Измерительное устройство для геоэлектроразведки

Измерительное устройство для геоэлектроразведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство относится к области геоэлектроразведки и может быть использовано для исследования горизонтально-слоистых структур земной коры. Целью изобретения является повьшение эффективности работы. В устройство введены датчик и схема оценки электромагнитной обстановки.При определении благоприятной помёховой обстановки вырабатывается сигнал разрешения на вьщачу зондирующего сиг-. нала. 5 ил. &Э САЭ О СП СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК (50 4 01 V 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4023594/31-25 (22) 03.01.86 (46) 15.08.87. Бюл. Р 30 (71) Институт радиотехники и электро.ники АН СССР (72) Л.g. Булахова, М.Г. Голубцов, M.Е. Калитина, В.Н. Курский, В.И.Путилина и Ю.Б. Синдлер (53) 550.83(088.8) (56) Котельников Б.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. — N.:

Госэнергоиздат, 1956.

Авторское свидетельство СССР

У 1130818, кл. G 01 V 3/12, 1984.

„„BU„„ А1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ (57) Устройство относится к области геоэлектроразведки и может быть использовано для исследования горизонтально-слоистых структур земной коры. Целью изобретения является повьппение эффективности работы. В устройство введены датчик и схема оценки электромагнитной обстановки.При определении благоприятной помеховой обстановки вырабатывается сигнал разрешения на выдачу зондирующего сиг-. нала. 5 ил.

1330598 2

Изобретение относится к измерительным устройствам для активной геоэлектрической разведки с использованием искусственно созда?заемых электромагнитных полей и может применяться для исследования горизонтально-слоистых структур земной коры при выполнении электроразведочных работ.

Цель изобретения — повышение эффе? тивности работы измерительного устройства для геоэлектроразведки в условиях, неизвестных по своим спектральным свойствам, и изменяющихся во времени гедмагнитнь?х помех.

На фиг. I приведена блок-схема устройства; на фиг. 2-. > — временные диаграммы.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 зондирующего сигнала., липию 2 задержки., блок 3 ключей, блок 4 весовой обработки, блок 5 усреднения, первый блок 6 памяти, блок 7 вы исления коэффициента корреляции, первую схему 8 сравнения формирователь 9 импульсов, йиковый детектор 10, схему 11„ блок 12 логарифмирования, накапливающий сумматор

13, вторую схему 14 сравнения, коммутатор 15, регистратор 16, датчик

17 электромагнитного поля, АЦП 18 демультиплексар 19, блок 20 управления, второй блок 21 памяти, анализа.— тор 22 спектра, делитель 23, сумма;ор 24, блок 25 извлечения квадрат ного корня, блок 26 вычисления вероятности ошибки различения сигналов третью схему 27 сравнения, третий блок 28 памяти, схему 29 индикации.

Предлагаемое устройство позволяет производить оценку текущей помеховой остановки и выбирать благоприятные моменты пуска генератора зондирующего сигнала, этим обеспечивается возможность работы измерительной час ти устройства только в то время, когда результаты измерения являются достоверными, что повышает эффективность его работы.

Очевидно, что достоверность результатов каждого зондирования зависит от степени благоприятности помеховой обстановки с точки зрения наилучшего выделе ия полсзного сигнала.

При благоприятной помеховой обстановке в каждом цикде зондирования npoi сход .?L;:ак >????åиие сигналов только с большими ",åcoBbMH коэффициентами, т.е. сигналов, наибОлее сходных с ожидаемым опорным сигналом» В связи с этим в отличие от прототипа, где каждый шаг в цикле зондирования начинается в произвольный момент времени, в предлагаемом устройстве перед каждым включением генератора зондирующего сигнала производится оценка текущей помеховой обстановки.

В зависимости от результатов этой оценки генератор зондирующего сигнала включается или его пуск откладывается на определенное время. В качестве критерия, по которому оценивается помеховая обстановка, используется вероятность ошибки резличения сигналов, характеризующих строение исследуемого геофизического разреза и свидетельствующих о наличии или отсутствии особенностей в строении изучаемой структуры. Такой особенностью является, например, тонкий слой с аномальными электрическими свойствами (повышенной или пониженной.электропроводностью). При наличии такого слоя в исследуемой структуре ожидаемый полезный сигнал будет Б,(t) при GTcутствии — S>(t).

Устройство работает следующим образом, По управляющему сигналу, поступающему с выхода блока 20 управления

У открывается выход 1 демультиплексора 19 и на вход анализатора 22 спектра с выхода АЦП 18 от датчика 17 электромагнитного поля поступает реализация помехи n„(t), к — номер реализации (интервал (О, Т,) на фиг. 2).

Второй выход демультиплексора 19 в это время закрыт, и сигнал на входе линии 2 задержки отсутствует интервал (О, Т,) на фиг. 3. На выходе анализатора 22 спектра формируются сиг- налы, соответствующие оценкам спектральной плотности помехи И(У;) на отдельных частотах ñà, (i=1,2,...L) где L — количество анализируемых частот). Эти сигналы поступают на первый вход делителя 23, на второй вход которого одновременно с выхода второго блока 21 памяти поступают сигналы, соответствующие значениям весовой функции С(и;) 1/ 16 Я(и;)1 ьц;, где 68(Я) = -S>, (ы) — Я (а), S, (<, ) и S,(u, ) — значения спектральнь?х функций сигналов S (t) и $„(t) на анализируемых частотах,Ьи;=Я;-M;.,— з 1330598 интервал между соответствующими анализируемыми частотами.

Значения весовой функции заносятся во второй блок 21 памяти перед

6 началом эксперимента. Для каждой частоты у; на выходе делителя 23 формируются сигналы, соответствующие

С(и;) отношению --- †--, которые накапли- 10

Й(й;) ваются в сумматоре 24, сигнал на выходе которого соответствует сумме

С (<< ) — Сигнал с выхода суммат о,, N(;) ° ра 24 поступает на вход блока 25 извлечения квадратного корня и далее на вход блока 26 вычисления вероятности ошибки различения, определяе- 20 мой следующим соотношением:

1("C(u;)

i-erf

2 (;,V(;) 25,- 2. е dt

2 где erf (x}

-Г= е

Далее с выхода блока 26 сигнал заносится в блок 28 памяти, откуда он поступает на вход схемы 29 инди- 30 кации, которая позволяет визуали,зировать величину текущей вероятносI ти ошибки различения сигналов. Одновременно сигнал с выхода блока 26 поступает на вход схемы 27 сравнения, где он сравнивается с заранее установленным уровнем Д . Если сигнал на выходе блока 26 превышает пороговый уровень интервал (Т,, Т ) на фиг. 4, то на выходе схемы 27 форми- 40 руется сигнал, поступающий на вход блока 20 управления, на выходе которого появляется управляющий сигнал.

Этот сигнал, поступающий на вход демультиплексора 19, оставляет его первый выход открытым, а второй выход закрытым. После этого на вход анализатора 22 спектра в течение следующего интервала времени опять поступает реализация помехи n „ < (t) (интервал (Т,, Т )на фиг. 2), сигнал на вход линии 2 задержки в это время не поступает (интервал (Т<, Т 1 . Затем в блоках 21-26 повторяется оценка текущей вероятности ошибки правильного различения сигналов, соответствующее ей значение фиксируется в блоке 28 па,м яти,,выводится на экран схемы 29 индикации, а также сравнивается с порогом Я, в схеме 27 сравнения. Если вероятность ошибки превышает порог, управляющий сигна с выхода блока 20 управления поступает на вход демультиплексора 19, выход 1 которого при этом остается ( открытым, а выход 2 закрытым, а оценка вероятности 8 повторяется для новой реализации помехи. Если сигнал на выходе блока 26 ниже порогового уровня (интервал (Т, T j на фиг. 4), ro на выходе схемы 27 срав-. нения появляется сигнал, поступающий на вход блока 20 управления, на выходе которого формируется управляющий сигнал, поступающий на вход демультиплексора !9 и генератора 1 зондирующего сигнала. Этот сигнал закрывает первый выход и открывает второй вход демультиплексора 19, а также включает генератор 1 зондирующего сигнала. Производится зондирование исследуемого геофизического разреза. На вход линии 2 через AIUI

18 поступает реализация сигнала отклика у (t) (интервал, Т, Tg), Г на фиг. 3, m — номер реализации) . В этом время сигнал на входе анализатора 22 спектра отсутствует (интервал Т, Т на фиг. 2). Сигнал отклика представляет собой смесь помехи

n (t} и сигнала S (t), являющегося сверткой зондирующего сигнала S(t)

1 с импульсной характеристикой среды оо

g(t), т.е. y„,(t)=п,„(t)+ $ S(t)g(t

-«)d<.=n„(t)+S д < (t), с выхода линии ,2 задержки сигналы поступают на вход блока 3 ключей и вторые входы блока

7 вычисления коэффициента корреляции.

При этом сигнал на управляющем входе блока 3 отсутствует — ключи закрыты.

На первый вход блока 7 вычисления коэффициента корреляции в этом время поступает опорный сигнал S"(t), образец которого заносится в блок 6 памяти перед началом эксперимента.

Сигнал S (t) представляет собой не<<которое приближение к ожидаемому сигналу S<< (Е), его весовой коэффициент считается равным 1. В блоке 7 вычисляется коэффициент корреляции опорного сигнала и реализации у (), на выходе появляется сигнал, соответствующий величине коэффициента корреляции, определяемого формулой

1330598 6 »

8 ((- ) у ((. „+ )

1 =(- ((>1 >:1».(!," )) где Š— верхняя частота в спектре зондирующего сигнала", Т вЂ” длительность зондирующего сигнала, r — номер отсчета.

С выхода блока 7 этот сигнал поступает на первый вход схемы 8 сравнения, на другой вход которой поступает зацанный положительный уровень

С . Если сигнал на выходе блока 7 вычисления превышает С„, т.е. степень корреляции полученной смеси у (t) с опорным сигналом велика, тс

111 на выходе схемы 8 сравнения появляется сигнал, поступающий на вход формирователя 9 импульсов и на вход пикового детектора 10. Блоки 9 и. 10 предназначены соответственно для фиксации момента достижения максимума коэффициента корреляции и. для определения его величины. Сигнал: с выхода блока 10 поступает на, вход блока 4 весовой обработки, где производится вычисление весовых коэффициентов К„.,пс формуле ((,„= ) ><(„)- ) y !c,)s? (t,)) ь»=1 > =(Сигнал с выхода блока 9 через схему И 11 поступает на управляющий вход блока 3 ключей, открывая их, Сигнал у (t) с выходов линии 2 задержки поступает в блок 4 весовой обработки, где он умножается на соответствующие весовые коэффициенты.

После этого происходит накопление и усреднение накопленного сигнала в блоке 5, на выходе которого — имеем сигнал BHpG

;Г K у„(,.)+s (t)

* к

+ К+1 где I — количество накопленных реализаций на данный момент.

Полученный усредненный сигнал заносится в блок 6 памяти, гце он служит спорным сигналом для следующей реализации,. С выходов блока 6 полученный усредненный сигнал посту-. пает на перль)е входы блока 7 вычисления коэффициепта корреляции. После фик с,. цп H мак< имальнОй величинь( кОэффипиента кс(?Реляции В пикОВсм .детекторе (О сигнал с его Вьгхсда сигнала, поскольку заранее за счет предварительно оценки вероятности

)О ошибки различения полезного сигнала обеспечивается рассмотрение реализаций, наиболее близких к полезному сигналу, т.е. наименее искаженных

»

4 0

?О

35 поступает на вход блока 12 логарифмирования, где максимальные величины коэффициента корреляции лсгарифмируются, а затем поступают на вход накапливающего сумматора 13. Полученное значение коэффициента корреляции сравнивается в схеме 14 сравнения с заданными границами Г, и Г

При пересечении верхней границы Г

2 (интервал (Т, Т 1 на фиг. 5) с выхода схемы 14 сигнал поступает на управляющий вход кс(жутатора 15 и на второй вход схемы И 11, закрывая ее и заканчивая эксперимент с полох<ительным результатом. Сигнал с выхода блока 6 через коммутатор 15 поступает в регистратор 16. При пересечении ни>жней границы Г сигнал с выхода схемы 14 сравнения поступает через схему И 11 только ка управляющий вход блока 3 ключей, закрыВая его и заканчивая эксперимент с отрицательньм результатом, так как качество сигнала по мере накопления не улучшается.

Если ни одна из границ Г, и Г, не пересечена (интервал Т, Т Д на фиг. 3), сигнал с выхода схемы,14 поступает на вход блока 19 управления, сигнал ка выходе которого откр>ывает первый выход и закрывает второй выход демультиплексора 19, т.е. Начинается анализ текущей помеховой обстановки перед следующим зондированием исследуемой геофизической структуры.

Предлагаемое устройство позволяет повысить качество накопленного помехами. Кроме того, устройство позволяет экономить энергетические затраты за счет прекращения работы при неблагоприятной помеховой обстановке,т.е. когда вероятность ошибки различения полезного сигнала велика) и возобновления зондирования во время, когда условия для различения сигналов,, характеризующих строение исследуемого геофизического разреза, являются сптимапьными, Формула изобретения

Измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор зондирующего сигнала, линию задержки„ блок ключей, блок весовой обра7 13305 ботки, блок усреднения, блок памяти, блок вычисления коэффициента корреляции, две схемы сравнения, формиро-. ватель импульсов, пиковый детектор, схему И, блок логарифмирования, накапливающий сумматор, коммутатор и регистратор причем, выходы линии задержки соединены с входами блока ключей, выходы которого соединены с первыми входами блока весовой обработки, первые выходы которого соединены с первыми входами блока усред.нения, второй выход блока весовой обработки соединен с вторым входом блока усреднения, выходы которого соединены с входами первого блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока вычисления коэффициента корреляции, вторые входы которого соединены с выходами линии задержки, выход блока вычисления коэффициента корреляции соединен с входом первой схемы сравнения, выход которой соединен с входами форми- рб рователя импульсов и пикового детектора, выход пикового детектора соединен с вторым входом блока весовой обработки и входом блока логарифмирования, выход формирователя 3д импульсов соединен с входом схемы И, выход которой соединен с третьим входом блока усреднения, с управлящим входом блока ключей и первым входом накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока логарифмирования, а выход — с входом второй схемы сравнения, пер98

8 вый выход которой соединен с первым входом блока памяти, а выход соединен с входом регистратора, второй выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом схемы И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы, в него введены аналого-цифровой преобразователь, датчик электромагнитного поля, демультиплексор, блок уп-. равления, анализатор спектра, делитель, сумматор, блок извлечения квадратного корня, блок вычисления вероятности ошибки различения сигналов, третья схема сравнения, блок памяти, причем третий выход второй схемы сравнения соединен с. первым входом блока управления, выход которого соединен с первым входом демультио плексора и входом генератора зондирующего сигнала, второй вход демультиплексора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход демультиплексора соединен с входом анализатора спектра, второй выход демультиплексора соединен с входом линии задержки, выход второго блока памяти соединен с вторым входом делителя, первые входы которого соединены с выходами анализатора спектра, выход делителя соединен с. последовательно соединенными сумматором блоком извлечения квадратного корня, блоком вычисления вероятности ошибкиразличения сигналов, третьей схемой сравнения, вьтходкоторой соединенс вторымвходом блока управления.

1330598

Ту

Tф /p

Фиг. У

Составитель В.Немцев

Техред N.Õoäàíè÷

Редактор М.Дылын

Корректор А.Тяско

Заказ 3580/49

Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4