Аппаратура для структурно-литологического картирования донных отложений

Аппаратура для структурно-литологического картирования донных отложений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

dll ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Сеаетенин

Сециаяиетичееиин

Ревттублии

«»900236 (5l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) За "вле"о 230580 (2 l ) 2930259/18-25 с присоединение>н заявки М(23)llрноритет

Опубликовано 230 1.82. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 2301.82 (5l)M. Кл.

G 01 V 1/22

3Ъвудвротввнный квинтет ссср до делам изобретений и открытий (53) УД К550.83 (088.8) А.И.Свечников и В.С.Музылев (72) Авторы изобретения ьской Фе

ый и&Вы

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октяб и ордена Трудового Красного Знамени гор им, Г.В. Плеханова (7l) Заявитель (54) АППАРАТУРА ДЛЯ СТРУКТУРНО-ЛИТОЛОГИЧЕСКОГО

КАРТИРОВАНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Изобретение относится к геофизической аппаратуре, предназначенной для исследования донных отложений акустическими методами и может быть использовано при выполнении работ по геологическому картированию дон5 ных отложений на шельфе, при поисках и разведке россыпных месторождений полезных ископаемых и месторождений строительных материалов на акватории морей и водоемов, а также для снятия карты морского дна.

Известно устройство которое со1 держит накопитель электрической энергии, трехэлектродный электрогидравлический излучатель, приемное устройство, усилитель, блок фильтров, регистратор дискретного действия, два аналоговых магнитофона и схему управления 13 .

Это устройство предназначено для решения структурных задач на акватории и не может быть использовано для структурно-литологического картирования донных отложений, так как не обеспечивает постоянство характеристик зондирующего импульса, не позволяет испольэовать и выделять нормальный к поверхности донных отложений акустический луч и не обеспечивает приэнакового представления характеристик эхо-сигнала и регистрацию их на магнитную ленту в формате

EC ЭВМ.

Известна цифровая геоакустическая станция, содержащая источники упругих колебаний, косу с приемниками упругих колебаний, аналого-цифровой преобразователь, устройство обработ" ки, устройство регистрации и устройст.. во управления (2>.

Эта станция не может быть исполь- зована для структурно-литологическо го картирования донных отложений, так как не обеспечивает возможности использования и выделения нормально го акустического луча, имеет приемное устройство, которое случайным

3 9002 образом меняет свои геометрические размеры, а, следовательно, и акустические характеристики, не позволяет получать и регистрировать акустическую информацию в признаковой форме.

Также известна система для излучения низкочастотных акустических колебаний, содержащая параметрический нелинейный излучатель, устройст- щ во приема акустических сигналов и устройство графической регистрации (3).

Эта система дает возможность стратификации донных слоев и позволяет обнаруживать и картировать трубопроводы на дне моря, но она не может быть использована для структурно-литологического картирования донных отложений, так как не позволяет получать и регистрировать приэнаковое представление акустической информации, полученной при зондировании нормальным к поверхности донных отложений акустическим лучом.

Известное устройство для снятия карты морского дна содержит гидролокатор бокового обзора и блок регистрации результатов картирования j4 ).

Однако известное устройство не может быть непосредственно использовано для структурно-литологийеского картирования данных отложений, так как позволяет картировать только поверхность дна, не обеспечивая воэможности выделения нормального к поверхности донных отложений акустического луча, не дает возможности преобраэовавыть акустическую информацию, поступающую по нормальному лучу", к признаковому виду и регистрировать ее на магнитной ленте, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что аппаратура для структурнолитологического картирования донных отложений, содержащая гидролокатор бокового обзора и блок регистрации результатов картирования, дополни30 тельно содержит высокочастотный эхолот, первый и второй таймеры, схему выделения импульса запуска второго таймера, схему управления пределами цифровой регистрации, аналого-цифровой преобразователь, первое и второе оперативные запоминающие устройства (ОЗУ ) и микро-3ВМ, а блок регистрации результатов картирования выпол36 4 нен в виде цифрового магнитного регистратора, при этом вход первого таймера соединен с первым выходом гидролокатора бокового обзора, а выходы первого таймера соединены с высокочастотным эхолотом и гидролокатором бокового обзора, выход высокочастотного эхолота соединен со схемой выделения импульса запуска второго таймера, выход которой соединен со входом второго таймера, выход последнего соединен с первым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, первый, второй и третий выходы которой соединены с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, первого С3У и микроЭВМ соответственно, второй выход гидролокатора бокового обзора соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к второму входу первого ОЗУ и второму входу микро-ЭBM выход первого ОЗУ соединен с информационным входом микро-ЭВМ, информационный выход которой соединен со входом второго ОЗУ, второй выход микроЭВМ соединен со вторым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, выход второго ОЗУ соединен с цифровым магнитным регистратором.

Аппаратура позволяет выделять акустическую информацию, поступающую при зондировании по нормальному к поверхности донных отложений акустическому лучу, так как только на основе анализа признаковых характеристик акустической информации, поступающей по "нормальному лучу можно с большой достоверностью определять литологический тип осадка, дает возможность вычислять признаковые характеристики в эхо=сигналах, отраженных от различных слоев донных отложений и регистрировать их на магнитной ленте в формате EC ЭВМ, причем на магнитной ленте формируется информация, представляющая собой признаковые характеристики не только для поверхности дна, но и для каждого стратифицируемого слоя. Аппаратура обеспечивает непосредственную обработку зарегистрированной информации с использованием ЕС ЭВМ по алгоритмам определения литологического типа выделенных слоев и алгоритмам построения геологических разрезов и литологических карт развития донных отражений по площади. чем время для вновь регистрируемой информации по очередному акустическому лучу (gt — время между моментом, определяемым началом цифровой регистрации и моментом прихода акустической информации при зондировании по очередному лучу). Таким образом, в течение одного цикла обзора в первом ОЗУ 8 размещается акустическая информация, зарегистрированная от донных отложений при зондировании нормальным акустическим лучом к их поверхности. По сигналу "нормальный луч", который вырабатывается микро3BN 9 по очередному (эа нормальным) акустическому лучу, м кро-ЭВМ 9 переходит на выполнение подпрограммы выделения в акустической информации эхо-сигналов, отраженных от границ раздела в исследуемом разрезе выпол5 90023

На фиг.1.представлена функциональная схема аппаратуры струстурно-литологического картирования донных отложений; на фиг.2 - временная диаграмма работы аппаратуры в режиме записи признаковых характеристик во второе ОЗУ; на фиг.3 - временная диаграмма работы устройства в режиме формирования блока данных для записи на магнитную ленту. 10

Аппаратура состоит из первого таймера 1, соединенного с гидролокатором 2 бокового обзора и высокочастотным эхолотом 3, схемы выделения импульса запуска второго таймера, lS соединенной с высокочастотным эхолотом 3 и вторым таймером 5, схемы управления пределами цифровой регистрации 6, соединенной со вторым таймером 5, аналого-цифровым пре- 20 образователем 7, первым ОЗУ 8, микро-ЭВМ 9, аналого-цифрового преобразователя 7, соединенного с гидролокатором бокового обзора 2, схемой управления пределами цифровой регистрации 25

6, первым ОЗУ 8, микро-ЭВИ 9, соединенной со вторым ОЗУ 10, первым ОЗУ

8, схемой управления пределами цифровой регистрации 6 и аналого-цифровым преобразователем 7, и цифрового маг- 30 нитного регистратора 11, соединенного с микро-ЭВМ 9 через ОЗУ 10.

Аппаратура работает следующим образом.

По сигналам синхронизации 12 35 (фиг.2), поступающим от гидролокатора 2 бокового обзора, запускается первый таймер 1, который вырабатывает временную последовательность импульсов 13, на которой формируется g0 импульс запуска 14 высокочастотного эхолота 3 и импульс запуска 15 гидролокатора 2 бокового обзора, причем импульс запуска высокочастотного эхолота опережает на времяд импульс запуска гидролокатора бокового обзора. Благодаря этому обеспечивается фиксированное запаздывание информации, поступающей от донных отложе ний при озвучивании их с помощью гидролокатора 2 бокового обзора по

II н отношению к эхо-сигналу дно 16, принимаемому высокочастотным эхолотом

3. Величина задержки эхосигнала гидролокатора 2 бокового обзора управляется первым таймером 1. По эхосигналу "дно", поступившему от высокочастотного эхолота 3 схема выделения 4 импульса запуска второго тайме6 ь ра 17 формирует сигнал на запуск второго таймера 5. Второй таймер 5 вырабатывает последовательность импульсов 18, которая поступает на схему управления пределами цифровой регистрации 6, с помощью которой формируются управляющие сигналы и уровни, а также задаются необходимые пределы регистрации 19. По сигналу "начало цифровой регистрации" запускается 20 микро-ЭВМ 9 на выполнение подпрограммы определения нормального акустического луча к поверхности донных отложений на совокупности всех лучей за один цикл обзора. Использование акустической информации, получаемой при зондировании нормальным лучом, позволяет с большой достоверностью определять литологический тип осадка. Акустическая информация 21, поступающая в процессе сканирования акустического луча по озвучиваемой поверхности донных отложений от гидролокатора бокового обзора, поступает на аналого-цифровой преобразователь

7, который выполняет преобразование поступившей информации р цифровой код в наперед заданных пределах регистрации. Микро-ЭВМ 9 по подпрограмме выделения нормальногQ луча осуществляет управление приемом и размещением акустической информации в первое ОЗУ 8 через схему управления пределами цифровой регистрации 6, причем в первое ОЗУ 8 записывается информация по очередному акустическому лучу лишь B том случае, если предыдущее значение времени д t для информации, записанной в ОЗУ, больше, 1 900236 8 няется процедура структурного разделения акустической информации. Послв выделения очередной границы в донных осадках, микро-ЭВМ 9 производит вы числение признаковых характеристик в эхо-сигнале, возникающем на выделенной границе раздела донных осадков.

В процессе работы микро-ЭВМ 9 по определению структурных границ и вычислению признаковых характеристик в 1р эхо-сигнале для этих границ из акустической информации, находящейся в первом ОЗУ 8, формируется информация следующего вида: время прихода эхо-сигнала от первого слоя и набор 15 характеристик эхо-сигнала, отраженного от первого слоя, время прихода эхо-сигнала от второго слоя и набор его характеристик и т.д., которая размещается во втором ОЗУ 10.

Таким образом, за один цикл обзора во втором ОЗУ 10 размещается информация о структурных границах в разрезе и информация о характеристике этих границ в виде набора приз- д наковых характеристик эхо-сигнала, которые несут в себе информацию о литологии слоя, для которого получен эхо-сигнал, причем информация, размещаемая во втором ОЗУ, относится только .к акустическим лучам, нормальным к поверхности донных отложений.

Второе ОЗУ 1О выполняет накопление признаковой информации, полученной по серии зондирований нормальным луЗ5 чом. После окончания формирования информационной зоны во втором ОЗУ

10 вырабатывается сигнал записи сформированного блока данных на магнитную ленту цифрового магнитного регистра46 тора - заканчивается цикл работы устройства.

В качестве признаковых характеристик, вычисляемых с помощью микро-3ВМ

9 в эхо-сигнале могут быть приняты

У

45 следующие: амплитудное значение эхосигнала, ширина эхо-сигнала, коэффициенты формЫ передней части эхосигнала, коэффициенты формы задней части эхо-сигнала интегральные xat .50 рактеристи ки эхо- си гнала, фаэо- частот. ные характеристики.

Использование аппаратуры позволяет получать и регистрировать только ту информацию, которая ог1ределяет структурные и литологические свойства раз- 55 реза, дает возможность непосредственной обработки зарегистрированной информации на ЭВМ по алгоритмам и программам структурно-литологического разделения донных отложений, построения геологических разрезов и карт развития литологических типов донных осадков. Аппаратура обеспечивает максимально возможное уплотнение записи акустической информации, получаемой в процессе акустических исследований по структурно-литологическому разделению донных отложений.

Формула изобретения

Аппаратура для структурно-литологического картирования донных отложений, содержащая гидролокатор бокового обзора и блок регистрации результатов картирования, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она дополнительно содержит высокочастотный эхолот, первый и второй таймеры, схему выделения импульса запуска второго таймера, схему управления пределами цифровой регистрации, аналого-цифровой преобразователь, первое и второе оперативные запоминающие устройства и микро-ЭВМ, а блок регистрации результатов картирования выполнен в виде цифрового магнитного регистратора, при этом вход первого таймера соединен с первым выходом гидролокатора бокового обзора, а выходы первого таймера соединены с высокочастотным эхолотом и гидролокатором бокового обзора, выход высокочастотного эхолота соединен со схемой выделения импульса запуска второго таймера, выход которой соединен со входом второго таймера, выход второго таймера соединен с первым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, первый, второй и третий выходы которой соединены с управляющими входами аналого-цифрового преоСразователя, первого оперативного запоминающего устройства и микро-ЭВМ соответственно, второй выход гидролокатора бокового обзора соединен со вторым входом аналогоцифрового преобразователя, выход которого подключен к второму входу первого оперативного запоминающего устройства и второму входу микро-ЭВМ, выход первого оперативного запоминающего устройства соединен с информационным входом микро-ЭВМ, информационl, Техническо описание аппаратуры "Аквамарин". Завод Геоприбор НПО

"Союэгеотехника", 1976, 9 900236 10 ный выход которой соединен со входом второго оперативного запоминающего устройства, второй выход микро-ЭВМ соединен со вторым входом схемы управления пределами цифровой регистра- 2. Авторское свидетельство СССР ции, выход второго оперативного эапо- У 559204, кл. G 01 V 1/22, 1974. минающего устройства соединен с циф- 3. Патент США и 3786405 ровым магнитным регистратором. кл.340-3 R, опублик.1974.

Источники информации, 4. Патент США H 3978444, принятые во внимание при экспертизе 10 кл.340-3 F, опублик. 1976. фиг. 1