Измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01V3/12 

f

Изобретение относится к измерительным устройствам для геоэлектроразведки.

Известно устройство для гео, - электроразведки, включающее соединенные последовательно приемный датчик, аналоговый накопитель и регистратор, в котором производится накопление сигналов в аналоговой форме, регистрация и последунмцая обработка полученного результата .

Однако устройство имеет невысокую помехоустойчивость, так как ведется накопление сигналов, искаженных помехами, и низкую производительность, так как случайная помеха высокого уровня стирает накопленные сигналы, в результате чего требуетс повторное измерение. Кроме того,низкая производительность обусловлена сложностью Дальнейшей обработки результата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерительное устройство для геоэлектроразведки, включающее последовательно соединенные многоканальный усредняющий вольтметр, линию задержки, блок памяти,две схемы сравнения, блок весовой обработки, бло усреднения и регистратор. Блок весовой обработки состоит из весовых сопротивлений и одного или боле дифференциальных усилителей C2j.

В блоке весовой обработки сигнал умножается на заранее выбранный вес результатам присваиваются определенные знаки, после чего производится операция алгебраического сложения. Результат фиксируется регистратором. Поскольку весовые коэффициенты выбраны заранее и не меняются в зависимости от отношения сигнал/помеха для каждого сигнала, возможно накопление сигналов, сильно искаженных помехами, т.е, недостаточно достоверных. Кроме того, при накоплении сигналов с невысокой достове ностью требуется большее количество сигналов для достижения необходимого качества результата, что снижает производительность.

Целью изобретения является повышние помехоустойчивости и производительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительное устройств для геоэлектроразведки, содержа308182

щее линию задержки, блок памяти, две схемы сравнения, регистратор, блок весовой обработки и блок усреднения, введены блок вычисления кое эффициента корреляции, пиковый детектор, формирователь импульсов, блок логарифмирования, накапливающий сумматор, блок ключей и коммутатор, при этом выходы линии задержки

fO соединены с входами блока ключей, выходы которого соединены с первыми входами блока весовой обработки, первые выходы которого соединены с первыми входами блока усреднения,

J5 второй выход блока весовой обработки соединен с вторым входом блока усреднения, выходы которого соединены с входами блока памяти,выходы которого соединены с первыми входами бло2Q ка вычисления коэффициента корреляции, вторые входы которого соединены с выходами линии задержки, выход блока вы1шсления коэффициента корреляции соединен с входом первой

5 схемы сравнения, выход которой соединен с входами формирователя импульсов и пикового детектора, выход пикового детектора соединен с вторым входом блока весовой обработки и

входом блока логарифмирования, выход формирователя импудьсов соединен с третьим входом блока усреднения, с управляющим входом блока ключей и первым входом накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока логарифмирования, а выход - с входом второй сравнения, выход которой соединен с первым входом коммутатора, вторые входы которого соединены с выходами блока памяти, а выход соединен с входом регистратора.

Введение в устройство блока вычисления коэффищ1ента корреляции, формирователя импульсов, пикового детекг

тора, блока логарифмирования, накапливающего сумматора, блока ключей и коммутатора и соответствующее их соединение позволило производить накопление с большей достоверностью,

0 так как каждая реализация зондирующего сигнала, прошедшая предварительный отбор по степени корреляции с опорным сигналом, накапливается с весом, определяемым отношением сигнал/

S помеха дня каждой реализации. То есть реализации сигналов, сильно искаженных помехами, а следовательно, малодостоверных, накапливаются с ма3лым весом и, наоборот, малоискаженные реализации накапливаются с большим весом, что равносильно подавлению помех. Кроме того, введение дополнительных блоков позволяет следить за качеством накопленного сигнала и останавливать эксперимент при достижении заданного качества. Благодаря этому при благо приятной помеховой ситуации достоверный результат может быть достигнут после нескольких НДУЩИХ подряд достоверных реализаций. На изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема блока вычисления лсоэффициента корреляции; на - временные диаграммы работы устройства - зон дирующий сигнал So(t), У - сигнал н входе линии задержки у. (t) (при i-й реализации), В - сигнал не выходе линии задержки у (ft) 1 - сигнал на выходе блока памяти SL(ti:), g сигнал на выходе блокавычисления коэффициента корреляции R(t),gсигнал на выходе амплитудного огран чителя, ж - сигнал на выходе пикового детектора, J- сигнал на выходе формирователя импульсов; на фиг.4 график верхней и нижней границ изме рения . Устройство содержит на передакнце стороне генератор 1 зондирующего сигнала So(t),, повторякицегося много кратно, а на приемной стороне линию 2 задержки, блок 3 ключей, блок 4 весовой обработки, состоящий из бло ка 5 умножения и блока 6 вычисления весовых коэффициентов, блок 7 усред нения, состоящий из накашшваю1це.го сумматора 8, блока 9 деления и нака ливающего сумматора 10, блок II памяти, блок 12 вычисления коэффи1щента корреляции, схему 13 сравнения, выполненную, например, в виде амплитудного ограничителя снизу, формирователь 4 импульсов, пиковый детектор 15, схему И 16, блок 17 логарифмирования, накапливающий сум матор 18i вторую схему 19 сравнения включающую, например, два компарато ра. Блок 6 вычисления весовых коэффициентов выполнен в виде четырехполюсника, реализующего функхщю Rjrfp 1 R НоТ где R(0) - коэффициент корреляхцш. При этом выходы линии 3задержк 184 соединены с первыми входами блока 3 ключей, выходы которого соединены с первыми входами блока 3 умножения в блоке 4 весовой -обработки.Второй вход блока 5 умножения соединён ,с выходом блока 6 вычисления весовых коэффициентов. Выходы блока 5 умножения соединены с первыми входами накапливающего сумматора 8 блока 7 усреднения. Выходы накапливающего сумматора 8 соединены с первыми входами блока 9 деления, второй вход которого соединен с выходом накапливающего сумматора 10. ПервьШ вход накапливакхцего сумматора Ю соединен с выходом блока 6 вычисления весового коэффициента. Выходы блока 9 деления соединены с входами блока.11 памяти, выходы которого соединены с входами блока 12 вычисления коэффициента корреляции, вторые входы которого соединены с выходами линии 2 задержки, а выход соединен с входом схемы 13 сравнения. Выход схемы 13 сравнения соединен через формирователь 14 импульсов с первым входом схемы И 16, выход которой соединен с управляющим входом блока 3 ключей и вторым входом накапливающего сумматора 10. Выход схемы 13 сравнения соединен также через пиковьй детектор 15 с входом блока 6 вычисления весовых коэффиф{ентов и входом блока 17, выход которого соединен с первым входом накапливающего сумматора 18, второй вход которого соединен с выходом схемы И 16, а выход соединен с входом схемы 19 сравнения.Выход схеMt 19 сравнения соединен с вторым входом схемы И 6 и управляющим входом коммутатора 20, Вторые входы коммутатора 20 соединены с выходами блока I1 памяти. Выход коммутатора 20 соединен с входом регистратора 21. Блок 12 вычисления коэффициента орреляции (фиг.2) содержит блоки 22 множения, два блока 23 и 24 подсчета нергий, сумма-гор 25, блок 26 умножеия, блок 27 извлечения квадратного орня и делитель 28. Каждый из блоов 23 и 24 состоит из квадраторов 9 и 30 и сумматоров 31 и 32, Первые ходы блока 12 являются первыми вхоами блоков 22 умножения и входами вадраторов 29. Вторые входы, блока 2 явля 01ся вторыми входами блоков 22 множения и входами квадраторов 30. ыхода квадраторов 29 и 30 соединеы с входами сумматоров 31 и 32 со5Iответственно. Выходы сумматоров 31 и 32 соединены с входами блока 26 умно жения, выход которого через блок 27 извлечения квадратного корня соединен с первым выходом делителя 28. Вы ходы блоков 22 умножения соединены с входами сумматора 25, выход которого соединен с вторым входом делителя 28. Выход делителя 28 является выходом блока 12 вычислениЯ коэффициента корреляции. Устройство работает следующим образом. На вход линии 2 задержки поступает сигнал yi (t), представляющий собо смесь помехи nt(t) и сигнала S(t), являющегося сверткой зондирующего сигнала So(t) с импульсной характеристикой среды g(t) , у; (t) (r)(t-l)(t)SH)hiM Зондирующий сигнал S с генератора I представляет собой колебания сложной формы, повторяемые многократно (1,2, 3,...,3 раз). База сигнала В 2FT, где F - верхняя частота спектра сигнала, Т - длительность сигнала.Проде скритезированный сигнал у (tr) с выхода г-го отвода линии 2 задержки поступает на входы блока 3 ключей и вторые входы блока 12 вычисления ко эффивдента корреляции. При этом сигнал на управляющем входе блока 3 кл чей отсутствует - ключи закрыты. На первые входы блока 12 вычисления ко эффициента корреляции в этот момент поступает сигнал S (t) с выходов блока 11 памяти. Сигнал ) заносится в блок 1I памяти перед началом эксперимента и представляет собой некоторое приближение к сигналу S(t) с весовым коэффициентом, равным i. Первым приближением к сигналу при малом расстоянии зондирования является сигнал So(t). В блоке 12 вычисляется коэффициент ко.рреляции после перемножения в блоке 22 поступивших в первый момент у, и Sd (t) (для i-ой реализации вместо So(t) будет S(tr),гдe i - номер реализации). Сигналы с выходов блоков 22 умножения поступают на входы сумматора 25, с выхода которого просуммИрованный сигнал поступает на первый вход делителя 28. На второй вход делителя 26 поступает с выхода блока 18А 27 сигнал, полученный после подсчета энергий в блоках 23 и 24, их перемножение в блоке 26 с последующим извлечением корня квадратного в блоке 27. На выходе делителя 28, т.е. на выходе блока 12 появляется сигнал, который характеризует коэффициент корреляции R(t), определяемый формулой iFT -: ZZxy t j/ut t; RjV, - r-1 L: llt - J-fi - r где 1 - количество накопленных реализаций на данный момент; i - номер очередной реализации; г - номер отвода линии задержки (отсчета); число каналов. . С выхода блока 12 сигнал (фиг.Зд ) поступает на первый вход схемы 13 сравнения, на другой вход которой поступает заданный уровень GO (фиг, Зе).Со - положительный порог ограничения, величина которого устанавливается в зависимости от помеховой обстановки в данное время в данном месте. Если сигнал на выходе блока 9 больше Со(т.е. степень кор-реляции сигнала с опорным сигналом , высока),то на выходе схемы 13 сравнения появляется сигнал,поступающий на вход формирователя 14 импульсов, фиксирукмдего момент Т достижения максимума, и на вх,рд пикового детектора 15, определяющего величину максисума. Сигнал с выхода пикового детектора 15 (фиг.Зж) поступает на вход блока 6 вычисления весовых коэффициентов (К). Сигнал с выхода блока 14 формирования импульсов через схему И 16 поступает на управляющий вход блока 3 ключей, открывая их. Сигнал у с выходов ли.нии 2 задержки поступает в блок 4 весовой обработки на первые входы блока 5 умножения, на второй вход которого поступает сигнал, равный Kf с выхода блока 6 вычисления весовых коэф шциентов. После весовой овработки в блоке 4. происходит накопление и усреднение накопленного сигнала в блоке 7. При этом накогшеишой Сигнал (для второго сигнала yj У + S (t) делится на сумму весомое 7 коэффициентов (для второго сигнала Kj 1). Усредненный сигнал на в ходе блока 7 имеет вид .((uj Полученный усредненный сигнал за носится в блок 11 памяти, с выходо которого поступает на первые входы блока 12 вычисления коэффициента ко реляции. На вторые входы блока 12 поступает с выходов линии 2 задержк сигнал у. Коэффициент корреляции вновь сравнивается с заданным nojpoгом Со в схеме 13. Если реализация заслуживает доверия, управляющий си нал с выхода формирователя 14 импульсов через схему И 16 поступает на управляющий вход блока 3 ключей, первый вход накапливакщего сумматор 10 (третий вход блока 7 усреднения) и первый вход накапливающего сумматора 18. На второй вход накапливающего сумматора 10 поступает сигнал с выхода блока 6 вычисления весового коэффициента. В момент поступления управляющего сигнала с выхода схемы И 16 в накапливающем сумматоре 10 происходит сложение величин весовых коэффи шентов К (первый весовой коэф циент равен 1). На вход блока 17 логарифмирования поступает сигнал с выхода пикового детектора 15, Максимальные значения коэффициентов корреляции после логарифмирования суммируются в накапливающем сумматоре 18, когда на второй его вход поступает управляющий сигнал с выхода схемы И 16. Полученное значение сравнивается в 18 схеме 19 сравнения с заданными границами Г, и Гг (фиг. 4). При пересечении верхней границы (Fj) с выхода схемы 19 сигнал поступает на управляющий вход коммутатора 20 и одновременно на второй вход схемы И 16, закрывая ее и заканчивая эксперимент с положительным результатом. Сигнал с блока 11 памяти через коммутатор 20 поступает в регистратор 2I, где формируются амплитудно-частотная К (и)) и фазо-частотная Ч (и)) характеристики среды распространения, с импульсной характеристикой среда g(t). При пересечении нижней границы Г/ сигнал с выхода схеьш 19 сравнения поступает через схему И 16 только на управляющий вход блока 3 ключей, эксперимент заканчивается с отрицательным результатом, так как качество сигнала по мере накопления не улучшается. Использование предложенного устройства по сравиеншо с извест}& м позволяет повысить помехоустойчивость измерений, что обеспечивает большую глубинность, детальность исследования геофизического разреза и -ускоряет процесс разведки. Кроме того, улучшается качество и обеспечивается объективность измерений, достоверность получен1а1рс результатов, возможность контроля за проведением эксперимента на месте экспедиции и возможность при необходимости повторения эксперимента при неудовлетворительных результатах зондирования сразу, а не спустя год после обработки сигнала зондирования. При этом сокращается число обслуживающего персонала, повьтается производительность труда.

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее линщо задержки, блок памяти, блок весовой обработки и блок усреднения, две схемы сравнения и ретстратор, отличающееся тем, что, с целью повьпдения помехоустойчивости и производительности измерений, в него введешь блок вычисления козф4 1циента коррелящ1И, формирователь импульсов, пикокай детектор, блок логарифмирования, накапливающий сумматор, блок ключей к коммутатор, выходы линии задержки соединены с входами блока ключей, выходы которого соединены с первыми входами блока весовой обработки, первые выходы которого соединеш с пер8Ы1«1 входами блока усреднения, второй а91ход блока весовой обработки соединен с вторым входом блока усреднения , выходы которого соединены с входами блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока вычисления коэффициента корреляции, вторые входы которого соединены с выходами лшши задержки,выход блока вычисления коэффициента корреляции соединен с входом первой схемы сравиеиня, выход которой соединен с входами фор}в1роватепя им8 пульсов и пикового детектора, .шаход пикового детектора соединен с вторым входом бя(жа весовой обработки и входом блока д мфмкроваиия, выход (шатепя импульсов соединен с третьим блока усa е реднения, с упрааляпщ1Ш входом блока ключей и первьм В1юдоя ttaxajaaasaющего cyi«4aTopa, вхед которого соединен с выходом блока лргариф-. е«9 мированйя, a выход - с входом второй сравнения, которой соединен с входом конмутатора, вторые входа которого соедиэо нены с выходам11 блока памяти, a выход соединен с входом регистратора.