Способ локализации подповерхностных аномалий и устройство для его осуществления

СОК)З СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51680 А 9) ( 51)5 6 01 Ч 3/1 ехники и электроники охлов и В. пределениных радио ЭР - 1979ения - повышенйе точнности,Изобрет более конкре масс или объ волновыхспо хностных диз СУДАРСТВЕННЫИ КОМИГЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ И ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Чжань Л.У. и др, Ористик подповерхностных объектов, - ТИИс, 18-29.Р;Ое 9 эцоце Р., ТЬезцЬыгасе габаг изп 9гаатеб Ьу Юге апеп 1986, ЧОЕ, й 6, р. 805(54) СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ АНОМАЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Е ГО ОСУЩЕ СТВЛЕ НИЯ(57) Изобретение относится к геофизике, э более конкретно - к обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радио- волновых способов обнаружения подповер- . хностных диэлектрических аномалий. Цель изобретения - повышение точности и информативности. Указанная цель достигается тем, что.предварительно помещают однопроводную линию над исследуемой средой в отсутствие подповерхностных аномалий. Возбуждают электромагнитную линейно-частотно-модулированную волну дециметрового диапазона. Осуществляю прием прямой и обратной составляющих ние относится к геофизике. а тно - к обнаружению скрытых ктов с использованием радиособов обнаружения подповерлектрических аномалий. волны на обоих концах линии. Выполняют перемножение отраженных сигналов с опорными. Выделяют и запоминают шумо-.вой низкочастотный сигнал на разностной частоте. а затем располагают линию над исслсдуемым участком среды и повторяют операции. Из полученных низкочастотных сигналов нэ разностной частоте вычитают шумовые сигналы, Если результирующий сигнал является периодической низкочастотной функцией, то определяют частоту сигнала и вычисляют параметры аномалии.Устройство содержит генератор, однопроводную линию, направленный ответвитель.Согласующее устройство, первый и второй блоки перемножения с опорным сигналом, первое и второе согласующие устройства, переключагель. блок памяти, вычитающее о устройство волоки спектрального анализа, сравнения, вычисления координат и индикации. Повышение точности и информативности обеспечивается использованием зондирующей линейно-частотно-модулированной волны дециметрового диапазона, и приемом сигнала прямой и обратной составляющих рассеянной аномалией волны на обоих концах лйнии, а также перемножением отраженных оигналов с опорными, что позволяет уменьшить влияние негладких границ, неровностей нэ границах раздела . О сред на соотношение сигналйнум, 2 с.п. ф- СО лы, 1 ил. С) На чертеже представлена блустройства.Устройство содержит ЛЧМ-генератор 1, направленный Ответвитель 2, согласующее устройство 3, однопроводную линию (ОПЛ) 4, расположенную параллельно поверхно. сти эондируемой среды 5, включающей под поверхностную аномалию - неоднородность б, первый блок 7 перемножения, согласующее устройство 8, второй блок 9 перемножения, переключатель 10, блок 11 памяти, вычитающее устройство 12, блок 13 спект рального анализа, блок 14 срайнения, блок 15 вычисления координат,блок 16 индикации.Способ реализуют следующим путем, Предварительно помещают однопро водную линию (ОПЛ) 4 над исследуемой средой в отсутствии подповерхностных аномалий, Возбуждаот электромагнитную линейно-частотно-модулированную 1 ЛЧМ) волнудециметровогодиапаэона, Осуществ ляют прием прямой и обратной составляющих рассеянной волны на обоих концах ОПЛ 4, Выполняют перемножение отраженных сигналов на разностной частоте.Затем располагают ОГ 1 Л 4 над исследу емым участком среды и повторяют операции возбуждения, приема и последующей обработки гигналов от исследуемой среды. Из вновь полученных низкочастотных сигналов на разностной частоте вычитают шу мовые сигналь, полученные в отсутствии подповерхностных аномалий.Если результирующий разностный сигнал представляет спбпЙ случайную функцио, то ОПЛ 4 Оремещают в следующую 35 точку измерения, повторяют операции передачи, приема и обработки сигналов.Если результируюврий сигнал является периодической низко дстотной функцией, то определяют параметры сигнала и вычис ляют глубину 7 аномалии и расстояние Ь от начала линир до аномалии:а = Г(- ТЧ(2 ЛЕ(2-тЧ,г Е1 фЧ(2где ГН ), ЕН - частота разностных сигнаО) (О)лов, сфорлированных соответственно обратной и прямой составляющими отраженного аномалией сигнала; ЛГ - девиация частоты; Т - период модуляции; Ч = скорость волны в линии, образованной Од нопроводной линией и средой; г- суммарная задержка сигнала;- длина линии,В процессе реализации способа от ЛЧМ генератора подают в направленный ответвитель 2, где сигнал разделяется на две со ставляющие: опорный сигнал и зондирующий сигнал. Зондирующий сигнал, поступивший через согласующее устройство 3 в ОПЛ 4, расположенную параллельно поверхности зондирующей среды 5, испытывает отражения неоднпродФ ностями линии передачи, в том числе;: подповерхностной неоднородностью 6. 8 результате ОПЛ 4 индуцируется сигнал, его разделяют нв две составляющие, Одна распространяется к началу ОПЛ 4, другая - к концу, и Образуют соответственно обратную и прямую составляющие рассеянного сигнала, Обратная составляющая после прохождения согласующего устройства 3 и направленного ответвителя 2 перемножается в блоке 7 с опорным сигналом. Прямая составляющая после прохождения второго согласующего устройства 8 в блоке 9 также перемножается с опорным сигналом, прошедшим через линию без рассеяния на ано. малии. В результате перемножения в блоках 7 и 9 получают сигнал разьостной частоты, КОторЫй ЧЕРЕЗ ПЕрЕКЛЮчатЕЛЬ 1 О ПОдаЮт В блок 11 памяти и на ОДин иэ входов вычитд ющего устройства 12. Сигнал из блока памяти. записанный в случае, когда подповерхностная аномалия отсутсгвует, также подаот в блок 12, Образующийся сигнал в блоке 13 подвергают спектральному анализу, Если первая спектральная гармоника выращена отчетливо, то в блоке 14 регистрируот наличие подповерхностной аномалии, Информацию о частоте разностного сигнала подаот в блок 15 и блок 16,Экспериментальные измерения проводились при следующих параметрах Ь Е = Ек - Ев; Гв - начальная частота - Ев = 600 МГц, конечная частота .- Е, =. 1200 МГц, 1 = 1,2 м, ЛО = 1.0-5,0 см, В качестве согласующих элементов использовались металлические конические рупоры с диаметром раскрыва 0,35 м и длиной 0,7 м. В качестве ЛЧМ генератора применялся генератор качающейся частоты серийного прибора Р 4-11, Приемный канал использовался для выработки сигналов, аналогичных полученным с выходов смесителей 3 и 9 после фильтрации низких частот, Спектральный анализ осуществлялся с помощью прибора С 1-54, а также после преобразования Фурье на ПК Ч 1-20 Ч 1 ОЕОТО 1 ч), выполняющем в данной установке также функции блока памяти для регистрации в цифровой форме обрабатываемых сигналов и для вычисления координат аномали. Сигналы регистрировались потенциометром ГДП, В качестве зондируемой среды был выбран сухой песчанный грунт, который помешался в деревянную кювету размером 120 х 30 х 25,Расчитанное по результатам измерений расстояние 1 составило 17,0 см, в то время как реально аномалия располагалась на расстоянии порядка 20 см. Относительная па 1651680грешность составила 15 ф абсолютная З,О см.Формула изобретения1, Способ локализации подповерхностных аномалий. при отором пропускают 5 зондирующий сигнал по однопроводной пинии, расположенной в воздухе параллельно границе раздела с зондирующей средой на ззданномрасетоянии, определяют местонахождение в среде диэлектриче ской аномалии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и информативности, предварительно помещают однопроводную линию над средой, заведомо не имеющей подповерхностных аномалий, 15 возбуждают электромагнитную линейно-частотно-модулированную волну дециметрового диапазона, осуществляют прием прямой и обратной составляющих рассеянной волны на обоих концах линии, выполня ют перемножение отраженных сигналов с опорными, после чего выделяют и запоминают цумовой низкочастотный сигнал на разностной частоте. а затем располагают линию и нзд исследуемым участком среды и 25 повторяют операции возбуждения, приема и последующей обработки сигналов от исследуемой среды, после чего иэ вновь полученных низкочастотных сигналов нз разностной частоте вычитают шумовые сиг нзлы, полученные в отсутствие подповерхностных аномалий, если результирующий разностный сигнал представляет собой случайную функцию, то линию перемещают в следующую точку измерения, повторяю 35 операции передачи, приема, обработки сигналов, если результирующий сигнал является периодической низкочастотной функцией, то определяют параметры сигнала и вычисляют глубину 7 аномалии и рас стояние Ь до аномалии:Ъ- Рг-) Т И 2 У-Ч 2-4,в Е(.) Т Ч(2 ЛГ - 2 з.где Г(-), Г(-)( ) - частоты разностных сигма.,(о)лов, сформированных соответственно об ратной и прямой составляющими отраженного зномалией сигнала: Ю - девиация частоты: Т - период модуляции; Ч - скорость волны в линии, образованной однопроводной линией и средой; г - суммарная задержка сигнала; - длина линии,2. Устройство для локализации подповерхностных аномалий, содержащее генератор, однопроводную пинию, расположенную в воздухе параллельно границе раздела с зондируемой средой, приемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что содержит направленный ответвитель, согласующее устройство. первый и второй блоки перемножения с опорным сигналом, первое и второе согласующие устройства. переклю-. чатель. блок памяти, вычитающее устройство, блоки спектрального анализа, сравнения, вычисления координат и индикации, в качестве генератора используется генератор линейно-частотно-модулированной волны дециметрового диапа"она, при этом выход генератора соединен с входом наг 1 равенного ответвителя, одно выходное плечо которого через согласующую линию соединено с концом однопроводной линии, другое зь;аднсе плечо соединено с входом первого блока перемножения, второй конец одноп разов ой линии через вгорое согласующее устройство соединен с входом второго блока ерсмн женил, выходы блоков перемножения соединены с входами переключателя, выход которого ссединен с входом блока памяти и с первым входом вычитзющего устройства, второй вход которого соединен с выходом блока памяти. а выход через послецпвлтльно соединенные блоки спектрального зъ.лиза, сравнения, вычисления координат сопдинсн с входом блока инд кации.1651680 ан акт эводстеенно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина, 101 а 2817 ВНИИПИ Гос Составитель В.ПопадькоТехред М,Моргентал Корректор С.Черни Тираж 203 Подписноеенного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Моеква, Ж, Раушская нвб., 4/5