Способ геоэлектроразведки Советский патент 1985 года по МПК G01V3/12 

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к способам геоэлектроразведки с использованием электромагнитных волн высокой частоты, и предназначено для обнаружения подповерхностных объектов, разведки полезных ископаемых, например рудных месторождений.

Цель изобретения - повышение информативности.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 эпюры сигналов.

Устройство для реализации способа содержит приемопередающую антенну 1, антеннЕ 1й переключатель 2, приемное устройство 3, передающее устройство А, а также фазовый дискриминатор 5 и аналого-цифровой преобразователь (ЛЩ ) 6, входящие в состав измерительного устройства 7, блок 8 изменения частоты несущей а также коррелометр 9, блок 10 памяти и блок 11 управления и измерения времени задержки, входящие в состав устройства 12 обработки информации, а также блок 13 изменения периода и длительности модулирующего импульса и блок 14 индикации. На фиг. I изображены также исследуемая среда 15, вмещающая исследуемый объект 16. На фиг. 2 представлены эпюры сигналов импульсов 17 синхронизации, опорного сигнала 18 фазового дискриминатора 5, зондирующего сигнала 19, на выходе передающего устройства 4, сигнала 20,отраженного на выходе приемного устройства 3, разностного сигнала 21 на выходе фазового дискриминатора 5.

Способ реализуют следующим образом.

С блока 11 управления и измерения времени задержки импульсы 17 синхронизации подаются на блок изменения частоты несущей 8 и на блок 13 изменения периода и длительности модулирующего импульса, которые упр авляют работой передающего устройства 4. I

Блок 13 изменения периода и длительности модулирующего импульса запускает передающее устройство 4, которое вырабатьшает радиоимпульсы несущую частоту которых от импульса к импульсу по заданному закону

193622

изменяют с помощью блока 8 изменения частоты несущей (на выходе опорный сигнал 18 ), а период и длительность - с помощью блока 13 5 изменения периода и длительности модулирующего импульса.

С выхода передающего устройства

4зондирующий сигнал 19 - периодическая последовательность радиоимпульсов - через антенный переключатель 2 поступает на приемопередающую антенну I, исследуемую среду 15, и прохЪдит до исследуемого объекта 16, частично поглощающего его и частичноотражающего в направлении приемопередающей антенны 1. Отраженный сигнал принимают с помощьк приемопередающей антенны 1 и через антенный переключатель 2, приемное устройство 3 ( на выходе - отраженный сигнал 20 )и фазовый дискриминатор

5(на выходе - разностный сигнал 21) подают на аналого-цифровой преобразователь 6, который синхронизируют

с третьего выхода блока 11 управления и измерения времени задержки.

Одновременно с запуском передающего устройства 4 запускается схема измерения блока I1 управления и измерения времени задержки.

В фазовом дискриминаторе 5.происходит сравнение отраженного сигнала 20 с выхода приемного устройства 3 с опориьм сигналом 18 блока 8 изменения частоты несущей и выделяется разностный сигнал 21.

При следующем запуске передающего устройства 4 с другой частотой разность фаз на выходе фазового дискриминатора 5 изменяется. Получающаяся при этом величина разности фаз преобразуется аналого-цифровым преобразователем 6 в дискретную функцию и поступает на коррелометр 9.

Величина изменения фазы отраженного сигнала при изменении длины волны от 100 до 400 м составляет, например, 9 и 2° для глины.

Информация для различных сред в виде сигналов, пропорциональных величине изменения фазы, заложена в блок 10 памяти и с частотой тактовых импульсов в виде дискретной функции статических значений фаз отраженных сигналов подается на коррелометр 9, который определяет соответствие полученной величины разности фаз с величиной разности фаз, заложенной в блок 10 памяти, и вьщает сигнал останова для блока 1I управлени и измерения времени .задержки и сигнал разрешения на индикацию результатов измерения в виде данных об исследуемом объекте и глубине его расположеиия.

Например, если величина разности фаз окажется равной 2° (прй-измеЯении длины волны передатчика от I00 до 400 м), то на выходе блока 14 индикации будет показано, что отражающий объект - глина, и будет указана глубина ее размещения, пропорциональная времени задержки отраженного сигнала.

Длительность зондирующих импульсов и период задают в зависимости от конкретной теологической задачи. Например, при работе по объектам на глубине до 10 MB породах со скоростью распростра1Гения электромагнитной энергии порядка 50 м/мкс длительность зондирующих импульсов не должна превышать 0,01-1 мкс.

Дпя того, чтобы задний фронт отраженного сигнала 20 не приходил во время действия последующего импульса, выбор энергетического, потенциала производят, учитывая затухание электромагнитной энергии в породах, что связано с решением Конкретной геофизической задачи по глубинности и разрешающей способности.

Глубинность радиолокационного метода для решения геофизических задач составляет величину - от единиц метров до нескольких километров Период следования зондирующих импульсов при скорости распространения электромагнитной энергии во вмещаюце й среде 30-300 м/мкс составляет 0,01-100 МКС.

Так как разрешающая способность на малых глубинах составляет еди- . ницы метров, а на больших - десятки

193622

сотни метров, длительность зонди, рующего импульса должна находиться в пределах 0,005-10 мкс. Скважность, определяющая отношение длительности импульса к периоду следования импульсов, должна иметь пределы 2-2-10.

Поскольку зондирующий импульс должен содержать не менее 5-10 периодов несущей частоты, частота несущей должна изменяться в пределах 0,1-10 МГц.

Измененне частоты зондирующего сигнала, обуславливающее изменение

15 фазы отраженного сигнала, должно быть периодическим и равновероятным для заданного интервала изменения частоты. Закон модуляции вьюбкочастотного напряжения при этом но20 и линейньА характер (пилообразный характер, треугольный) или синусоидальный.

Предлагаемый способ позволяет измерять время между излученным и отраженн1л импульсами, а также определять величину разности фаз отраженного сигнала по отношению к зондирующему.

Импульсы 17 синхронизации могут вырабатьшаться различиыми устройствами, например, по схеме генератор синусоидального напряжения делитель частоты - формирователь выходных импульсов - интегральньми

микросхемами К218ГГ1, К155АГ1, К155АГЗ и др. При этом период следования импульсов определяют параметрами навесных элементов.

Опорный сигнал 18, изменяющийся

по частоте от периода к периоду, может быть получен с помощью генераторов с электронной перестройкой частоты таких, как транзисторный генератор на варикапах, клистронный

генератор и др. .

19

20

/

ti

I. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЁДКИ, при котором возбуждают мйогочастотный зондирующий сигнал, измеHfooT его частоту, принимают вторичный сигнал и измеряют его фазу, по величиие 1соторой судят о свойствах геологических тел и вмещающих пород, о тли ч ающий с я тем, что, с целью повышения информативности зондирующий сигнал возбуждают формированием последовательности радио.импульсов с заданным периодом. Длительностью и формой модулирующего импульса, изменяют частоту несущей от радиоимпульса к радиоимпульсу последовательности по заданному закону, принимают вторичную последовательность радиоимпульсов, определяют величину разности фаз по отношению к зондирующему сигналу, функцию зависимости величины разности фаз от номера радиоимпульса и ее корреляционные характеристики, по которым судят о свойствах геологических тел и вмещающих пород. 2.Способ по п. 1, о т л и чающийся тем, что частоту несущей от радиоимпульса к радиоимпульсу изменяют по линейному закону в диапазоне 0,1-10 МГц. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту несущей от радиоимпульса к радиоимпульсу изменяют по синусоидальному закону в диапазоне 0,1-10 МГц. 4.Способ по.пп. 1-3, от ли чающийся тем, что период зондирующего радиоимпульса задают в диапазоне 0,01-100 икс, а его длительность - в диапазоне 0,005-10 мкс.