Устройство для измерения поляризации при аэроэлектроразведке Советский патент 1987 года по МПК G01V3/16 

Изобретение относится к геофизике а именно к аэроэлектроразведке, и предназначено для измерения поляризации при дистанционном аэрозондиро- ваний подстилающих поверхностей. . Цель изобретения - повьппение точности.

На чертеже представлена структур- ная схема устройства.

Устройство содержит двухкомпонент ную антенну 1, первый и второй усилители-преобразователи 2 и 3, первый и второй управляемые генераторы 4 и 5, первый - четвертый усилители 6 - 9, первый и второй вычитатели 10 11, первый и второй перемножители 12,13, первый и второй функциональные преобразователи 14,15, первый и второй сумматоры 16,17, первый и второй фильтры 18, 19 нижних частот, первый и второй фильтры 20,21 нижних частот с регулируемой полосой пропускания, фазовый детектор 22, устройство 23 вычисления отношения амплитуд сигналов, фазовращатель 24.

Устройство работает следующим образом,.

Приходящая эллиптическая поляризованная электромагнитная волна, в поляризационной структуре которой заложена информация о свойствах подстилающей поверхности, поступает на вход двухкомпонентной антенны 1, на входе которой образуется напряжение сигналов .(t)(i 1}2), соответствующих горизонтальной и вертикальной составляющим электромагнитной волны, В каждом канале происходит.выделение амплитуды и фаз ортогонально поляриг зованных составляющих, В каждом канале сигнал представляет собой аддитивную смесь одной из поляризованных составляющих S ; (t) и шумовой помехи n (t) (i - 1,2), причем интенсивности шумов в каналах в общем случае не равны ():

;(t.)-A (t)cos(Q.,t+tf;(t)+n;(t) (,2

Каналы приема ортогонально поляри- 50 поступает на вход первого фильтра 20

зованных со ставляюсщх - (t) (i 1,2), поэтому для пояснения принципа работы устройства рассмотрим один из них них - первый канал.

Сигнал f;(t) с первого выхода двухкомпонентной антенны 1 поступает па первый вход первого усилителя- преобразователя 2, который осуществ.--; ляет весовое усиление входного сигна55

нижних частот с регулируемой полосой пропускания, реализующий релеевский закон распределения плотности вероятности амплитуды

t

f, А. I А, v(A,) --ехр {- 7-iЩ

и состоящий из первого сзгмматора 16, первого фильтра 18 нижних частот и

F

ла с коэффициентом усиления 1 /N и его синхронное детектирование. Одновременно на второй вход первого усилителя-преобразователя 2 для обеспечения процесса детектирования подается опорное гармоническое колебание вида cosCtOj, t4-ср ) от первого управляемого генератора 4, Первый усилитель-преобразователь 2 имеет два выхода - амплитудный и фазовый, сигналы которых с згчетом фильтрации высокочастотных спектральных составляющих имеют вид:

iilcos{q. -q-: )n;(t);

0

Su)

SH) . - )+(). где qj

nKt), n ;(t)

2й;,

оценочное значение фазы 1-й ортогонально поляризованной составляющей;

5

преобразованные первая и вторая шумовые составляющие

Сигнал S,(t) с первого (амплитудного) выхода первого усилителя-пре-. образователя 2 поступает на первый вход первого вычитателя 10, на второй вход которого поступает опорное напряжение А с выхода второго усилителя 7, коэффициент усиления которого равен Kg 1/2 F, , На выходе первого вычитателя 10 образуется сигнал

S(t) (A,cos(q ,-cpt)-At) +

01

+ n (t).

где (t) - преобразованная третья

шумовая составляющая. В -случае когда (f, - q) О, сигнал на выходе первого вычитателя 10 про- порционален ошибке слежения за амплитудой. S(t),-(A, -At )+п . (t).

/

Сигнал S-,(t) с выхода первого вычитателя 10 через первый усилитель

55

нижних частот с регулируемой полосой пропускания, реализующий релеевский закон распределения плотности вероятности амплитуды

t

f, А. I А, v(A,) --ехр {- 7-iЩ

и состоящий из первого сзгмматора 16, первого фильтра 18 нижних частот и

первого функционального преобразователя 14, который осуществляет функциональное преобразование вида ,Нд,/4А .Полоса пропускания фильтра 20 нижних частот с регулируемой полосой пропускания определяется зависимостью вида

oi oi, +

NAI

де Нд, ot,

К(р)

d dt 4At

4oi,(5 ;

значение полосы пропускания первого фильтра 18 нижних частот с передаточной функцией в операторном виде

о1.,.

+ Р оператор Лапласа.

После фильтрации на выходе первого фильтра 18 нижних частот формируется напряжение А , которое через второй усилитель 7 поступает на второй вход первого вычитателя 10. Одновременно с этим напряжение А с выхода фильтра 18 нижних частот поступает на первый вход устройства 23 вычисления отношения амплитуд сигналов, на второй вход которого подается аналогичное напряжение А из канала приема второй ортогонально поляризованной составляющей, структура которого аналогична структуре первого канала.

Сигнал S,4( fc) с второго (фазового выхода первого усилителя-преобразователя 2 поступает на первый вход первого перемножителя 12, на второй вход которого подается оценочное значение амплитуды А с выхода фильтра 18.нижних частот. Выходное напряжение первого перемножителя 12 имеет вид:

«

я) - r-sin(q, -ч ) -ь n,(t).

о

где n(t) - вновь преобразованная шумовая составляющая,, оно управляет частотой выходных колебаний первого управляемого генератора 4, устраняя рассогласование между фазой принимаемого отраженного сигнала с оценочным значением фазы. При устранении рассогласования выходное напряжение первого перемножителя 12 равно нулю Sg(t) О и гармоническое ;колебание вида cosCcOo t ) с выхода первого управляемого генератора 4 подается

на первый вход фазового детектора j 22, на второй вход которого подается колебание вида sintoot +if) с выхода фазовращателя 24. На выходе фазового детектора 22, который является первым выходом устройства, формируется напряжение, пропорциональное разности фаз ортогонально поляризованных составляющих отраженного от подстилающей поверхности сигнала ьсу Ц), - tfj . Вторым выходом устройства является выход устройства 23 вычисления отношения амплитуд сигналов. Полученные на первом и втором выходах устройства параметры А /А и лЦ) позволяют осуществить полный поляризационный анализ отраженной электромагнитной волны и оценить

электрофизические и геометрические свойства анализируемой подстилающей поверхности при непрерывном отслеживании флюктуации указанных параметров.

25

Формула изобретения

Устройство ДД1Я измерения поляризации при аэроэлектроразведке, содержащее двухкомпонентную антенну, первым и вторым выходами соединенную с первыми входами соответственно первого и второго усилителей-преобра- .зователей, первый и второй усилители

фазовый детектор и устройство вычисления отношения амплитуд сигналов, причем выход фазового детектора является первым выходом,, а выход устройства вычисления отношения амплитуд

сигналов - вторым выходом устройства, отличающее ся тем, что, с целью повьш1ения точности, оно дополнительно содержит первый и второй вычитатели, первый и второй управляемые генераторы, первый и второй перемножители, первый и второй сумматоры, первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй фильтры , нижних частот, третий и четвертый усилители, фазовращатель, причем первый выход первого усилителя-преобразователя соединен с первым входом первого вычитателя, выход первого вычитателя соединен через первый усилитель с первым входом первого сумматора, а выход первого сумматора соединен с входом первого фильтра ниж- них частот, выход которого соединен с входом второго усилителя, с первым

входом первого перемножителя, с первым входом устройства вычисления отношения амплитуд сигналов и с вхо-- дом первого функционального преобразователя; выход второго усилителя соединен с вторым входом первого вы- читателя, выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом первого сумматора, второй выход первого усилителя-преобразователя соединен с вторым входом первого перемножителя, выход которого соединен с входом первого управляемого

второго сумматора соединен с входом второго фильтра нижних частотj выход которого соединен с входом четвертог

10

усилителя, с первым входом второго перемножителя, с вторым входом устройства вычисления отношения амплиту сигналов и с входом второго функционального преобразователя, выход четвертого усилителя соединен с вторым входом второго вычитателя, выход второго функционального преобразователя соединен с вторым входом второг сумматора, второй выход второго усигенератора, выход которого параллель- 15 лителя-преобразователя соединен с но соединен с вторым входом первого вторым входом второго перемножителя, усилителя-преобразователя и первьм входом фазового детектора, первый вывыход которого соединен с входом вто рого управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом

ход второго усилителя-преобразователя соединен с первым входом второ- 20 второго усилителя-преобразователя и

го вычитателя, выход которого соединен через третий усилитель с первым входом второго сумматора, а выход

входом фазовращателя, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора.

Составитель В.Попадько Редактор М.Циткина Техред М.ДиДык Корректор О.Кравцова

6400/35

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Лроизводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

106

второго сумматора соединен с входом второго фильтра нижних частотj выход которого соединен с входом четвертого

усилителя, с первым входом второго перемножителя, с вторым входом устройства вычисления отношения амплитуд сигналов и с входом второго функционального преобразователя, выход четвертого усилителя соединен с вторым входом второго вычитателя, выход второго функционального преобразователя соединен с вторым входом второго сумматора, второй выход второго усилителя-преобразователя соединен с вторым входом второго перемножителя,

выход которого соединен с входом второго управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом

второго усилителя-преобразователя и

второго усилителя-преобразователя и

входом фазовращателя, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора.

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно - к аэроэлектроразведке, и предназначено для из-, мерения поляризации при дщстанционном аэрозондировании подстилакнцих поверхностей. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит двух компонентную антенну, первый и второй усилители-преобразователи, первый и второй усилители, фазовьй детектор и устройство вычисления отношения амплитуд сигналов. Выходами устройства являются выход фазового детектора и выход устройства вычисления отношения амплитуд сигналов. Устройство дополнительно содержит первый и второй управляемые генераторы, первый и второй вычислители, первый и второй перемножители , третий и четвертый усилители, первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй сумматоры, первый и второй фильтры нижних частот, фазовращатель, что позволяет обеспечить непрерывное отслеживание флюктуации параметров благодаря учету статистической природы параметров принимаемой электромагнитной волны, когда амплитуды и фазы в каналах подчиняются соответственно закону распределения плотности вероятности Релея и закону равномерного распределения. 1 ил. I (Л со 05 со а