Измерительное устройство для геоэлектроразведки

(50 4 С 01 Ч 3/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Устройство относится к областигеоэлектроразведки и может быть использовано для исследования горизонтально-слоистых структур земной коры.Целью изобретения является повьппение эффективности работы. В устройство введены датчик и схема оценкиэлектромагнитной обстановки.При определении благоприятной помеховой обстановки вырабатывается сигнал разрешения на выдачу зондирующего сиг-.нала. 5 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительным устройствам для активнойгеоэлектрической разведки с использованием искусственно создаваемыхэлектромагнитных полей и может применяться для исследования горизонтально-слоистых структур земной корыпри выполнении электроразведочныхработ.Цель изобретения - повышение эффе 1 тивности работы измерительногоустройства для геоэлектроразведки вусловиях, неизвестных по своим спектральным свойствам, и изменяющихсяво времени гедмагнитных помех.На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства; на Фиг. 2-5 - временныедиаграммы,Устройство (Фиг. 1) содержит генератор 1 зондирующего сигнала., липию 2 задержки., блок 3 ключей,блок 4 весовой обработки, блок 5усреднения, первый блок 6 памяти,блок 7 вычисления коэффициента корреляции, первую схему 8 сравненияформирователь 9 импульсов, пиковыйдетектор 10, схему 11 блок 12 логарифмирования, накапливающий сумматор13, вторую схему 14 сравнения, коммутатор 15, регистратор 16 датчик17 электромагнитного поля, АЦП 18,демультиплексор 19, блок 20 управления, второй блок 21 памяти, анализа. -тор 22 спектра, делитель 23, сумма;ор 24, блок 25 извлечения квадратного корня, блок 26 вычисления вероятности ошибки различения сигналовтретью схему 27 сравнения, третийблок 28 памяти, схему 29 индикации,Предлагаемое устройство позволяетпроизводить оценку текущей помеховой остановки и выбирать благоприятные моменты пуска генератора зондирующего сигнала, этим обеспечиваетсявозможность работы измерительной части устройства только в то время,когда результаты измерения являются достоверными, что повышает эффективность его работы.Очевидно, что достоверность результатов каждого зондирования зависит от степени благоприятности помеховой обстановки с точки зрения наилучшего выделения полсзного сигнала.При благоприятной помеховой обстановке в каждом цикде зондирования происходит;:ак иле;ие сигналов толькос большими лесовюи коэффициентами,т.е. сигналов, наибОлее сходных сожидаемым опорным сигналом В связис этим в отличие от прототипа, гдекаждый шаг в цикле зондирования начинается в произвольный момент времени, в предлагаемом устройстве перед каждым включением генераторазондирующего сигнала производитсяоценка текущей помеховой обстановки.В зависимости от результатов этойоценки генератор зондирующего сигнала включается или его пуск откладывается на определенное время. В качестве критерия, по которому оценивается помеховая обстановка, используется вероятность ошибки резличения сигналов, характеризующих строение исследуемого геофизического разреза и свидетельствующих о наличииили отсутствии особенностей в строении изучаемой структуры. Такой особенностью является, например, тонкий слой с аномальными электрическими свойствами (повышенной или пониженной.электропроводностью). Приналичии такого слоя в исследуемойструктуре ожидаемый полезный сигналбудет Б при отсутствии - Бд(Т),Устройство работает следующимобразом,По управляющему сигналу, поступающему с выхода блока 20 управления1Уоткрывается выход 1 демультиплексора 19 и на вход анализатора 22 спектра с выхода АЦП 18 от датчика 17электромагнитного поля поступает реализация помехи п(С), к - номер реализации (интервал 0, ТД на фиг. 2),Второй выход демультиплексора 19 вэто время закрыт, и сигнал на входелинии 2 задержки отсутствует интервал 0, ТД на Фиг. 3. На выходе анализатора 22 спектра Формируются сиг-налы, соответствующие оценкам спектральной плотности помехи И(а;) наотдельных частотах сд, (1.=1,2, ,Ь)где 1, - количество анализируемых частот). Эти сигналы поступают на первый вход делителя 23, на второйвход которого одновременно с выходавторого блока 21 памяти поступаютсигналы, соответствующие значениямвесовой функции С(и;) 1/ 16 Б(и;) ьц;,где ЪБ(Я) = Б (ы ) - Б (а ),Б,(и,) и Б,(и,) - значения спектральных функций сигналов Б,(С) и Б(ь)на анализируемых частотах,Ьи;=Я;-У;. з 1330598интервал между соответствующими анализируемыми частотами.Значения весовой функции заносятся во второй блок 21 памяти перед5 началом эксперимента, Для каждой частоты ы на выходе делителя 23 формируются сигналы, соответствующиеС(сй;)отношениюв, которые накаплиЙ(й;) ваются в сумматоре 24, сигнал на выходе которого соответствует суммеС(и)- Сигнал с выхода сумматоЙ(й)ра 24 поступает на вход блока 25извлечения квадратного корня и далеена вход блока 26 вычисления вероятности ошибки различения, определяемой следующим соотношением:2где его(х) сДалее с выхода блока 26 сигнал заносится в блок 28 памяти, откуда он поступает на вход схемы 29 инди кации, которая позволяет визуали,зировать величину текущей вероятности ошибки различения сигналов. Одновременно сигнал с выхода блока 26 поступает на вход схемы 27 сравнения, где он сравнивается с заранее установленным уровнем 3 . Если сигнал на выходе блока 26 превышает пороговый уровень интервал Т Тна фиг, 4, то на выходе схемы 27 форми руется сигнал, поступающий на вход блока 20 управления, на выходе которого появляется управляющий сигнал. Этот сигнал, поступающий на вход демультиплексора 19, оставляет его первый выход открытым, а второй выход закрытым. После этого на вход анализатора 22 спектра в течение следующего интервала времени опять поступает реализация помехи и , (1) (интервал Т, Т 1 на фиг, 2), сигнал на вход линии 2 задержки в это время не поступает (интервал Т, Т 1 . Затем в блоках 21-26 повторяется оценка текущей вероятности ошибки правильного различения сигналов, соответствующее ей значение фиксируется в блоке 28 памяти, выводится на экран семы 29 индикации, а также сравнивается с порогом 8, в схеме 27 сравнения. Если вероятность ошибки превышает порог, управляющий сигна с выхода блока 20 управления посту.пает на вход демультиплексора 19, выход 1 которого при этом остается(открытым, а выход 2 закрытым, а оценка вероятности В повторяется для новой реализации помехи, Если сигнал на выходе блока 26 ниже порогового уровня (интервал Т, Т на фиг. 4), то на выходе схемы 27 срав-.нения появляется сигнал, поступающий на вход блока 20 управления, на выходе которого формируется управляющий сигнал, поступающий на вход демультиплексора 9 и генератора 1 зондирующего сигнала. Этот сигнал закрывает первый выход и открывает второй вход демультиплексора 19, а также включает генератор 1 зондирующего сигнала, Производится зондирование исследуемого геофизического разреза. На вход линии 2 через АЦП 18 поступает реализация сигнала отклика у (с) (интервал , Т , Тд,Гна фиг. 3, ш - номер реализации). В этом время сигнал на входе анализатора 22 спектра отсутствует (интервал Т, Т на фиг. 2). Сигнал отклика представляет собой смесь помехи и (;) и сигнала Б(Г.), являющегося сверткой зондирующего сигнала Б(С) с импульсной характеристикой средыж8(С), т.е. у,(С)=п,(С)+Б(Е-)д.=п+Б д(С), с выхода линии ,2 задержки сигналы поступают на вход блока 3 ключей и вторые входы блока 7 вычисления коэффициента корреляции, При этом сигнал на управляющем входе блока 3 отсутствует - ключи закрыты. На первый вход блока 7 вычисления коэффициента корреляции в этом время поступает опорный сигнал Б (с), образец которого заносится в блок 6 памяти перед началом эксперимента.Сигнал Б (С) представляет собой не.которое приближение к ожидаемому сигналу Б (Е), его весовой коэффициент считается равным 1. В блоке 7 вычисляется коэффициент корреляции опорного сигнала и реализации у , на выходе появляется сигнал, соответствующий величине коэффициента корреляции, определяемого формулойтз 8 :; ) у .+в)1 =1и1 ) - у,(с,+где Р - верхняя частота в спектрезондирующего сигнала",Т - длительность зондирующегосигнала,г - номер отсчета.С выхода блока 7 этот сигнал поступает на первый вход схемы 8 сравнения, на другой вход которой поступает зацанный положительный уровеньС , Если сигнал на выходе блока 7вычисления превьппает С, т.е. степень корреляции полученной смесиу (ь) с опорным сигналом велика, тс)1)на выходе схемы 8 сравнения появляется сигнал, поступающий на входформирователя 9 импульсов и ка входпикового детектора 10, Блоки 9 и 10предназначены соответственно дляфиксации момента достижения максимума коэффициента корреляции и, дляопределения его величины. Сигнал:с выхода блока 10 поступает на,входблока 4 весовой обработки, где производится вычисление весовых коэффициентов К.,пс формулеК,=1 ) )(Е) - ) у (с,)Бь(с,)1Г=(Сигнал с выхода блока 9 черезсхему И 11 поступает на управляющийвход блока 3 ключей, открывая их,Сигнал у (г:) с выходов линии 2 задержки поступает в блок 4 весовойобработки, где он умножается на соответствующие весовые коэффициенты,После этого происходит накопление и усреднение накопленного сигнала в блоке 5, на выходе которого - имеем сигнал видаХ К у (С)+8." К+1 где Т - количество накопленных реализаций на данный момент.Полученный усредненный сигнал заносится в блок 6 памяти, гце он служит спорным сигналом для следующей реализации, С выходов блока 6 полученный усредненный сигнал поступает на первые входы блока 7 вычисления коэффициепта корреляции. После. фиксац( ма)симальнсй Реличинь" коэффипиента ко)реляции в пиковом детекторе (О сигнал с его выходасигнала, поскольку заранее за счет предварительно оценки вероятности 40 ошибки различения полезного сигналаобеспечивается рассмотрение реализаций, наиболее близких к полезному сигналу, т.е. наименее искаженных 50 55 40 О 25 30 35 поступает на вход блока 12 логарифмирования, где максимальные величины коэффициента корреляции лсгарифмируются, а затем поступают на вход накапливающего сумматора 13. Полученное значение коэффициента корреляции сравнивается в схеме 14 сравнения с заданными границами Г, и Г При пересечении верхней границы Гй (интервал Т , Т 1 на фиг, 5) с выхода схемы 14 сигнал поступает на управляющий вход кс(мутатора 15 и на второй вход схемы И 11, закрывая ее и заканчивая эксперимент с полох(ительным результатом, Сигнал с выхода блока 6 через коммутатор 1.5 поступает в регистратор 16. При пересечении нижней границы Г сигнал с выхода схемы 14 сравнения поступает через схему И 11 только на управляющий вход блока 3 ключей, закрывая его и заканчивая эксперимент с отрицательньм результатом, так как качество сигнала по мере накопления не улучшается.Если ни одна из границ Г, и Г, не пересечена (интервал Т , Т Д на фиг. 3), сигнал с выхода схемы,14 поступает на вход блока 19 управления, сигнал ка выходе которого открывает первый выход и закрывает второй выход демультиплексора 19, т.е. цачинается анализ текущей помеховой обстановки перед следующим зондированием исследуемой геофизической структуры.Предлагаемое устройство позволяет повысить качество накопленного помехами, Кроме того, устройство позволяет экономить энергетическиезатраты за счет прекращения работыпри неблагоприятной помеховой обстановке (,т.е. когда вероятность ошибки различения полезного сигнала велика) и возобновления зондированияво время, когда условия для различения сигналов характеризующих строение исследуемого геофизического разреза, являются оптимальными,Формула из обретенияИзмерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор зондирующего сигнала, линию задержки блок ключей, блок весовой обра 7 13305 ботки, блок усреднения, блок памяти, блок вычисления коэффициента корреляции, две схемы сравнения, формиро-. ватель импульсов, пиковый детектор, схему И, блок логарифмирования, накапливающий сумматор, коммутатор и регистратор причем, выходы линии задержки соединены с входами блока ключей, выходы которого соединены с первыми входами блока весовой обработки, первые выходы которого соединены с первыми входами блока усреднения, второй выход блока весовой обработки соединен с вторым входом блока усреднения, выходы которого соединены с входами первого блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока вычисления коэффициента корреляции, вторые входы которого соединены с выходами линии задержки, выход блока вычисления коэффициента корреляции соединен с входом первой схемы сравнения, выход которойсоединен с входами форми рователя импульсов и пикового детектора, выход пикового детектора соединен с вторым входом блока весовой обработки и входом блока логарифмирования, выход формирователя импульсов соединен с входом схемы И, выход которой соединен с третьим входом блока усреднения, с управлящим входом блока ключей и первым входом накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока логарифмирования, а выход - с входом второй схемы сравнения, пер 988вый выход которой соединен с первым входом блока памяти, а выход соединен с входом регистратора, второй выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом схемы И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы, в него введены аналого-цифровой преобразователь, датчик электромагнитного поля, демультиплексор, блок уп-. равления, анализатор спектра, делитель, сумматор, блок извлечения квадратного корня, блок вычисления вероятности ошибки различения сигналов, третья схема сравнения, блок памяти, причем третий выход второй схемы сравнения соединен с. первым входом блока управления, выход которого соединен с первым входом демультиоплексора и входом генератора зондирующего сигнала, второй вход демультиплексора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый выход демультиплексора соединен с входом анализатора спектра, второй выход демультиплексора соединен с входом линии задержки, выход второго блока памяти соединен с вторым входом делителя, первые входы которого соединены с выходами анализатора спектра, выход делителя соединен с последовательно соединенными сумматором блоком извлечения квадратного корня, блоком вычисления вероятности ошибкиразличения сигналов, третьей схемой сравнения, выходкоторой соединенс вторымвходом блокауправления.1330598 Составитель В.НемцеТехред М. Ходанич Редактор М.Дылын Корректор А,Тяс з 3580 4 Подписно Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Тираж 730 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушск