Навигация
Выбор аппаратурных средств и спецоборудования
61822
знака
8
таблиц
6
изображений
3.4 выбор аппаратурных средств и спецоборудования.
Общие сведения.
Анализ алгоритмов обработки данных метода ОГТ определяет основные требования к аппаратуре. Обработка , предусматривающая выборку каналов (формирование сейсмограмм ОГТ) , АРУ , введение статических и кинематических поправок, может выполняться на специализированных аналоговых машинах. При обработке , включающей операции определения оптимальных статических и кинематических поправок , нормирование записи (линейное АРУ) , различные модификации фильтрации с вычислением параметров фильтров по исходной записи , построение скоростной модели среды и преобразование временного разреза в глубинный , аппаратура должна обладать широкими возможностями , обеспечивающими систематическую перенастройку алгоритмов. Сложность перечисленных алгоритмов и , что особенно важно , их непрерывное видоизменение в зависимости от сейсмогеологической характеристики исследуемого объекта обусловили выбор универсальных электронно-вычислительных машин в качестве наиболее эффективного инструмента для обработки данных метода ОГТ.
Обработка данных метода ОГТ на ЭВМ позволяет оперативно реализовать полный комплекс алгоритмов , оптимизирующих процесс выделения полезных волн и их преобразование в разрез. Широкие возможности ЭВМ в значительной степени определили применение цифровой регистрации сейсмических данных непосредственно в процессе проведения полевых работ.
Вместе с тем в настоящее время значительная часть сейсмической информации регистрируется аналоговыми сейсмическими станциями. Сложность сейсмогеологических условий и связанный с ними характер записи, а также тип аппаратуры , используемый для регистрации данных в поле , определяют процесс обработки и тип обрабатывающей аппаратуры. В случае аналоговой регистрации обработка может выполняться на аналоговых и цифровых машинах , при цифровой регистрации - на цифровых машинах.
Система для цифровой обработки включает универсальную ЭВМ и ряд специализированных внешних устройств. Последние предназначены для ввода - вывода сейсмической информации , выполнения отдельных непрерывно повторяющихся вычислительных операций (свертка , интеграл Фурье) со скоростью , существенно превышающей скорость основного вычислителя , специализированных графопостроителей и просмотровых устройств. В ряде случаев весь процесс обработки реализуется двумя системами , использующими в качестве основных вычислителей ЭВМ среднего класса (препроцессор) и ЭВМ высокого класса (основной процессор). Система , базирующаяся на ЭВМ среднего класса , применяется для ввода полевой информации , преобразования форматов, записи и ее размещения в стандартной форме на накопителе магнитной ленты (НМЛ) ЭВМ , воспроизведения всей информации с целью контроля полевой записи и качества ввода и ряда стандартных алгоритмических операций , обязательных для обработки в любых сейсмогеологических условиях. В результате обработки данных на выходе препроцессора в двоичном коде в формате основного процессора могут быть записаны исходные сейсмические колебания в последовательности каналов сейсмограммы ОПВ и сейсмограммы ОГТ , сейсмические колебания , исправленные за величину априорных статических и кинематических поправок. Воспроизведение трансформированной записи помимо анализа результатов ввода позволяют выбрать алгоритмы последующей обработки , реализуемой на основном процессоре , а также определить некоторые параметры обработки (полосу пропускания фильтров , режим АРУ и т. д.). Основной процессор , при наличии препроцессора , предназначен для выполнения главных алгоритмических операций (определение скорректированных статических и кинематических поправок , вычисление эффективных и пластовых скоростей , фильтрация в различных модификациях , преобразование временного разреза в глубинный). Поэтому в качестве основного процессора используются ЭВМ с большим быстродействием (106 операций в 1 с), оперативной (32—64 тыс. слов) и промежуточной (диски емкостью 107 - 108 слов) памятью. Использование препроцессора позволяет повысить рентабельность обработки за счет выполнения ряда стандартных операций на ЭВМ , стоимость эксплуатации которой существенно ниже.
При обработке на ЭВМ аналоговой сейсмической информации обрабатывающая система оснащается специализированной аппаратурой ввода , главным элементом которой является блок преобразования непрерывной записи в двоичный код. Дальнейшая обработка полученной таким образом цифровой записи полностью эквивалентна обработке данных цифровой регистрации в поле. Использование для регистрации цифровых станций, формат записи которых совпадает с форматом НМЛ ЭВМ, исключает необходимость в специализированном вводном устройстве. Фактически процесс ввода данных сводится к установке полевой магнитофонной ленты на НМЛ ЭВМ. В противном случае ЭВМ оснащается буферным магнитофоном с форматом , эквивалентным формату цифровой сейсмостанции.
Специализированные устройства цифрового обрабатывающего комплекса.
Прежде чем переходить к непосредственному описанию внешних устройств , рассмотрим вопросы размещения сейсмической информации на лепте ЭВМ (магнитофона цифровой станции). В процессе преобразования непрерывного сигнала амплитудам отсчетных значений , взятых через постоянный интервал δt , приписывается двоичный код , определяющий ее численную величину и знак. Очевидно , что число отсчетных значений c на данной t трассе с длительностью полезной записи t равно с = t/δt+1 , а общее число с' отсчетных значений на m-каналыюй сейсмограмме с' = сm. В частности , при t = 5 с , δt = 0,002 с и m == 24 , с = 2501, а с' = 60024 чисел , записанных в двоичном коде.
В практике цифровой обработки каждое числовое значение , являющееся эквивалентом данной амплитуды , принято именовать сейсмическим словом. Число двоичных разрядов сейсмического слова , называемое его длиной , определяется числом разрядов преобразователя аналог - код цифровой сейсмостанции (устройства ввода при кодировании аналоговой магнитной записи). Фиксированное число двоичных разрядов , которым оперирует цифровая машина , выполняя арифметические действия , принято именовать машинным словом. Длина машинного слова определяется конструкцией ЭВМ и может совпадать с длиной сейсмического слова либо превышать его. В последнем случае при вводе в ЭВМ сейсмической информации в каждую ячейку памяти , емкостью в одно машинное слово , заносится несколько сейсмических слов. Такая операция именуется упаковкой. Порядок размещения информации (сейсмических слов) на магнитной ленте накопителя ЭВМ либо магнитной ленте цифровой станции определяется их конструкцией и требованиями алгоритмов обработки.
Непосредственно процессу записи цифровой информации на ленту магнитофона ЭВМ предшествует этап ее разметки на зоны. Под зоной понимается определенный участок ленты , рассчитанный на последующую запись k слов, где k = 2 , а степень n = О, 1, 2, 3. . ., причем 2 не должно превышать емкость оперативной памяти . При разметке на дорожках магнитной ленты записывается код , обозначающий номер зоны , а последовательность тактовых импульсов отделяет каждое слово.
В процессе записи полезно информации каждое сейсмическое слово (двоичный код отсчетного значения) регистрируется на отделяемый серией тактовых импульсов участок магнитной ленты в пределах данной зоны. В зависимости от конструкции магнитофонов применяется запись параллельным кодом, параллельно-последовательным и последовательным кодом. При параллельном коде число , являющееся эквивалентом данной отсчетной амплитуды , записывается в строке , поперек магнитной ленты. Для этого используется многодорожечный блок магнитных головок , число которых равно числу разрядов в слове. Запись параллельно-последовательным кодом предусматривает размещение всей информации о данном слове в пределах нескольких строк , располагаемых последовательно одна за другой. Наконец , при последовательном коде информация о данном слове записывается одной магнитной головкой вдоль магнитной ленты.
Количество машинных слов K0 в пределах зоны магнитофона ЭВМ , предназначенной для размещения сейсмической информации , определяется временем t полезной записи на данной трассе, шагом квантования δt и количеством сейсмических слов r , пакуемых в одно машинное слово.
Таким образом, первый этап обработки на ЭВМ сейсмической информации, зарегистрированной цифровой станцией к мультиплексной форме , предусматривает ее демультиплексирование , т. е. выборку отсчетных значений , соответствующую их последовательному размещению на данной трассе сейсмограммы вдоль оси t и их запись в зону НМЛ , номер которой программно приписан данному каналу. Ввод аналоговой сейсмической информации в ЭВМ в зависимости от конструкции специализированного вводного устройства может выполняться как поканально , так и в мультиплексном режиме. В последнем случае машина по заданной программе выполняет демультиплексирование и запись информации в последовательности отсчетных значений на данной трассе в соответствующую зону НМЛ.
Устройство ввода аналоговой информации в ЭВМ.
Главным элементом устройства ввода аналоговой сейсмической записи в ЭВМ является аналого-цифровой преобразователь (АЦП) , выполняющий операции преобразования непрерывного сигнала в цифровой код. В настоящее время известно несколько систем АЦП . Для кодирования сейсмических сигналов в большинстве случаев используются преобразователи поразрядного взвешивания с обратной связью . Принцип действия такого преобразователя основан на сравнении входного напряжения (отсчетной амплитуды) с компенсирующим. Компенсирующее напряжение Uk изменяется поразрядно в соответствии с тем, превышает ли сумма напряжений входную величину Ux. Одним из основных узлов АЦП являются цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) , управляемый но определенной программе нуль-органом , сравнивающим преобразуемое напряжение с выходным напряжением ЦАП. При первом тактовом импульсе на выходе ЦАП возникает напряжение UK, равное 1/2Uэ. Если оно превышает суммарное напряжение Ux, тогда в положении «нуль» окажется триггер старшего разряда . В противном случае (Ux > UKl) триггер старшего разряда окажется в положении единица. Пусть в первом такте выполнялось неравенство Ux < 1/2Uэ и в первом разряде выходного регистра записан нуль. Тогда во втором такте Ux сравнивается с эталонным напряжением 1/4Uэ , соответствующим единице следующего разряда. Если Ux > Uэ , то во втором разряде выходного регистра запишется единица , а в третьем такте сравнения Ux будет сопоставляться с эталонным напряжением 1/4Uэ + 1/8Uэ , соответствующим единице в следующем разряде. В каждом очередном i-том такте сравнения , если в предыдущем была записана единица , напряжение Uki-1 увеличивается на величину Uэ /2 до тех пор , пока Ux не окажется меньше Uki. В этом случае выходное напряжение Ux сравнивается с Uki+1 = Uэ/2
∙ Uэ/2 и т. д. В результате сравнения Ux с поразрядно изменяемым UKв положении «нуль» окажутся триггеры тех разрядов, включение которых вызвало перекомпенсацию , а в положении «единица» -триггеры разрядов , обеспечивших наилучшее приближение к измеряемому напряжению. При этом в выходном регистре запишется число , эквивалентное входному напряжению ,
Ux = ∑aiUэ/2
где n — число разрядов выходного кода АЦП ; аi = {
С выходного регистра через блок сопряжения вводного устройства по команде ЭВМ цифровой код пересылается в ЭВМ для дальнейшей программной обработки. Зная принцип работы аналого-цифрового преобразователя , нетрудно понять назначение и принцип работы основных блоков устройства ввода аналоговой информации в ЭВМ.
Основными элементами устройства ввода являются: 1) электронно-механическая система барабанного типа для протяжки и считывания стандартной магнитной пленки , эквивалентная применяемым па аналоговых сейсмических станциях и обрабатывающих машинах ; 2) блок воспроизведения , включающий усилители воспроизведения , частотные фильтры , АРУ ; 3) блок выработки импульсов квантования , включающий усилитель , формирователь марок времени и схему , компенсирующую нелинейность протяжки магнитной пленки в процессе записи (воспроизведения) , и обеспечивающий постоянный шаг δt между отсчетными значениями ; 4) блок преобразования (аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи) ; 5) блок сопряжения устройства ввода с ЭВМ.
Устройство вывода для построения сейсмических разрезов.
Результатом обработки сейсмической информации на ЭВМ является временной либо глубинный разрез , представленный в виде последовательности трасс х = const , эквивалентных трассам сейсмограммы. При длительности полезной записи в 5с и шаге квантования в 0,002с каждая трасса временного разреза содержит 2500 отсчетных значений. Число отсчетных значений на трассе глубинного разреза , сохраняющего динамику записи , определяется максимальным временем t0max временного разреза, v(t0max) и шагом квантования ∆z по оси z. Так , например , при t0max = 5с , v(t0max =5 с) =4 км/с и ∆z = 2,5м число отсчетных значений на трассе глубинного разреза равно 4000. Совокупность отсчетных амплитуд , программно приписанных времени k δt либо глубине l ∆z , потрасcно хранится в соответствующих зонах НМЛ ЭВМ (либо на дисках). При такой форме размещения результатов обработки процесс вывода разреза на построитель практически близок процессу вывода на фотоблок временного разреза, полученного на аналоговых машинах. Отличие заключается в необходимости преобразования последовательности отсчетных значений в непрерывный сигнал.
Построитель сейсмических разрезов представляет собой универсальный фотоблок , оснащенный обратным преобразователем (ЦАП) , аналоговым блоком и схемой логики , обеспечивающей нормальное функционирование устройства в процессе работы. Учитывая необходимость многократного воспроизведения сейсмического разреза (использование различных способов записи , режимов АРУ , полосы пропускания фильтров и усиления) , некоторые построители оснащаются магнитным барабаном стандартного типа , и блоком записи - воспроизведения , позволяющими в процессе записи разреза на фотоноситель одновременно регистрировать его в аналоговой форме на магнитной пленке. В последующем визуализация разреза выполняется минуя ЭВМ.
Устройство подготовки данных предназначено для воспроизведения полевых магнитных записей для анализа данных, обеспечивающего выбор оптимальных параметров и контроль качества отметки момента взрыв
Устройство ввода и вывода предназначено для поканального ввода аналоговой сейсмической информации в ЭВМ и вывода результатов обработки , регистрируемых в аналоговой форме на стандартной магнитной пленке. Электронная и механическая системы устройства рассчитаны на скорость считывания (записи), кодирования (декодирования) , в 24 раза превышающую скорость записи в поле (0,25с на трассу).
Фотопостроитель (ФП) представляет собой системы для поканального воспроизведения способом переменной плотности на фотоносителе аналоговых снгналов , зарегистрированных на стандартной магнитной пленке. Универсальный фотопостроитель (УФП) в отличие от ФП позволяет воспроизводить сейсмическую информацию различными способами (переменная плотность , площадь , амплитуда , символы) и варьировать масштаб записи по осям t и х.
Спецпроцессоры.
Помимо устройств ввода-вывода , универсальные ЭВМ дополняются спецпроцессорами , предназначенными для преобразования цифровой информации по одному или нескольким алгоритмам , не требующим перенастройки системы в процессе обработки массива данных (сейсмической трассы , сейсмограммы , набора сейсмограмм). К числу таких алгоритмов относятся свертка , преобразование Фурье , упаковка и распаковка массивов , регулируемое направленное суммирование по фиксированным направлениям , вычисление функции авто- и взаимной корреляции и ряд других. Реализация указанных алгоритмов программным путем на универсальных ЭВМ сопряжена с большими затратами машинного времени , во многом несоизмеримыми с затратами времени на другие алгоритмические операции.
В спецпроцессорах , решающих данные задачи , ускорение преобразования достигается за счет жесткой коммутации. Перекоммутация устройства выполняется внешними переключателями либо перфокартами , задающими режим работы. Типичным спецпроцессором является устройство быстрой свертки (конвольвер) , используемое для фильтрации , а также для вычисления функций авто- и взаимной корреляции. Фильтрация (прямая, обратная) , выполняемая во временной форме , базируется на свертке оператора фильтра , заданного импульсной реакцией , с сейсмической трассой. Для получения одной отсчетной амплитуды результирующего сигнала на выходе фильтра с оператором из l точек необходимо произвести l операций умножения двух чисел и операцию сложения l произведений. В комбинации ЭВМ - спецпроцессор указанная задача решается следующим образом. По заданной трассе либо другой априорной информации ЭВМ определяет оператор фильтра. Реализация данного этапа фильтрации на универсальной ЭВМ связана с многообразием способов определения импульсной реакции фильтра. Отсчетные значения оператора и трассы по каналу связи пересылаются в конвольвер , выполняющий операцию свертки. Результат свертки, в виде последовательности отсчетных значений отфильтрованной трассы, вновь поступает в ЭВМ для дальнейшей обработки. Наряду с конвольверами для ускорения процесса фильтрации в частотной форме универсальные ЭВМ оснащаются спецпроцессорами для быстрого преобразования Фурье.
Детальное изучение алгоритмов метода ОГТ позволило выделить серию стандартных преобразований , постоянно применяемых в процессе обработки. В результате стал возможным синтез гибридных спецпроцессоров , в которых закоммутирована не одна , а целая серия стандартных операций обработки данных МОГТ. Однако , в отличие от аналоговых машин с жестким набором операций , указанные устройства управляются универсальной ЭВМ , что в целом не уменьшает гибкости всей системы. Стремление повысить роль геофизика в процессе обработки данных МОГТ на ЭВМ , особенно на этапах , формализация которых не достигла уровня , обеспечивающего требуемую точность в различных сейсмогеологических ситуациях , привело к созданию специализированных систем взаимодействия геофизик - ЭВМ. Данные системы помимо универсальной ЭВМ высокого класса , включают специализированную ЭВМ , управляющую одним или несколькими видепреобразователями со световым пером. В результате процесс обработки исходной информации превращается в единый замкнутый цикл , когда часть процедур выполняется программным путем , а другая часть , в основном интерпретационного характера , - визуально , на основе анализа промежуточных данных , воспроизводимых на экране ЭЛТ.
Похожие работы
... границей филиалы, отделения, представительства. Организационная структура ООО «Тольяттикаучук» утверждается руководителем организации (Приложение 3).2.2 Структура построения системы бюджетирования на ООО «Тольяттикаучук» Постановка бюджетного управления начинается с утверждения организационной структуры, потому что финансовая структура строится именно на ее базе. Поэтому организационная структура ...
... . Поэтому на последующих этапах обработки возникает необходимость проведения коррекции вводимых кинематических поправок. В данной курсовой работе рассмотрены этапы ввода и коррекции кинематических поправок в системе RadExPro. Теоретическая часть Ввод кинематических поправок Как уже говорились выше, отраженная от границ волна подходит к приемникам в моменты времени, зависящие от ...
... мероприятия по обеспечению однородности выпускаемой продукции. Все эти мероприятия можно объединить в четыре группы: 1. совершенствование технологии производства; 2. автоматизация производства; 3. технологические (тренировочные) прогоны; 4. статистическое регулирование качества продукции. 2.10. Проектирование технологических процессов с использованием средств ...
... Interactive Velocity Analysis. · Offset - окно просмотра сейсмограммы (настройка параметров окна происходит на вкладке Gather display); · Окно суммотрасс, полученных с использованием текущей скоростной функции, отпикированной на спектре скоростей (настройка параметров окна происходит на вкладке FLP display); · CVS - окно сумм с постоянными скоростями (настройка параметров окна происходит ...
0 комментариев