Способ геоэлектроразведки

 

СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЙ, заключакщийся в возбуждении злектромагнитного поля в виде последовательности идентичных импульсов, модулированной сигналом выбранного кида, и в корреляционном приеме сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности измерений, в качестве модулирующего сигнала используют функцию Уолща, частота которой равна удвоенной частоте регулярной периодической помехи . (Л с о сд 00 . &0

COOS СОВЕТСНИХ

РЕСПжЛИН ае 0И

3(50 6- О1 V 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTHA (21) 3529277/18-25 (22) 28. 12 ° 82 (46) 30.07.84. Бюл.@28 (72) А.В.Калинин, В.В.Калинин, А.А.Мусатов и Б.Л. Пивоваров (71) МГУ им. М.В.Ломоносова (53) 550.837(088.8) (56) 1. Бобровников Л.З., Кадыров И.Н. °

Попов В.А. Электроразведочная аппаратура и оборудование. М., "Недра", 1979, с.250-257.

2. Мусатов А.А. Аппаратура и методика электрометрических исследо-ваний на акваториях при решении инженерно-геологических задач. Автореф. дис. на соиск.учен. степени канд. МГУ, М, 1980, (прототип). (54)(57) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля в виде последовательности идентичных импульсов, модулированной сигналом выбранного вида, и в корреляционном приеме сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности измерений, s качестве модулирующего сигнала используют функцию Уолша, частота которой равна удвоенной частоте регулярной периодической помеХие

1105843

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к геоэлектрическим исследованиям в раАонах с высоким уровнем регулярных помех. 5

Геоэлектрические методы исследований при работах в крупных промышленных агломерациях и тяготеющих к ним районах встречаются с трудностями, связанными с наличием интенсивных регу.лярных электромагнитных помех, уровень которых намного превосходит достижимый уровень полезного сигнала.

Известен способ подавления регулярных периодических помех при геоэлект- IS рических исследованиях, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля в виде периодического сигнала и приема с помощью линейных фильтров,1 .

Основным недостатком такого спосо- 20 ба является необходимость использования фильтров, перестраиваемых по частоте, когда сигнал регистрируется на фоне широкополосных регулярных помех. сосредоточенных в различных частот- 2 ных диапазонах. В этих условиях создание перестраиваемых по частоте фильтров с высокой избирательностью представляет сложную техническую проблему.

Наиболее близким к изобретению 30 является способ, заключающийся в возбуждении электромагнитного полу в виде последовательности идентичных импульсов, модулированной сигналом выбРанного вида, и в коРРеляционном прие,з5 ме сигнала (21.

В укаэанном способе принимаемый сигнал умножают на знаковую функцию модулирующего сигнала и выделяют постоянную составляющую полученного произ ведения путем его интегрирования за время действия сигнала ° Полезный сигнал произвольного спектрального состава выпрямляется (детектируется) синхронно с генерируемым сигналом, а по-4 лезную информацию несет его постоянная .составляющая, для выделения которой используют фильтр низкой частоты, каким является, например, интегратор. Избирательность приема при этом достигает50 ся соответствующим изменением времени возбуждения и приема. В качестве заполняющего сигнала, образующего последовательность генерируемых импульсов, выбирают обычно сигнал, обра55 вуемый импульсами прямоугольной формы или полупериодами синусоидального колебания, а в качестве модулирующей функции — различные виды так называемых меандровых функций, принимающих два значения: +1 и -1.

Недостаток указанного способа эа= ключается в том, что спектральные составляющие помехи на частотах кратных частоте модулирующего сигнала не подавляются, поскольку при перемножении такой помехи на знаковую функцию модулирующего сигнала в результирующем сигнале появляются комбинационные частоты, попадающие в полосу пропускания фильтра-интегратора.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности измерений.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу геоэлектроразведки, заключающемуся в возбуждении электромагнитного поля в виде последовательности идентичных импульсов, модулированной сигналом выбранного вида, и в корреляционном приеме сигнала, в качестве модулирующего сигнала используют функцию Уолша, частота которой равна удвоенной частоте регулярной периодической помехи, На фигурах показана последовательность операций возбуждения и приема и вид сигналов, соответствующих каждой операции.

На фиг.1 представлена регулярная электромагнитная помеха синусоидальное колебание частотой, на фиг.2 и 3 возбуждаемый сигнал, на фиг.4 — форма импульса возбуждения, на фиг.5 — модулирующий сигнал, на фиг.б — дискретный спектр Фурье возбуждаемого сигнала.

Вид регулярной помехи типичен для помех, связанных с действием промышленных силовых электроагрегатов. В питающей линии, начиная с некоторого момента времени t =О, возбуждают электромагнитное поле. Возбуждаемый сигнал (фиг.2) формируют в виде последовательности (фиг.3), состоящей из идентичных импульсов произвольной формы (фиг.4) и модулированной сигналом, заданным в виде функции

Уолша (фиг.5).

В тех случаях, когда распространение электромагнитного поля в геоэлектрическом разрезе не сопровождается частотно-зависимыми процессами, регистрируемый в приемной линии полезный сигнал с точностью до пос— тоянного множителя совпадает с возбуждаемым сигналом. Суммарный сигнал (полезный сигнал + помеха) кор1105843

<Р(р = ®-й(, 2>

П(ъ ) = sin — Ki

55 релируют с возбуждаемым сигналом, что аналогично действию линейного дискретногб фильтра, частотная характеристика которого есть комплексно-сопряженный спектр возбуждаемого 5 сигнала. Если частота помехи не совпадает с частотой модулирующего сигнала, то помеха полностью подавляется и откоррелированный сигнал (или сигнал на выходе фильтра) представляет (с точностью до постоянного множителя) функцию автокорреляции полезного сигнала.

Математическая запись рассмотренных операций в терминах дискретного анализа, применяемого при описании систем цифровой регистрации полезных сигналов, имеет вид:

II(i)=sin " 11,,- регулярная лен риодическая помеха, огибающая которой есть синусоида (фиг.1).

N=T/est, где Т вЂ” время возбуждения и регистрации; at — шаг дискретизации; ОНЫМ-1. N выбирается таким образом, чтобы выполнялось условие

N=2, где и — целое положительное число. Частоте f помехи соответствует дискретная частота lj,.

a(i) — дискретный сигнал, которому соответствует непрерывный импульс (фиг.4), а(i) содержит N отсчетов, которые выбираются таким

I образом, чтобы И=2 где и — целое положительное число. p (i) — дискретная последователь- 35 ность, состоящая из М=2 идентичных импульсов, огибающей дискретной последовательности cP(i) является кривая (фиг.3).

W(p,i) — функция Уолша, частота 40 которой равна р, огибающая ее есть линия (фиг.5).

Тогда дискретный (или цифровой) сиг-. нал, огибающей которого является возбуждаемый в питающей линии сигнал, 45 изображенный на фиг.2, можно записать ) в виде

Дискретный спектр Фурье последовательности V (Р,ъ) можно записать в виде

) кр -„—,Ьнй р1 RC iql, сто где Н (с,р) — спектральное преобразование от Р(р. ) в базисе функций Уолша или спектр Уолша (к.g) — япро

Фурье. определяемое соотношением

1 Н-1 .2л .

R(<,q )- — N ъ(1,)е " (3) где Я,6(0,Й 11; КЮ(Д,Ц- 1, Ядро Фурье для случая М =8 приведено на фиг.б, где крестиками отмечены только те его элементы, которые отличны от нуля. Из фиг.б видно, что в каждой строке-матрицы 1 (к,с ) число элементов, отличных от нуля, меньше и и зависит от номера с строки. Спектр Уолша Н (с p)

-от модулированной последователь йости содержит N отличных от нуля отсчетов.

Отмеченные свойства ядра Фурье и спектра Уолша от модулированной дискретной последовательности N(i,ð) опиеделяют основное свойство спектра Фуpbe S (x>q) от этой последовательности. а именно: спектр S (к,р) имеет

L4 N отличных от нуля значений распре2 деление нулевых и ненулевых значений

Q(к,р) такое же, как в строке р матрицы ядра Фурье R(p,п) повторенной N раз, где Р6Я,М-1) ц qQfg М-1) Отмеченное свойство дискретного спектра Фурье от модулированных пос-< ледовательностей используется в способе: если известен спектральный состав помехи, то полезный сигнал формируется в виде последовательности (1) таким образом, чтобы максимум спектра возбуждаемого сигнала находился на частоте, которой соответствует нулевое значение спектра помехи.. Коррелируя далее принимаемый сигнал с возбуждаемой последовательностью, т.е. пропуская принимаемый сигнал через дискретный фильтр с частотной характеристикой S(k,р) можно полностью

Р подавить регулярную помеху.

В том сл;чае, когда существует регулярная периодическая помеха ее дискретный спектр Фурье содержи . лишь один отличный от нуля отсчет на частоте . Следовательно, если ( выбрать частоту р модулирующего сигнала (функция Уолша) W(p i) таким образом, чтобы спектр S(k,ð) возбуж даемой последовательности не имел

1105843 значащих Отсчетов на частоте 1тр то в откоррелированном сигнале (сигнал на выходе фильтра) помеха (4) полностью подавляется. Поскольку распределение нулевых и ненулевых 5 значений S(k,p) такое же, как в строке р матрицы ядра Фурье, то как видно из фиг.6, нулевое значение спектра S (k,ð) на частоте 1 обеспечивается,если р=21, т.е. частота модулирующей функции Уолша равна удвоенной частоте регулярной периодической помехи. Следует помнить при этом, что равенство p=21 справедливо в плане арифметических действий на конечных интервалах, т.е.

Р=(2 1), где (21) означает значение р по модулю N. Например, для случая, приведенного на фиг.2 (К =

=16), при =9, получаем; 20

Р = (2x9) =2.

Частным случаем рассмотренного способа является формирование последовательности возбуждаемых идентичных импульсов в виде импульсов —.. ;эугольной формы. В этом случае О,-ь)

1 и (р,i) =%(р, ), т. е. возбуждаемое электромагнитное поле представляет собой функцию Уолша с частотой р. Рассмотренная модификация способа имеет то основное преимущество, что ее аппаратурная реализация осуществляется технически наиболее просто.

Использование предлагаемого способа в сравнений с прототипом обеспечивает повышение эффективности геоэлектрических исследований, что достигается за счет подавления регулярных периодических помех, для которых указанный способ есть способ построения селективных фильтров с высокой избирательностью, кроме того, реализация рассмотренного способа не требует применения новых, в сравнении с прототипом,. устройств.

1105843

Составитель Л. Воскобойников

Редактор Н. Швыдкая Техред А. Бабинец Корректор I ° . Peu e rHHK

Заказ 5596/36 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

<Рн гиап ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,