SU1350636A1 - Многоканальное устройство дл сбора геофизической информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  регистрации измен ющихс  во времени параметров  влений или процессов и может быть использовано в сейсмометрии, исследовани х по геомагнетизму и т.п. дл  сбора информации , которую передают по линии св зи от датчиков выносных пунктов сбора, накоплени  и обработки данных. Цель изобретени  - уменьшение погрешности преобразовани  регистрируемых сигналов путем сокращени  квантуемых периодов . Введение в каждый канал умножител  несущей частоты приводит к уменьшению времени цифрового преобразовани  периодов этой частйты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а (Л с со СП о О5 со О5

Description

11

Изобретение относитс  к приборам используемым при геофизических исследовани х , в частности к устройствам дл  регистрации измен ющихс  во времени параметров  влений или процессов, и может быть использовано в сейсмометрии, исследовани х по геомагнетизму и т.п. дл  сбора информации , которую передают по линии св зи от датчиков на пункт сбора информации , где происходит накопление и обработка данных, поступающих от вьшосных пунктов.

Цель изобретени  - з еньшение по грешности преобразовани  регистрируемых электрических сигналов путем сокращени  квантуемых периодов.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства в трехканальном варианте на фиг.2 - блок-схема умножител  частоты.

Многоканальное устройство сбора геофизической информации состоит из передающей части, содержащей по чис каналов датчики 1-3 сигнала, соединенные с модул торами 4-6 линии 7 св зи, и приемной части, содержащей по числу каналов умножител  8-10, несущих частот и кодирующие преобразователи 11-13, а также общие дл  всех каналов вычислительный узел 14 блок 15 регистрации и врем задающий блок 16. Врем задающий блок 16 соеднен с преобразовател ми 11-13 шинам 17 и 18, а с. вычислительным узлом 14 - шиной 19. Лини  7 св зи соедин ет , выходы модул торов 4-6 шинами 20-22 с соответствующими умножител  8-10 частоты, выходы которых соединны с сигнальными входами преобразов . телей 11-13 шинами 23-25. Выходы пробразователей 11-13 соединены с сигнальными входами вычислительного узла 14, выход которого соединен с блоком 15 регистрации.

Умножитель несущих частот содержит удвоитель 26 частоты, выход ко- торого св зан шиной 27 с одним из двух входов фазочастотного детектора 28. К другому его входу шиной 29 подключен выход делител  30 частоты Фазочастотный детектор выполнен на триггерах и логических элементах 2И-НЕ, соединение его с многоразр д ным двоичным счетчиком 31 импульсов выполнено с помощью шин 32 и 33. Ци роаналоговый преобразователь 34 св зан управл ющей шиной 35 с фазочас

тотным детектором,на выходе преобразовател  имеетс  операционный усилитель , используемый в качестве преобразовател  электрического тока в напр жение. Далее следуют фильтр 36 нижних частот и управл емый генератор 37 повышенной частоты, к выходу которого подключены шина 23 и вход делител  30 частоты.

Устройство работает следующим образом .

Электрические сигналы с выходов датчиков 1-3 с помощью частотных модул торов 4-6 преобразуютс  в несущие частоты соответственно

f, f,

f -LI

in(fo±df); ),

5

0

5

0

5

0

где fo - средн   частота; Af - девиаци  частоты; , П71, m/n.

Передача сигналов осуществл етс  на несущих частотах. На выходе линии 7 св зи несущие частоты выдел ютс  по шинам 20-22 и поступают на входы умножителей 8-10 частоты.

Сигнал несущей частоты пр моугольной формы со скважностью, равной двум, подводитс  по шине 20 к удвоителю 26 частоты, с выхода которого импульсы поступают по шине 27 к фазо- частотному детектору 28.. При равенстве частот импульсов, подводимых по шинам 27 и 29 к двум входам детектора 28, от него на выходной шине 33 отвод тс  к счетчику 31 пр моугольные колебани  той же частоты со скважностью , определ емой сдвигом фаз между подводимыми импульсами. Если частота следовани  импульсов по шине 27 превьш1ает частоту сигналов, поступающих по шине 29, на шине 33 устанавливаетс  уровень Лог.О, при другом соотношении частот устанавливаетс  уровень Лог.1.

Измерение сдвига фаз сигналов на шинах 27 и 29 осуществл етс  путем подсчета числа импульсов стабильной высокой частоты SI, заполн ющих счетчик 31 в течение интервала времени, когда на шине 33 установлен уровень Лог.О, т.е. между передними фронтами импульсов, следующих по шинам 27 и 29. Импульсы частотой Я поступают по шине 18 от врем задающего

3

блока 16 на вход синхронизации счетчика 31. Цикл работы его начинаетс  со сброса в нуль выходного кода коротким поло5Кительным импульсом, по вление которого на шине 32 соответствует переднему фронту импульса на шине 27.

В результате по влени  уровни Лог.О на выходной шине 33 детектора 28 снимаетс  запрет счета импульсов частотой 51 , Передний фронт импульса, поступающего по шине 29, переводит детектор 28 в состо ние Лог.1 на выходной шине 33. Цикл работы счетчика 31 заканчиваетс . Одновременно с этим короткий положительный импульс, по вл ющийс  на шине 35, дает команду загрузки входного буферного регистра цифроанало- гового преобразовател  34. Параллельный двоичный код счетчика 31 переписываетс  в буферный регистр. Соответствующее зтому коду аналоговое напр жение с выхода преобразовател  34 через фильтр 36 подводитс  к управл емому генератору 37, мгновенна  частота автоколебаний которого определ етс  этим напр жением.

Выбор масштаба преобразовани  напр жени  в частоту генератором 37 определен требованием к коэффициенту умножени  несущей частоты канала передачи информации. Ввиду наличи  удвоител  26 частоты дл  выравнивани  частот следовани  импульсов на шинах 27 и 29 при повьш1енной частоте автоколебаний управл емого генератора 27 используетс  делитель 30 частоты с коэффициентом делени , равным половине требуемого коэффициента умножени  несущей частоты канала передачи информации. В результате удвоени  и дополнительного умножени  новые несущие частоты станов тс  равными

Ф, af, 4f); ф, bfj bmCfgi Л f);

0j Cf 0 f) Коэффициенты a, b, с выбирают зависимыми b а/т, с a/n. Тем самым уравнивают средние частоты управг л емых генераторов на выходных шинах 23-25

Фо. Ф

01

-ь afo3506364

Кроме того, учитывают апертурный эффект дальнейшего цифрового преоб- . разовани  выбором значени 

а

м кс

/ j. (f о f )

5

где - максимальна  частота

Qпреобразуемого электрического сигнала; м кс допустима  динамическа  погрешность цифрового преобразовани  в относи5 „ тельном исчислении.

При различных значени х несущих частот каналов передачи информации и одной и -той же частоте заполнени , поступающей по шине 18, разр дность

Г) счетчика 31 выбирают таким образом, чтобы не допустить переполнени  его в канале с наименьшей умножаемой частотой . В других каналах разр дность счетчика 31 может быть уменьшена.

5 Преобразованию в напр жение, подаваемое затем на фильтр 36, подлежит код старших разр дов счетчика 31, число которых N.

Полоса пропускани  модулирующих

0 частот от входа умножител  (шина 20) до его выхода (шина 23), завис ща  от инерционности фильтра 36 и от параметров других элементов замкнутой петли фазовой синхронизации, не должна быть менее величины F, . Выполнению данного услови  способствует применение удвоител  26 частоты цифровых сигналов. Если же.с линии св зи по шине 20 поступает синусоидальный сигнал с измен ющейс  частотой, вместо узла 26 (фиг.2) следует использовать , например, известный широ- кополосньй удвоитель частоты на основе двойного балансного модул тора с последующим преобразованием сигнала в импульсную форму дл  подачи на вход фазочувствительного детектора по шише 27.

В частном случае блок умноже- ни  наивысшей из несущих частот может содержать только удвоитель частоты , а в канале со средним значением несущей частоты удвоитель может быть исключен.

С поступлением по шине 17 от вре- м задающего блока 16 строб-импульсов, следующих с частотой отсчетов цифрового преобразовани  к кодирующим преобразовател м 11-13, в них осу0

5

ществл етс  заполнение первого полного периода частот Ф , t, Фд с выходов умножителей импульсами стабильной высокой частоты Л , проводимыми по шине 18 Подсчитыва  эти импульсы, известным способом производ т формирование многоразр дных цифровых кодов, соответствующих текущим .значени м периодов несущих частот . Эти коды поступают в вычислительный узел 14, где в течение времени , оставшегос  до конца такта цифрового преобразовател , поочередно выполн ютс  в цифровом операции делени  дл  получени  кодов несущих частот и вычитани  из них кода установленного заранее значени  средней частоты fp.

Выбор частоты заполнени  произ- вод т на основе соотношени 

SI

51

a(f о +4f

макс

)2

где В - число двоичных разр дов кода преобразователей 11-13, соответствующего девиации 2 4f

Если значение П превышает возможности имеющейс  элементной базы, преобразователи 11-13 стро т на принципе электронного нониуса с верньерной интерпол цией измер емых периодов частот ф + ф . При необходи

мости округлить значение SI выбирают мокс из соотношени 

|( 1 а-2в

)2

fl

1

Избранна  разр дность В кодирующих преобразоватф1ей 11-13 должна быть меньше разр дности N используемых в умножител х частоты цифроана- логовых преобразователей, причем соотношение разр дностей определ етс  половиной коэффициента умножени  несущей частоты канала передачи информации , если используетс  удвоитель частоты.

Полученные в узле 14 коды девиаци частоты, соответствующие первичным электрическим сигналам, поступают в блок 15 регистрации дл  запоминани . Блок 16 обеспечивает также вьщачу по пшне 19 кода текущего времени, с которым св заны цифровые отсчеты периодов частот ф , ф, ф.

5

0

5

При возникновении кратковременных сбоев в передаче информации по линии 7 св зи отсутствуют импульсы на шине 27 и не производитс  сброс в нуль по шине 32 выходного кода счетчика 31, а также остаетс  неизменным уровень Лог.1 на шине 33, запрещающий счет импульсов частотой S7. . Выходной буферный регистр цифроаналогового преобразовател  34 хранит последнее значение кода разности фаз сигналов- на шинах 27 и 29. В результате частота автоколебаний управл емого генератора остаетс  неизменной до того момента, когда в линии св зи вновь начнут поступать сигналы несущих частот.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1,Многоканальное устройство сбора геофизической информации, состо щее из передающей части, содержащей в каждом канале датчик сигналов, соединенный с частотным модул тором, линии св зи, подключенной к выходам частотных модул торов, и приемной части, содержащей кодирующие преобразователи по числу каналов, выходы которых соединены с вычислительным узлом, выход которого соединен с блоком регистрации, и врем задающий блок, соединенный шинами с кодирующим преобразователем и вычислительным узлом, отличающеес  тем, что, с целью -уменьшени  погрешности , преобразовани  регистрируемых сигналов путем сокращени  квантуемых периодов, в приемную часть введены

   по числу каналов умножители несущих частот с управл емыми генераторами повьш1енной частоты, причем сигнальные В2СОДЫ умножителей частоты соединены с линией св зи, управл ющие входы - с врем задающим блоком а выходы - с сигнальными входами кодир пощих преобразователей. i
2. 2.Устройство по п. 1,, о т л и - чающеес  тем, что умножитель частоты состоит из удвоител  несущей частоты, выход которого подключен к первому входу фазочастотного детектора , первый и второй выходы которого

   t; соединены с первым и вторым входами счетчикового измерител  разности фаз, выходна  шина которого соединена с сигнальным входом цифроаналогового. преобразовател , управл ющий вход ко0

   5

   0

   5

   0

   713

   торого соединен с третьим выходом фа- эйчастотного детектора, а. выход через ,фильтр нижних частот - с входом управл емого генератора повьшенной частоты, выход которого подключен к делителю частоты, выход которого соединен с вторым входом фазочастот

   Редактор П.Гереши

   Составитель Д.Заргар н Техред Л.Олийньж

   Заказ 5283/47Тираж 730Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   8

   ного детектора, причем сигнальный вход умножител  частоты соединен с входом удвоител  несущей частоты, управл ющий вход - с третьим входом счетчикового измерител  разности фаз, а выход - с выходом управл емого генератора повьшенной частоты.

   Ьф

   Г5

   сриг.1

   Корректор С.Шекмар