Устройство для геоэлектроразведки

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190778 (21) 2647016/18-25 (5 I ) М.

С 01 V 3/10 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 3007.81. Бюллетень Йо 28 (ÇÇ) УДЫ 550.837 (088. 8) Дата опубликования описания 300781 (72) Авторы изобретения

A.A.Bàêóëüñêèé, A.Â.Æóê, Л.Я.Мизюк и М.И.Цема

Физико-механический институт АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к геоэлектрораэведке рудных месторождений н может применяться для идентификации сигналов, представляющих собой суперпоэицию компонент одного класса.

Известны устройства для геоэлектрораэведки, основанные на стробировании полезного сигнала и измерении полученных импульсов, содержащие датчик, входной ключ, стробирующий блок, блок управления и регистратор импульсов (1).

Общими недостатками таких уст" ройств являются низкая разрешающая способность, а также низкая производительность, связанная с необходимостью проведения большого количества дополнительных вычислений и пост роений методом палетки.

Известно также устройство, содержащее в измерительной части магнитный датчик, измерительный канал, аналого-цифровои преобразователь, вычислительное устройство, регистратор, блок синхронизации и управления и датчик опорного сигнала (2).

Однако разрешающая способность измерений, выполняемых этим устройством, невысока.

Известно также устройство для индуктивной электрораэведки, содержащее в измерительной части магнит5 ный индукционный датчик, входной ключ, согласованный фильтр, стробнруюЮй ключ, интегратор и регистрирующее устройство. С помощью этого устройства удается снизить влияние

10 флюктуационных и когерентных помех от поверхностных отложений за счет введения в него фильтра, согласованного по форме с откликом исследуемого геологического объекта (3).

Недостатками данного устройства являются низкая разрешающая способность при разделении сигналов от рудных тел, особенно в районах со сложным геоэлектрическим разрезом, обусловленная тем, что согласованный фильтр не позволяет разделять сигналы одинаковой .структуры, а также низкая производительность и многоканальность в его выполнении.

25 . Цель изобретения — повышение производительности геологоразведочных работ и разрешающей способности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, со851305 держащее последовательно соединенные приемный датчик, входной ключ, согласованный фильтр, умножитель, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, регистратор, а также датчик опорного сигнала и схему управления, соединенную со входным ключом, вычислительным устройством и аналого-цифровым преобразователем, введен формирователь экспоненциально-возрастающего напряжения, включенный между схемой управления и умножителем, а датчик опорного сигнала подключен ко второму сигнальному входу вычислительного ,устройства. При этом вычислительное устройство содержит последовательно соединенные прямой анализатор Фурье, блок деления и обратный анализатор

Фурье, вход прямого анализатора

Фурье соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, выход обратного анализатора Фурье - с регистратором, а два входа блока делениясо схемой управления и датчиком опорного сигнала соответственно.

На фиг. 1 изображена структурная cxeMcf предлагаемого устрой TBB; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит индукционный датчик 1, входной ключ 2,,согласованный фильтр 3, умножитель 4, формирователь 5 экспоненциально-возрастающего напряжения, аналого-цифровой преобразователь 6, вычислительное устройство 7, прямой анализатор Фурье

8, блок 9 деления, датчик 10 опорного сигнала, обратный анализатор

Фурье 11, схему 12 управления и регистратор 13.

Принцип действия устройства для геоэлектроразведки основан на разложении на составляющие компоненты сигнала-отклика (переходного процесса) по аномальному параметру. При этом предполагается наличие в сигнале суперпозиции компонент одинаковых по структуре с полезным сигналом от рудной аномалии, так как флюктуационные и когерентные помехи подавляются согласованным фильтром, который максимизирует соотношение сигнал/помеха лишь по отношению к случайным флюктуационным и когерентным помехам, не изменяя природы самих сигналов, а внося лишь, искажение, состоящее в неравномерном их усилении.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал переходного процесса е (t), осложненный помехами (фиг. 2 а) с выхода приемного датчика 1, посредством ключа 2 подается на вход фильтра 3, который ослабляет влияние флюктуационных и когерентных помех (фиг. 2 б) и подается на один из входов умножителя 4, на второй вход (3) которого подается экспоненциальновозрастающее напряжение (фиг. 2 в) с выхода формирователя 5, причем момент отпирания ключа 2 и начало формирования напряжения U = exp (х) формирователем 5 определяются сигналами первого н второго выходов схемы 12 управления. Перемноженный сигнал е (t) ° exp (х) (фиг. 2 r) с выхода умножителя 4 подается на вход аналого-цифрового преобразователя 6, который осуществляет квантование поступающего сигнала через экспоненциально-возрастающие моменты времени, запускаясь тактирующими импульсами (фиг. 2 д) с третьего выхода схемы 12 управления, что обеспечивает максимальный съем и формации с наиболее информативного начального участка переходного процесса. Отсчеты преобразователя подаются на ана20 лизатор Фурье 8, который эа время

1 вычисляет коэффициенты Фурье исследуемого процесса, например, методом быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Затем импульс (фиг. 2 е) с чет25 вертого выхода схемы 12 запускает блок 9, в котором осуществляется деление текущего спектра на спектр

Фурье опорного сигнала, хранящегося оперативном запоминающем устрой )стве датчика 10 и производится передача результата деления в регистры обратного анализатора 11, который производит операцию обратного преобразования Фурье. За время, равное удвоенно чу времени вычисления коэффициентов Фурье, и время, требуемое для выполнения операции деления спектров (С ), определяется обобщенный спектр переходного процесса (фиг. 2 ж) по аномальному параметру.

Полученный спектр выводится на регистратор 13, в качестве которого может быть применен осциллограф, цифропечатающее устройство или самописец.

Сигнал e(t) на выходе фильтра можно представить в виде е()=1и х(а е)+р„,й(ж„„ь) i...+pÄÄ(wÄÄt),() где Е ф1) — детерминированная, ин50 т тегрируемая в квадрате функция, определяющая структуру как полезного сигнала, так и помехи;

Рс1P„, - Мкп1 С Иm."ф „ампли

55 тудййе коэффициенты и информационные параметры сигнала и помех.

Для аномалий в виде проводящего шара функция Z (at) может быть записана

ОО

Е(сС )=бсср,Е. ехр(-(em) t), О

m=1 тогда выражение (1) е(е) =Е р„Z(oc„t)

4=

851305 согласно интегрального уравнения

Лапласа е(С)= у,(о с)ц(г ), е7., (4) где U(ef) — обобщенный спектр суммар« ного сигнала e(t)- по аномальному параметруа(.

Выражение (4) преобразуется в уравнении типа свертки

Е (х) = f U (y) Z (х-y) dy = U (x)+ Z (X) х е В (5) причем

Е (х) = е (ехр (х) ехр (х)

U (х) = U (ехр (-x)j

Z (х) = Z (ехр (х) ) ехр (х)

Поэтому согласно выражению (5) сигнал е (t) разлагается на составляющие компоненты в виде

U(х) = Р (F(Е(х) /F $2 (x)) ), (6) где F — оператор преобразования Фурье;

U (x) =U () exp (x) — спектр сигнала 20

e(t); х=-.бп (с(} — параметр.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить на выходе обобщенный спектр исследуемого Q5 процесса по аномальному параметру

6f.. В устройстве решена задача повышения разрешающей способности, причем интерпретация данных в нем осуществляется автоматически в виде обобщенного спектра аномального параметра, что, в свою очередь, обеспечивает аперативность обработки результатов измерений.

В предлагаемом устройстве разложение сигнала на составляющие компоненты представляется в вице обобщенного спектра, который определяется за одно измерение, что обеспечивает повышение производительности, Кроме того, устройство выполнено 40 одноканальным, а его применение ие требует знания априорной информации о величине аномального параметра.

Формула изобретения

1. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее последовательно соединенные приемный датчик, входной ключ, согласованный фильтр, умножитель, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, регистратор, а также датчик опорного сигнала и схему управления, соединенную со входньм ключом, вычислительным устройством и аналого-цифровым преобразователем, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и производительности измерений, в него между схемой управления и умножителем включен формирователь экспоненциально-возрастающего напряжения, а датчик опорного сигнала подключен ко второму сигнальному входу вычислительного устройства.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вычислительное устройство содержит последовательно соединенные прямой анализатор Фурье, блок деления и обратный анализатор Фурье, вход прямого анализатора. Фурье соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход обратного анализатора Фурье с регистратором, а два других входа блока деления — co схемой управления и датчиком опорного сигнала соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Руководство по применению метода переходных процессов в рудной геофизике. Под ред. Ф.И. Каменецкого.

Л., Недра, 1976, с. 53-67 °

2. Патент Канады Р 1007297, кл. 324-7, опублик. 1977.

3, Авторское свидетельство СССР

М 379903, кл. 6 01 Ч 3/12, 1973 (прототип).

851305

Закаэ ь347/64

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Воскобойников

Редактор М. Митровка Техред И.Астолош Корректор М. Демчик