Аппаратура для структурно-литологического картирования донных отложений Советский патент 1982 года по МПК G01V1/22 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре, предназначенной для исследования донных отложений акустическими методами и может быть использовано при выполнении работ по геологическому картированию донных отложений на шельфе, при поисках и разведке россыпных месторождений полезных ископаемых и месторождений строительных материалов на акватории морей и водоемов, а также для снятия карты морского дна. Известно устройство которое содержит накопитель электрической энер гии, трехэлектродный электрогидравлический излучатель, приемное устройство, усилитель, блок фильтров, регистратор дискретного действия, дв аналоговых магнитофона и схему управ ления In. Это устройство предназначено для решения структурных задач на акватории и не может быть использовано для структурно-литологического картирования донных отложений, так как не обеспечивает постоянство характеристик зондирующего импульса, не позволяет использовать и выделять нор мальный к поверхности донных отложений акустический луч и не обеспечивает признакового представления харак теристик эхо-сигнала и регистрацию их на магнитную ленту в формате ЕС ЭВМ. Известна цифровая геоакустимеская станция, содержащая источники упругих колебаний, косу сприемниками упругих колебаний, аналого-цифровой преобразователь, устройство обработки, устройство регистрации и устройство управления С21. Эта станция не может быть использована для структурно-литологическо го картирования донных отложений, так как не обеспечивает возможности использования и выделения нормального акустического луча, имеет приемное устройство, которое случайным образом меняет свои геометрические размеры, а, следовательно, и акустические характеристики, не позволя ет получать и регистрировать акустическую информацию в признаковой форме. Также известна система для излучения низкочастотных акустических колебаний, содержащая параметрический нелинейный излучатель, устройст во приема акустических сигналов и устройство графической регистрации Эта система дает возможность стр тификации донных слоев и позволяет обнаруживать и картировать трубопро воды на дне моря, но она не может быть использована для структурно-ли тологического картирования донных о ложений, так как не позволяет получать и регистрировать признаковое представление акустической информации, полученной при зондировании но мальным к поверхности донных отложе ний акустически лучом. Известное устройство для снятия карты морского дна содержит гидролокатор бокового обзора и блок реги рации результатов картирования ) Однако известное устройство не может быть непосредственно использо вано для структурно-литологиОеского картирования донных отложений, так как позволяет картировать только по верхность дна, не обеспечивая возможности выделения нормального к поверхности донных отложений акусти ческого луча, не дает возможности преобразовавыть акустическую информацию, поступающую по нормальному лучу, к признаковому виду и регист рировать ее на магнитной ленте, Цзль изобретения - расширение функциональных возможностей устройс ва. Поставленная цель достигается тем, что аппаратура для структурнолитологического картирования донных отложений, содержащая гидролокатор бокового обзора и блок регистрации результатов картирования, дополнительно содержит высокочастотный эхолот, первый и второй таймеры, схему выделения импульса запуска второго таймера, схему управления пределами цифровой регистрации, аналого-цифровой преобразователе, первое и второе оперативные запоминающие устройства (.ОЗУ) и микро-ЭВМ, а блок регистрации результатов картирования выполнен в виде цифрового магнитного регистратора, при этом вход первого таймера соединен с первым выходом гидролокатора бокового обзора, а выходы первого таймера соединены с высокочастотным эхолотом и гидролокатором бокового обзора, выход высокочастотного эхолота соединен со схемой выделения импульса запуска второго таймера, выход которой соединен со входом второго таймера, выход последнего соединен с первым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, первый, второй и третий выходы которой соединены с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, первого ОЗУ и микроЭВМ соответственно, второй выход гидролокатора бокового обзора соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к второму входу первого ОЗУ и второму входу микро-ЭВМ, выход первого ОЗУ соединен с информационным входом микро-ЭВМ, информационный выход которой соединен со входом второго ОЗУ, второй выход микроЭВМ соединен со вторым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, выход второго ОЗУ соединен с цифровым магнитным регистратором. Аппаратура позволяет выделять акустическую информацию, поступающую при зондировании по нормальному к поверхности донных отложений акустическому лучу, так как только на основе анализа признаковых характеристик акустической информации, поступающей по нормальному лучу можно с большой достоверностью определять литологический тип осадка, дает возможность вычислять признаковые характеристики в эхо-сигналах, отраженных от различных слоев донных отложений и регистрировать их на магнитной ленте в формате ЕС ЭВМ, причем на магнитной ленте формируется информация, представляющая собой признаковые характеристики не только для поверхности дна, но и для каждого стратифицируемого слоя. Аппаратура обеспечивает непосредственную обработку зарегистрированной информации с использованием ЕС ЭВМ по алгоритмам определения литологического типа выделенных слоев и алгоритмам построения геологических разрезов и литологических карт развития донных отражений по площади.

На фиг.1.представлена функциональная схема аппаратуры струстурно-литологического картирования донных отложений; на фиг,2 - временная диаграмма работы аппаратуры в режиме записи признаковых характеристик во второе ОЗУ; на фиг.З - временная диаграмма работы устройства в режиме формирования блока данных для записи на магнитную ленту,

Аппаратура состоит из первого таймера 1, соединенного с гидролокатором 2 бокового обзора и высокочастотным эхолотом 3, схемы выделения импульса запуска второго таймера, соединенной с высокочастотным эхолотом 3 и вторым таймером 5, схемы управления пределами цифровой регистрации 6, соединенной со вторым таймером 5 аналого-цифровым преобразователем 7, первым ОЗУ 8, микро-ЭВМ 9, аналого-цифрового преобразователя 7, соединенного с гидролокатором бокового обзора 2, схемой упраления пределами цифровой регистрации 6, первым ОЗУ 8, микро-ЭВМ 9, соединенной со вторым ОЗУ 10, первым ОЗУ 8, схемой управления пределами цифровой регистрации 6 и аналого-цифровым преобразователем 7, и цифрового магнитного регистратора 1I, соединенного с микро-ЭВМ 9 через ОЗУ 10.

Аппаратура работает следующим образом.

По сигналам синхронизации 12 (фиг.2), поступающим от гидролокатора 2 бокового обзора, запускается первый таймер 1, который вырабатывает временную последовательность импульсов 13 на которой формируется импульс запуска 1 высокочастотного эхолота 3 и импульс запуска 15 гидролокатора 2 бокового обзора, причем импульс запуска высокочастотного эхолота опережает на времяд импульс запуска гидролокатора бокового обзора. Благодаря этому обеспечивается фиксированное запаздывание информации, поступающей от донных отложений при озвучивании их с помощью гидролокатора 2 бокового обзора по отношению к эхо-сигналу дно 16, принимаемому высокочастотным эхолото 3. Величина задержки эхосигнала гидролокатора 2 бокового обзора управляется первым таймером 1. По эхосигналу дно, поступившему от высокочастотного эхолота 3 схема выделения импульса запуска второго таймера 17 формирует сигнал на запуск второго таймера 5. Второй таймер 5 вырабатывает последооательность импульсов 18, которая поступает на схему управления пределами цифровой регистрации 6, с помощью которой формируются управляющие сигналы и уровни, а также задаются необходимые пределы регистрации 19. По сигналу начало цифровой регистрации запускается 20 микро-ЭВМ 9 на выполнение подпрограммы определения нормального акустического луча к поверхности донных отложений на совокупности всех лучей за один цикл обзора. Использование акустической информации, получаемой при зондировании нормальным лучом, позволяет с большой достоверностью определять литологический тип осадка. Акустическая информация 21, поступающая в процессе сканирования акутического луча по озвучиваемой поверхности донных отложений от гидролокатора бокового обзора, поступает на аналого-цифровой преобразователь 7, который выполняет преобразование поступившей информации е цифровой код в наперед заданных пределах регистрации. Микро-ЭВМ 9 по подпрограмме выделения нормального луча осуществляет управление приемом и размещением акустической информации в первое ОЗУ 8 через схему управления пределами цифровой регистрации 6 причем в первое ОЗУ 8 эоп11сывается информация по очередному акустическому лучу лишь в том случае, если предыдущее значен1;е времени д t для информации, записанной в ОЗУ, больше чем время для вновь регистрируемой информации по очередному акустическому лучу (д1 - время между моментом, определяемым началом цифровой регистрации и моментом прихода акустической информации при зондировании по очередному лучу). Таким образом, в течение одного цикла обзора в первом ОЗУ 8 размещается акустическая информация, зарегистрированная от донных отложений при зондировании нормальным акустическим лучом к их поверхности. По сигналу нормальный луч, который вырабатывается микроЭВМ 9 по очередному (зо нормальным) акустическому лучу, микро-ЭВМ 9 переходит на выполнение подпрбграммы выделения в акустической информации эхо-сигналов, отраженных от границ раздела в исследуемом рлзрезе выполняется процедура структурного разделения акустической информации. После выделения очередной границы в донных осадках, микро-ЭВМ 9 производит вы числение признаковых характеристик в эхо-сигнале, возникающем на выделе ной границе раздела донных осадкрв. 8процессе работы микро-ЭВМ 9 по определению структурных границ и вычис лению признаковых характеристик в эхо-сигнале для этих границ из акустической информации, находящейся в первом ОЗУ 8, формируется информация следующего вида: время прихода эхо-сигнала от первого слоя и набор характеристик эхо-сигнала, отраженного от первого слоя, время прихода эхо-сигнала от второго слоя и набор его характеристик и т.д., которая размещается во втором ОЗУ 10. Таким образом, за один цикл обзора во втором ОЗУ 10 размещается информация о структурных границах в разрезе и информация о характеристике этих границ в виде набора признаковых характеристик эхо-сигнала, которые несут в себе информацию о литологии слоя, для которого получен эхо-сигнал, причем информация, размещаемая во втором ОЗУ, относится только к акустическим лучам,рнормаль ным к поверхности донных отложений. Второе ОЗУ 10 выполняет накопление признаковой информации, полученной по серии зондирований нормальным лучом. После окончания формирования информационной зоны во втором ОЗУ 10 вырабатывается сигнал записи сфор мированного блока данных на магнитну ленту цифрового магнитного регистратора - заканчивается цикл работы уст ройства. В качестве признаковых характерис тик, вычисляемых с помощью микро-ЭВМ 9в эхо-сигнале, могут быть приняты следующие: амплитудное значение эхосигнала, ширина эхо-сигнала, коэффициенты формы передней части эхосигнала, коэффициенты формы задней части эхо-сигнала, интегральные характеристики эхо-сигнала, фазо-часто ные характеристики. Использование аппаратуры позволяе получать и регистрировать только ту информацию, которая ог ределяет струк турные и литологические свойства раз реза, дает возможность непосредствен ной обработки зарегистрированной информации на ЭВМ по алгоритмам и прог 9 8 раммам структурно-литологического разделения донных отложений, построения геологических разрезов и карт развития литологических типов донных осадков. Аппаратура обеспечивает максимально возможное уплотнение записи акустической информации, получаемой в процессе акустических исследований по структурно-литологическому разделению донных отложений. Формула изобретения Аппаратура для структурно-литологического картирования донных отложений, содержащая гидролокатор бокового обзора и блок регистрации результатов картирования, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она дополнительно содержит высокочастотный эхолот, первый и второй таймеры, схему выделения импульса запуска второго таймера, схему управления пределами цифровой регистрации, аналого-цифровой преобразователь, первое и второе оперативные запоминающие устройства и микро-ЭВМ, а блок регистрации результатов картирования выполнен в виде цифрового магнитного регистратора, при этом вход первого таймера соединен с первым выходом гидролокатора бокового обзора, а выходы первого таймера соединены с высокочастотным эхолотом и гидролокатором бокового обзора, выход высокочастотного эхолота соединен со схемой выделения импульса запуска второго таймера, выход которой соединен со входом второго таймера, выход второго таймера соединен с первым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, первый, второй и третий выходы которой соединены с управляющими входами aнa oгo-цифpoвого преобразователя, первого оперативного запоминающего устройства и микро-ЭВМ соответственно, второй выход гидролокатора бокового обзора соединен со вторым входом аналогоцифрового преобразователя, вылэд которого подключен к второму входу первого оперативного запоминающего устройства и второму входу микро-ЭВМ, выход первого оперативного запоминающего устройства соединен с информационным входом микро-ЭВМ, информацион900ный выход которой соединен со входом второго оперативного запоминающего устройстваV второй выход микро-ЭВМ соединен со вторым входом схемы управления пределами цифровой регистрации, выход второго оперативного запо инаю1дего устройства соединен с цифровым магнитным регистратором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 10 1, Техническор описание аппаратуры Аквамарин. Завод Геоприбор WIO Союзгеотехника, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 559204, кл. G 01 V 1/22, Э7. 3. Патент США Vf 3786405, кл. R, опублик. 197. Ц. Патент США № 3978 4+, кл. F, опублик. 1976.

11

фиг.1

К

It

Ml

IS 9 П

VJH

Д

a /I