Устройство для определения упругих параметров донных осадков Советский патент 1984 года по МПК G01V1/38 

111 Изобретение относится к геоакустическим и сейсмическим исследованиям на акваториях и, в частности, может быть использовано для геологического картирования и инженерно-геологических изысканий при изучении типов дон ных осадков по их упругим параметрам. Известно устройстводля определения упругих параметров донных осадков содержащее буксируемую многоканальную антенну для получения сигналов, отраженных от дна под разными углами, и систему предварительной обработки сигналов,- увеличивающую отношение сиг наЛ/шун. Аналйзирз тся принимаемые сигналы с помощью ЭВМ С13. Недостатком этого устройства являются большие погрешности измерения, связанные с возможной неоднородностью осадков в верхнем слое как по вертикали, так и в плане. , Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения упругих napaметров донных осадков, включающее генератор импульсов, излучатель, не менее двух приемных устройств, не менее двух преобразователей аналоговых сигналов , блок определения упругих параметров, преобразователь кодов и регистратор, при этом выход генератора импульсов соединен с входом излучателя, выходы приемных устройств соединены с входами соответствующих преобразователей аналоговьрс сигналов, первый выход второго преобразователя ана логовых сигналов, соединенного с выходом дальнего от излучателя приемного устройства, подклю ен к первому входу блока определения упругих параметров, вькод которого соединен с входом преобразователя кодов, выход преобразователя кодов соединен с входом регистратора, выход которого, в свою очередь соединен с входом генератора импульсов. В этом устройстве обеспечивается-одновременный прием сигналов обеими приемными системами. Устройство регистрирует отражение сигналов, возбуждаемых двумя излуча-; телями, от одной области (точки) отражения под двумя различными углами. Принятые сигналы используются для получения по выборке в заданный момент времени параметров, определяющих состав морского дна при помощи i специального аналогового вы ислительного устройства C2J. 9 Недостатком известного устройства является необходимость использования в нем направленных излучателей и приемников, а следовательно, и требование строгой стабилизации их в пространстве. Принимаемый сигнал может .быть слабым, так как используется не зеркальное отражение упругих волн, а рассеяние их на шероховатостях дна. Все это влечет за собой необходимость сложной конструкции направленной приемноизлучающей системы. Кроме того, точность, попадания излученных сигналов в ОДНУ точку дна невелика из-за использования эхолота для определения расстояния до дна, а также из-за отсутствия учета наклона дна. Цель изобретения - увеличение точности определения упругих параметров донных осадков. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения упругих параметров донных осадков, содержащее генератор импульсов, излучатель, не менее двух приемных устройств, не менее двух преобразователей аналоговых сигналов, блок определения упругих параметров, преобразователь кодов и регистратор при этом выход генератора импульсов соединен с входом излучателя, выходы приемных устройств соединены с входами соответствующих преобразователей аналоговых сигналов, первьй выход второго преобразователя аналоговых сигналов, соединенного с выходом дальнего от излучателя приемного устройства, подключен к первому входу блока определения упругих параметров, выход которого соединен с входом преобразова- ; теля кодов, выход преобразователя кодов соединен с входом регистратора, вьпсод которого соединен с входом генератора импульсов, введены анализатор времени задержки и запоминакяцее устройство, причем первый вход анализатора времени задержки соединен с выходом регистратора, а второй его вход соединен с вторым выходом второго преобразователя аналоговых сигналов, а выход анализатора времени задержки подключён к первому входу запоминающего устройства, второй вход которого соединен с. выходом первого преобразователя аналоговых сигналов, а выход запоминающего устройства соединен с вторым входом блока определения упругих параметров дон;ных осадков. 311 Кроме того, в устройство дополнительно введен блок определения угла наклона дна,входы которого соединены с вторым и третьим выходами первого и второго преобразователей аналоговых сигналов соответственно, а выход блока определения угла наклона дна соединен с третьим входом анализатора времени задержки. На чертеже показана структурная ,схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 им лульсов, излучатель 2, первое приемное устройство 3, второе приемное уст ройство ч, первьй преобразователь 5 аналоговых сигналов, второй преобразо ватель 6 аналоговых сигналов, блок 7 определения упругих параметров, преоб разователь 8 кодов, регистратор 9, анализатор 10 времени задержки, запоминающее устройство 11. Кроме того, устройство может содержать блок 12 определения угла наклона дна. Выход генератора 1 импульсов соединен с входом излучателя 2, выхода первого и второго приемных устройств 3 и 4 подключены к входам первого и второго преобразователей 5 и 6 аналоговых сигналов соответственно. Второй выход второго преобразователя 6 аналоговых сигналов соединён с вторым :входом анализатора 10 времени задержки, выход,которого соединен с первьм входом запоминающего устройства 11, :второй вход последнего подключен к выходу первого преобразователя 5 аналоговых сигналов. Выход запоминающего устройства 11 и первый выход второго преобразователя 6 аналоговых сигналов соединены соответственно с вторым и первым входами блока 7 определения упругих параметров,, выход которого через преобразователь 8 кодов подключен к входу регистратора 9 а выход последнего соединен с первым входом анализатора 10 времени задержки и входом генератора 1 импульсов. В случае, когда устройство со держит блок 12 определения угла накл на дна, его входы соединены с вторым . и третьим выходами первого и второго преобразователей 5 и 6 аналоговЫх сигналов соответственно, а выход с третьим входом анализатора 10 времени задержки. Устройство работает следующим образом . 9 Генератор 1 импульсов создает электрические импульсные сигналы, поступающие на излучатель 2, последний возбуждает в воде импульСы упругих колебаний. Первое (ближнее к излучателю) и второе приемные устройства 3 и 4 принимают прямые и отраженные акустические колебания и преобразуют их в электрические сигналы. Указанные сигналы поступают на входы перво го и второго преобразователей 5 и 6 аналоговых сигналов, где они преобра зуются в цифровые коды. Здесь же да„ее определяются необходимые временные и амплитудные характеристики излученных и отраженных сигналов (например, времена вступлений, максимальные амплитуды). Возможно включение в преобразователи схем осреднения сигналов и получение осредненньп величин указанных характеристик сигналов. В анализатор 10 задержки с выхода регистратора 9 поступают синхронизирующие сигналы с интервалом времени, равным промежутку времени посылками сигналов( i ). Счетчик времени и шифратор в анализаторе 10 времени задержки определяют коды величины tn Задатчиками кодов и шифраторами вводят значения скорости распространения упругих волн в воде V (ес(и и скорости движения судна ли величина -tp меняется в устройст-х ве дискретно, то ее можйо задавать таким же способом, как С или V,.). На вход анализатора 10 времени задержки с выхода второго преобразователя 6 аналоговых сигналов подаются цифровые коды времени вступления прямого сигнала t , принятого вторым приемным устройством 4 (вместо f и С возможен ввод-В анализатор времени задержки величины базы измерения , так же как описанный вьше ввод величин С и V). По кодам величин tf,, С , -t к М в анализаторе 10 времени задержки определяется код времени задержки параметров сигналов, принятых ближним к излучателю первым приемным устройством 3, определяющий цикл возбуждения, при котором отражение под углом произойдет от той же точки (области), что и по нормали. В анализатор 10 времени задержки вхо дит также устройство, вырабатывающее команды вьщачи данных с запоминающего устройства 11 на блок 7 определения упругих параметров донных осадков.

Сигналы в цифровой форме или их некоторые параметры, определенные первым и вторым преобразователями 5 и 6 аналоговых сигналов (в зависимое ти от-назначения всего устройства), подаются на запоминающее устройство 11 и на блок 7 определения упругих параметров соответственно от каждого цикла возбуждения. Параметры сигналов, принятых приемным устройством 3, хранятся в запоминающем устройстве 11 до поступления соответствующего командного сигнала от анализатора 10 времени задержк, после чего они поступают в блок 7 определения упругих параметров. Последние совместно с параметрами, поступившими в этот момент от приемного устройства 4 через второй преобразователь 6 аналого ых сигналов (т.е. параметры сигналов, отраженных от одной точки дна), используются в блоке 7 определения упругих параметров для определения упругих параметров донных осадков. Коды упругих параметров донных осадков с выхода блока 7 определения упругих параметров поступают на вход преобразователя 8 кодов, который преобразует-их в коды, удобные для записи, на регистратор 9 в графической или цифровой форме.

В случае, когда введен блок 12 определения угла наклона дна, от первого преобразователя 5 аналоговых сигна- , лов цифровые коды времени вступления сигнала, отраженного по нормали от поверхности дна водоема или под углом к нему близким ) и принятого первым приемньт устройством 3, а от второго преобразователя 6 аналоговых . сигналов - цифровые коды времени вступления прямого сигнала (t) и от раженного под углом, существенно отличным от O C-fcj-), принятые вторым приемным устройством 4, поступают на входы блока 12 определения угла накло на дна. По указанным кодам времен вступления в блоке 12 определения угла наклона дна после прохождения их через схемы возведения в.квадрат, умножения, сложения и деления определяют коды синуса угла наклона дна (stny). Могут быть определены и коды угла наклона дна (у), которые подают на преобразователь 8 кодов и дале на регистратор 9.

Коды синуса угла наклона дна ( с выхода блока 12 определения угла наклона днаподаются ,на вход анализатора 10 времени задержки, в который, как указано вьвие, одновременно подаются и задаются коды :, i, С или С) Vg и tj,. По этим параметрам анализатора 10 времени задержки определяется код времени задержки параметров сигналов, принятых первым приемным устройством 3, учитывающий смещение точки отражения за счет наклона дна. Далее устройство работает аналогично описанному.

В устройстве для определения упругих параметров донных осадков величины упругих параметров регистрируются в процессе работы на профилев масштабе реального времени.

В предлагаемом устройстве по сравнению с известными для определения упругих параметров донных осадков использутотся пары или серии сигналов, отраженных от одной точки дна и, следовательно, характеризующих одни и те же осадки, что особенно важно при фациальной изменчивости литологического состава осадков вдоль исслецуемого профиля, а также при прохож цении над выходами границ мехщу слояуш осадков различного состава. В противном случае могут быть получены в корне неверные значения упругих параметров. Кроме того, повьшается точность определения упругих параметров за счет уменьшения погрешности получения отражений под разными углами от одной точки дна (или от осадков одного и того же литологического состава) .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ ПАРАМЕТРОВ ДОННЫХ ОСАДКОВ, включающее генератор импульсов, излучатель, не менее двух приемных ;устройств, не менее двух преобразователей аналоговых сигналов, блок определения упругих параметров, преобразователь кодов и регистратор, при этом выход генератора импульсов соединен с входом излучателя, выходы приемных устройств соединены с входа ми соответствующих преобразователей аналоговых сигналов, первый выход второго преобразователя аналоговых сигналов, соединенного с выходом дальнего от излучателя Приемного устройства, подключен к первому входу блока определения упругих параметров, выход которого соединен с входом преобразователя кодов, выход преобразователя, кодов соединен с входом регистратора, выход которого соединен с входом генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности определения упругих параметров донных осадков, в него введены анализатор времени задержки и запоминающее устройство, причем первый вход анализатора времени задержки соединен с выходом регистратора, а второй его вход соединен с вторым выходом второго преобразователя аналоговых сигналов, а выход анализатора времени задержки подклю чен к первому входу запоминающего устройства, второй вход которого соединен с выходом первого преобразователя аналоговых сигналов, а выход запоминающего устройства соединен с вторым входом блока определения упругих параметров донных осадков. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него ввесл ден блок определения угла наклона со дна, входы которого соединены с втосо рым и третьим выходами первого и второго преобразователей аналоговых сигналов соответственно, а выход блока определения угла наклона дна соединен с третьим, входом анализатора времени задержки.