Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к геозлект роразведке рудных месторождений и может применяться для идентификации сигналов, представляющих собой суперпозицию компонент одного класса. Известны устройства для геоэлектроразведки, основанные на стро бировании полезного сигнала и измерении полученных импульсов, содержащие датчик, входной ключ, стробирующий блок, блок управления и регистратор импульсов 1. Общими недостатками таких устройств являются низкая разрешающая способность, а также низкая произво дительность, связанная с необходимостью проведения большого количест ва дополнительных вычислений и пост роений методом палетки. Известно также устройство, содер жащее в измерительной части магнитный датчик, измерительный канал, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, регистра тор, блок синхронизации и управления и датчик опорного сигнала (2). Однако разрешающая способность измерений, выполняемых этим устройством, невысока. Известно также устройство для индуктивной электроразведки, содержащее в измерительной части магнитный индукционный датчик, входной ключ, согласованный фильтр, стробирую11Й1й ключ, интегратор и регистрирующее устройство. С помощью этого устройства удается снизить влияние флюктуационных и когерентных помех от поверхностныхОтложений за счет введения в него фильтра, согласованного по форме с откликом исследуемого геологического объекта 31. Недостатками данного устройства являются низкая разрешающая способность при разделении сигналов от рудных тел, особенно в районах со сложным геоэлектрическим разрезом, обусловленная тем, что согласованный фильтр не позволяет разделять сигналы одинаковой-структуры, а также низкая производительность и многоканальность в его выполнении. Цель изобретения - повышение производительности геологоразведочных работ и разрешающей способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные приемный датчик, входной ключ, согласованный фильтр, умножитель, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, регистратор, а также датчик опорного сигнала и схему управления, соединенную со входным ключом, вычислительным устройством и аналого-цифровым преобразователем, введен формирователь экспоненциально-возрастающего напряжения, включенный между схемой управления и умножителем, а датчик опорного подключен ко второму сигнальному входу вычислительного устройства. При этом вычислительное устройство содержит последовательно соединённые прямой анализатор Фурье блок деления и обратный анализатор Фурье , вход прямого анализатора Фурье соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя, выход обратного анализатора Фурье - с регистратором, а два входа блока деления со схемой управления и датчиком опорного сигнала соответственно.

На фиг. 1 изображена структурная схемй предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит индукционный датчик 1, входной ключ 2, ,согласованный фильтр 3, умножитель 4, формирователь 5 экспоненциально-возрастающего напряжения, аналого-цифровой преобразователь 6, вычислительное устройство 7, прямой анализатор Фурь 8, блок 9 деления, датчик 10 опорного сигнала, обратный анализа рор Фурье 11, схему Д2 управления и регистратор 13,

Принцип действия устройства для геоэлектроразведки основан на разложении на составляющие компоненты сигнала-отклика (переходного процесса) по аномальному параметру. При этом предполагается наличие в сигнале суперпозиции компонент одинаковых по структуре с полезным сигналом от рудной аномалии, так как флюктуационные и когерентные помехи подавляются согласованным фильтром, который максимизирует соотношение сигнал/помеха лишь по отношению к случайным флюктуационным и когерентным помехам, не изменяя природы самих сигналов, а внося лишь, искажение, состоящее в неравномерном их усилении.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал переходного процесса е (t) осложненный помехами (фиг. 2 а) с выхода приемного датчика 1, посредством ключа 2 подается на вход фильтра 3, который ослабляет влияние флюктуационных и когерентных помех (фиг. 2 б) и подается на один из входов умножителя 4, на второй вход

которого подается экспоненциальновозрастающее напряжение (фиг. 2 в) с выхода формирователя 5, причем момент отпирания ключа 2 и начало формирования напряжения U ехр (х) формирователем 5 определяются сигналами первого и второго выходов схемы 12 управления. Перемноженный сигнал е (t)- ехр (х) (фиг. 2 г) с выхода умножителя 4 подается на вход анал.ого-цифрового преобразователя 6,

0 15 20 25 который осуществляет квантование поступающего сигнала через экспоненциально-возрастающие моменты времени, запускаясь тактирующими импульсами (фиг. 2 д) с третьего выхода схемы 12 управления, что обеспечивает максимальный съем к формации с наиболее информативного начального участка переходного процесса. Отсч.еты преобразователе подаются на анализатор Фурье 8, который за время Х вычисляет коэффициенты Фурье исследуемого процесса, например, методом быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Затем импульс (фиг. 2 е) с четвертого выхода схемы 12 запускает блок 9, в котором осуществляется деление текущего спектра на спектр Фурье опорного сигнала, хранящегося S оперативном Запоминающем устрой стве датчика 10 и производится передача результата деления в регистры обратного анализатора 11, который производит операцию обратного пре5образования Фурье. За время, равное удвоенно; 1у времени вычисления коэффициентов Фурье, и время, требуемое для выполнения операции деления спектров (Со-) , определяется обобщенный спектр переходного процесса (фиг. 2 ж) по аномальному параметру. Полученный спектр выводится на регистратор 13, в качестве которого может быть применен осциллограф, цифропечатающее устройство или самописец.

Сигнал e(t) на выходе фильтра

5 50 55 можно представить в виде

e(t)-Mc(c)Mn.2(n...t),W

где ) - детерминированная,инттегрируемая в квадрате

функция, определяющая структуру как полезного сигнала, так и помехи;

Яс.Нп,,c.P ni-ffecSMn «тудные коэффициенты и

информационные параметры сигнала и помех. Для аномалий в виде проводящего шара функция Z(ctt) может быть записана

0 65

2(061:,) 6otZ. (tbrr,)2a(;t, О 4-fci,T, (2) m l

тогда выражение (1) .

e(t)) (3)

И 1 согласно интегрального уравнения Лапласа e(t) |z(ott)u(ot)dot Тет, 4 где и () - обобщенный спектр сумма ного сигнала e(t) по ан мальному параметруоС- . Выражение (4) преобразуется в урав нии типа свертки Е(х) J U(y)Z(x-y)dy U(x)Z( причем Е(х) (х)ехр(х) и(х) (-x) Z(x) Z exp{x) )ехр(х) Поэтому согласно выражению (5) сигнал e(t) разлагается на составляющи компоненты в виде и(х) (E(x)}/F(Z(x}) 1, (6.) где F - оператор преобразования Фур и(х) и(сб) ехр(х) - спектр сигнала e(t); (ct) - параметр. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить на выходе обобщенный спектр исследуемого процесса по аномальному параметру Л . В устройстве решена задача повышения разрешающей способности, причем интерпретация данных в нем осуществляется автоматически в виде обобщенного спектра аномального параметра, что, в свою очередь, обеспечивает аперативность обработк результатов измерений. В предлагаемом устройстве разложение сигнала на составляющие компоненты представляется в виде обобщенного спектра, который определяет ся за одно измерение, что обеспечивает повышение производительности. Кроме того, устройство выполнено одноканаль.ным, а его применение не требует знания априорной информации о величине аномального параметра. Формула нэосротения 1. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее последовательно соединенные приемный датчик, входной ключ, согласованный фильтр, умножитель, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, регистратор, а также датчик опорного сигнала и схему управления, соединенную со входньт ключом, вычислительным устройством и аналого-цифровым преобразователем, отличающеес я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и производительности измерений, в него между схемой управления и умножителем включен формирователь экспоненциально-возрастающего напряжения, а датчик опорного сигнала подключен ко второму сигнальному входу вычислительного устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислительное устройство содержит последовательно соеднненные прямой анализатор Фурье, блок деления и обратный анализатор Фурье, вход прямого анализатора,Фурье соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход обратного анализатора Фурье с регистратором, а два других входа блока деления - со схемой управления и датчиком опорного сигнала соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Руководство по применению метода переходных процессов в рудной геофизике. Под ред. Ф.М. Каменецкого. Л., Недра, 1976, с. 53-67, 2.Патент Канады 1007297, кл. 324-7, опублик. 1977. 3.Авторское свидетельство СССР 379903, кл. G 01 V 3/12, 1973 (пгйэтотип) ,

ё

-9-t: