Устройство для определения подповерхностной структуры слоистых земных покровов

,801562 83 Ц 1)5 С 01 7 3/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДПОВЕРХНОСТНОЙ СТРУКТУР 11 СЛОИСТЫХЗЕМНЫХ ПОКРОВОВ(57) Изобретение относится к геофизике и может быть использовано длядистанционного исследования поверхИзобретение относится к геофизикеи может использоваться для дистанционного исследования поверхности Земли и подповерхностной структуры пород,например торфяных месторождений,песчаных грунтов, а также для повышения безаварийности движения транс-портных средств в труднопроходимыхусловиях и при ограниченной видимости.Цель изобретения - повышение эффективности определения подповерхностной структуры слоистых земных покровов за счет компенсации сигналовпомех, приходящих с двух разнесенныхв пространстве антенн,На фиг.представлена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства; на фиг. 2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу,ности Земли и подповерхностной структуры пород, например, торфяных месторождений, песчаных грунтов, а такжедля повышения безаварийности движениятранспортных средств в трудно прохо-димых условиях и при ограниченной.видимости. Цель изобретения - повьппение эффективности определения подповерхностной структуры слоистых земныхпокровов Достижение цели обеспечивается благодаря компенсации сигналовпомех, приходящих с двух разнесенныхв пространстве антеннУстройство содержит генератор тактовых импульсов,делитель частоты, линию задержки,генератор видеоимпульсов, два переключателя прием-передача, две антенны, приемный блок, индикатор. 2 пл. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 видеоимнульсов, первый переключатель 3 прием- передача, первый блок 4 вычитания, вторую линию 5 задержки, второй блок 6 вычитания, стробоскопический смеси- тель 7, усилитель-расширитель 8, Фильтр 9 нижних частот, двухполупериодный детектор 10 с фильтром, третью линию 11 задержки, первый компаратор .12, четвертую линию 13 задержки, второй компаратор 14, индикатор 15, блок 16 сравнения и формирователь 17 стробимпульсов.Устройство содержит также первую линию 18 задержки, соединенную с генератором 19 пилообразного напряже ния, делитель 20 частоты, первую ко 1562883аксиальную линию 21 задержки и первуюантенну 22, второй переключатель 23прием-передача, вторую коаксиальнуюлинию 24 задержки и вторую антенну 25.При этом последовательно соединеныпервый переключатель 3 прием-передача, первая коаксиальная линия 21 задержки, первая антенна 22, а такжегенератор 2 видеоимпульсов, второйпереключатель 23 прием-передача, втоая коаксиальная линия 24 задержки,торая антенна 25. Второй переключатель 23 прием -передача соединен сблоком 4 вычитания, выход которогоподключен к второму блоку б вычитания, Генератор 1 тактовых импульсовсоединен с первой линией 18 задержки,генератор 19 пилообразного напряжеНия - с блоком 16 сравнения. Выход 201 етектора 10 с Фильтром соединен спервым входом первого компаратора 12,выход которого подключен к второмувходу второго компаратора 14. Генератор 1 тактовых импульсов соединен 25через делитель 20 частоты с индикатором 15, выход Формирователя 17 стробймпульсов - с управляющим входомстробоскопического смесителя 7,Устройство работает следующим образом.Генератор 1 тактовых импульсов,работающий в автоколебательном режиме, Формирует импульсы синхронизации,поступающие на запуск генератора 2видеоимпульсов, делителя 20 частотыи через первую линию 18 задержки.(сзадержкой на время распространениясигналов в первой 21 и второй 24коаксиальных линиях задержки) на запуск генератора 19 пилообразного йап 40ряжения. Видеоимпульсы генератора 2через переключатели 3 и 23 прием-передача, первую 21 и вторую 24 коаксиальные линии задержки возбуждают антенны 22 и 25, в результате чего Фор 45мируется зондирующий сигнал. Напряжение с выхода генератора 19 пилообразного напряжения поступает на первыйвход блока 16 сравнения, на второйвход которого подается пилообразноенапряжение развертки индикатора 15,вход запуска которого соединен с выходом делителя 20 частоты. В результате сравнения указанных напряженийна выходе блока 16 сравнения Формируются сигналы, запускающие Формирователь 17 стробимпульсов, вырабатывающий стробирующие импульсы, задержан где Я 1Я (Е)Я ы" сигнал на выходе первойантенны 22, если импульсизлучен также первой антенной;сигнал на выходе первойантенны 22, если импульсизлучен второй антенной 25;- сигнал на выходе второйантенны, если импульсизлучен второй антенной;сигнал на выходе второйантеннь 25, если импульсизлучен первой антенной 22. ные относительно импульсов запуска генератора 19 пилообразного напряжения на время, пропорциональное текущему значению пилообразного напряжения индикатора 15. Сигналы, отраженные от границ зондируемой среды и неоднородностей, содержащихся в ней, принимаются антеннами 22 и 25 (фиг. 2 а и б) и через первую 21 и вторую 24 коаксиальные линии задержки и переключатели 3 и 23 прием-передача поступают на входы блока 4 вычитания. Каждый из поступающих,на входы блока 4 вычитания сигналов представляет собой аддитивную смесь отраженных сигналов и переотражений от антенны, концов и внутренних неоднород" ностей коаксиальных линий 21 и 24 задержки, переключателей 3 и 23 прием-передача. Напряжение, поступающее с переключателя 23 прием-передача, вычитается из напряжения, поступающего с переключателя 3 прием-передача, в результате чего на выходе блока 4 вычитания формируется напряжение, соответствующее сигналам, отраженным от границ зондируемой среды и неоднородностей в ней.Сигнал на выходе блока 4 вычитания равенц(е) = Я,- Я,(".), (1) где Яд (й)и Я (С) - сигналы на выходе первой 22 и второй 25 антенн соответственно.Яд,(С) = Я(Е) + Я (Е) - (диаграмма а); (2)ЯдИ) = Я + Я,г - (диаграмма б),(5) Таким образом, на выходе блока 4вычитания получают 11(Е) = Б- Б(Г+2 б) - (диаг(6) рамма в) . На выходе блока 4 вычитания появляются два противофаэных сигнала т.е. информативный сигнал раСщепляется. С выхода блока 4 вычитания сигнал подается через вторую линию 5 задержки на второй вход второго блока 6 вычитания, а также непосредственно на его первый вход. Линия 5 задержки осуществляет задержку сигнала на время 2лНа диаграмме г масштаб по оси времени в два раза больше., чем на диаграммах а, б, в, На выходе второго блока б вычитания имеется сигнал (фиг, 2 г), который подается на вход стробоскопического смесителя 7, на управляющий вход которого подаются стробимпульсы с выхода формирователя 17 стробимпульсов. В результате стробоскопического преобразования сигнала на выходе усилителя-расширителя 8 Сигналы излучаются антеннами одновременно в момент с О.Пусть первая антенна 22 расположе на ближе к среде, чем вторая 25, на расстоянии Й вдоль направления излучения. Тогда выделяется ступенчатое напряжение,соответствующее масштабно-преобразованному напряжению сигнала, отраженного от границ среды и неоднороднос 5тей в неи, 11 изкочастотное напряжение,снимаемое с выхода усилителя-расширителя 8, сглаживается фильтром 9 нижних частот и подается на вход двухполупериодного детектора 10 с фильтром, являющийся входом блока обработки сигналов.Для входного импульса в виде отрезка синусоидального колебания длительностью один период (фиг. 2 г) сигнал на выходе двухиолупериодного детектора 10 с фильтром. однополярный сдлительностью, равной длительностиисходного импульса (фиг. 2 д). Иасштаб20 по оси времени для диаграмм д,е,ж всилу стробоскопического преобразования является трансформированным и несовпадает с масштабом реального времени, Все эпюры (фиг. 2) сведены на25 одном графике для наглядности.Сигнал с выхода двухполупериодногодетектора 10 с фильтром (фиг. 2 д)поступает на первый вход первого компаратора 12, а также через третью линию 11 задержки, осуществляющую задержку на время 22 - на второй входпервого компаратора 12,Первый компаратор 12 работает следующим образом.Если сигнал на втором входе большесигнала на первом входе, то сигналпо второму входу проходит на выходкомпаратора 12,(фиг, 2 е). С выходапервого компаратора 12 сигнал посту 40 пает через четвертую линию 13 задержки, осуществляющую задержку сигналална время 2 с, на первый вход второгокомпаратора 14, а также непосредственно .на его второй вход, С выхода45 второго компаратора 14, являющегосявыходом блока обработки сигналов,сигнал, представляющий собой преобразованный одиночный отклик от неоднородностей (фиг, 2 ж), поступает на ин-.50 дикатор 15.Таким образом, устройство устраняет двойственность сигнала, возникающую вследствие разноса антенн 22 и125 вдоль направления прихода отражен 55 нои ВолныВ предлагаемом устройстве антенно-фидерные тракты обеих антенн находятся в одинаковых условиях, поэтомуизменение параметров внешней среды, 1562883з частности температуры, не сказывается иа компенсации переотражений Формула изобретенияУст рой ство для определения подпо 5 верхностной структуры слоистых земных покровов, содержащее последоватЕльно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор видеоимпульсбв, первый переключатель прием"передача, первую коаксиальную линию задержки, первую антенну, а также приемный блок и индикатор, причем выход генератора тактовых импульсов соединен через делитель частоты с входом запуска развертки индикатора, а выход первого переключателя прием- передача соединен с первым входом приемного блока, второй вход приемно го блока через первую линию задержки соединен с генератором тактовых импульсов, третий вход приемного блока соединен с выходом блока разверт- ки индикатора, при этом приемный блок 25 содержит последовательно соединенные стробоскопический смеситель, усилитель-расширитель и фильтр нижжх частот, генератор пилообразного напряжения, подключенный к первому входу ЗО блока сравнения, соединенного выходом с входом формирователя стробимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом стробоскопического смесителя, первый блок вычитания, первый и второй входы которого, а также второй вход блока сравнения являются соответственно первым, четвертым и третьим входами приемного блока, вход генератора пилообразного напряжения является вторым входом приемного блока, а выход фильтра нижних частот явЛяется выходом приемного блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности определе-ния подповерхпостной структуры слоистых земных покровов эа сцет компенсации сигналов помех, приходящих с двухразнесенных в пространстве антенн, внего введены последовательно соединенные вторая линия задержки и второйблок вычитания, последовательно соединенные второй переключатель приемпередача, вторая коаксиальная линиязадержки и вторая антенна, а такжеблок обработки сигналов, вход которого соединен с выходом приемного блока, а выход соединен с входом индикатора, причем первый вход второго переключателя прием-передача соединенс выходом генератора видеоимпульсов,а выход второго переключателя приемпередача соединен с третьим входомприемного блока, вход второй линиизадержки соединен с вьнвдом первогоблока вычитания, а выход второгоблока вычитания соединен с входомстробоскопического смесителя, причемвыход первого блока вычитания соединен также с первым входом второгоблока вычитания, выход второй линиизадержки соединен с вторым входомвторого блока вычитания, при этомблок обработки сигналов содержитпоследовательно соединенные двухполупериодный детектор с фильтром, входкоторого является входом блока обработки сигналов, третью линию задержки, первый компаратор и четвертую линию задержки, второй компаратор, первый вход которого соединен с выходомчетвертой линии задержки, причем выход двухполупериодного детектора сфильтром соединен также с первым входом первого компаратора, а выход первого компаратора соединен с вторымвходом второго компаратора, выход которого является выходом блока обработки сигналов.. Васильев Составител Техред М.Х Ре Корректор Э. Лоичако р И.Шулл ака здательский комбинат "Патент", г. Узто агарина, 10 Производственн 64 Тираи 414 Подписное Ъ осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ ССС 113035, Москва, 3-35Раувская наб., д. 4/5