichsschaltungen sind über

Patentanspruch: Gatter an die Steuereingänge der Torschaltungen

angeschlossen. Vor den Steuereingängen befinden

Digitale mehrspurige Registrieranordnung mit sich Verzweigungsstellen, von denen aus über eine schneller selbständiger Regelung der Verstärkung S Diodenmatrix die Information über den Verstärzur Aufzeichnung seismischer Signale mit großem kungsfaktor weitergegeben wird. Die Wahl der Tor-Dynamikumfang, die von seismischen Empfangs- schaltung und damit die Amplitudenwahl erfolgt im Stationen aufgenommen werden, die über jeweils Vorwärtskanai. Wegen des beschriebenen koniplieinen Kanalverstärker und einen gemeinsamen zierten Aufbaues muß die Zahl der Vergleichsschal-Kanalschalter dem Eingang einer ebenfalls ge- ίο lungen der Anzahl der Verstärkerstufen entsprechen, meinsamen Verstärkereinrichtung zugeführt wer- Andere bekannte Registrieranordnungen besitzen den, die in Serie geschaltete binäre Verstärkerstu- einen geschlossenen Regelkreis mit Binärzähler zur fen enthält, bei der ferner ein Ausgang über einen Einstellung der Verstärkung (USA.-Patentschrift Speicher und einen Analog-Digital-Umsetzer zur 3 308 392, ebenso die französische Patentschrift Aufzeichnung der codierten seismischen Signale 15 1 430 130); die Änderung der Verstärkung erfolgt und ein weiterer Ausgang zur Aufzeichnung der aber durch Einstellung von Impedanzwerten vor den codierten Verstärkungswerte an ein magnetisches Verstärkerstufen. Damit wird der Ubertragungs-Registriergerät angeschlossen sind und bei der bzw. Verstärkungsfaktor geändert; der Signalfluß der Eingang der ersten Verstärkerstufe unmittel- geht durch eine Kette von Reihenimpedanzen und bar mit einem ersten Schalter und die Ausgänge so Verstärkern. Eine schnelle Einsteilung der gewünschaller Verstärkerstufen mit weiteren Schaltern di- ten neuen Verstärkung kann bei diesem System werekt verbunden sind und die Ausgänge aller gen erforderlicher Einstellung und der Ubergangs-Schalter eine gemeinsame elektrische Leitung bil- prozessc nicht erreicht werden. Bezweckt ist bei den den, gekennzeichnet durch die Kombi- letztgenannten bekannten Anordnungen vielmehr nation folgender Merkmale: as eine ständige Anpassung der Aufnahmeeinrichtung a) die ausgangsseitig miteinander verbundenen an einen sich stark ändernden Eingangssignalpegel.
Schalter (9 bis 12) sind mit dem Eingang des Der vorliegenden Erfindung lag ausgehend vom Speichers (24) sowie dem Eingang einer Gegenstand der eingangs genannten Gattung die Vergleichsschaltung (13) verbunden; Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und beta) der Ausgang der Vergleichsschaltung (13) 30 triebssichere seismische Registrieranordnung zu entist über eine logische Hauptkohziden/ schal- wickeln. Hervorzuheben ist das Erfordernis schneller tung (14) mit dem Eingang eines Programm- selbsttätiger Regelung.

Zählers (15) verbunden; Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsge-

c) der Programmzähler (15) ist über zusatz- mäße Kombination der im vorstehenden Patentan-

liche logische Koinzidenzschaltungen (20 bis 35 spruch gekennzeichneten Merkmale.

23) nach der Anzahl der Schalter(9 bis 12) Die erfindungsgemäße Registrieranordnung arbei-

mit den Steuereingängen der erwähnten tet schnell, weil der Verstärkungsfaktor der Ver-

Schalter wie auch mit einem ..ie Codierim- Stärkerkaskade als solcher ständig gleich bleibt und

pulse der Verstärkungswerte aufnehmenden die Verstärkungseinstellung bei Abtastung eines Ka-

und beinhaltenden Speicher (19) verbunden, 4° nals durch Umlenkung des Signalflusses erfolgt. Sie

der seinerseits mit dem magnetischen Regi- ist wen'g aufwendig und erfordert wenig Raum, weil

striergerät (26) verbunden ist; die Verstärkung selbsttätig durch einen geschlosse-

d) ei·, Steuerimpulsgenerator (18) ist mit einem jen Regelkreis mit einer Verglekhsstelle und einem

Rückstelleingang des Frogrami nzählers (15) Programmzähler eingestellt wird,

und zur Vorgabe von Auftast impulsen mit 45 Sie leistet Aufzeichnung der seismischen Signale

der logischen Hauptkoinziilenzschaltung uad der codierten Verstärkungswe.-te (wobei die Re-

(14), mit dem Speicher (19), mit dem Spei- gistrierung mit einem magnetischen Registriergerät

eher (24) und mit dem Analoj-Digital-Um- bzw. Magnetband aus der französischen Patentschrift

setzer (25) verbunden. 14)8 751 bekannt ist) sowie Synchronisierung von

50 Speicher und Programmzähler wie auch die Rück-

stellung des letzteren.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines

Die Erfindung bezieht sich auf eine Registrieran- Ausführungsbeispiels und der Zeichnung, die ein

Ordnung der im Oberbegriff des vorsiehenden Pa- Blockschaltbild einer Registrieranordnung zeigt, nä-

tentanspruchs gekennzeichneten Gattung. Sie dient 55 her erläutert.

zur geophysikalischen Erkundung, insbesondere auf Die Registrieranordnung enthält seismische Empseismischen Erkundungistationen mit digitaler Regi- fangseinrichtungen 1, die an Kanalverstärker2 gestrierung der bei der seismischen Erkundung durch schaltet sind. Die letzteren sind mit einem Kanal-Wellenreflexion, Wellenrefraktion oder seismische schalter3 verbunden, dessen Ausgang an den Ein-Tiefensondierung erhaltenen Daten. 60 gang einer gemeinsamen Verstärkungseinrichtung 4

Es ist eine digitale mehrspurige Registrieranord- angeschlossen ist.

nung der genannten Art bekannt (USA.-Patentschrift Die gemeinsame Verstärkungseinrichtung 4 enthält 264 574). Die hinter den Verstärkerstufen liegen- einen mit dem Kanalschalter 3 verbundenen vielstufiden Schalter bzw. Torschaltungen bewirken eine An- gen Verstärkers mit einer rc-Zahl von Verstärkerstuderung der Verstärkung durch Umlenkung des Si- 65 fen, im Ausführungsbeispiel mit vier Verstärkerstugnalflusses. Die Ausgänge der Verstärkerstufen sind fen 6 bis 8, deren Ausgänge an die Eingänge von mit Eingängen der den Torschaltungen zugeordneten Schaltern 9 bis 12 angeschlossen sind, deren Aus-Vergleichsschaltungen verbunden. gänge eine gemeinsame Leitung bilden. Diese ge-