RU2480794C1 - Geoelectric survey method and apparatus for realising said method - Google Patents
Geoelectric survey method and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2480794C1 RU2480794C1 RU2011144054/28A RU2011144054A RU2480794C1 RU 2480794 C1 RU2480794 C1 RU 2480794C1 RU 2011144054/28 A RU2011144054/28 A RU 2011144054/28A RU 2011144054 A RU2011144054 A RU 2011144054A RU 2480794 C1 RU2480794 C1 RU 2480794C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic field
- input
- microcontroller
- receiver
- frequency
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области геоэлектроразведки с использованием электромагнитного поля изменяющейся частоты и предназначено для применения при выполнении различного рода поисковых и инженерно-геологических исследований.The invention relates to the field of geoelectrical exploration using an electromagnetic field of varying frequency and is intended for use when performing various kinds of exploratory and engineering-geological studies.
Известны способы геоэлектроразведки, основывающиеся на искусственном низкочастотном или высокочастотном электромагнитном просвечивании геологической среды путем профилирования или зондирования (см. US 5185578 A, G01V 3/12, 09.02.1993; SU 1611101 А1, G01V 3/12, 10.01.2000; SU 1699273 А1, G01V 3/12, 30.07.1994).Known methods for geoelectrical exploration based on artificial low-frequency or high-frequency electromagnetic transmission of the geological environment by profiling or sounding (see US 5185578 A, G01V 3/12, 02/09/1993; SU 1611101 A1, G01V 3/12, 10.01.2000; SU 1699273 A1 , G01V 3/12, 07/30/1994).
Данным способам присущи недостаточные для ряда приложений точность, достоверность и информативность измерений кажущегося сопротивления геологической среды и результатов их геофизической интерпретации.These methods are characterized by insufficient accuracy, reliability and information content of measurements of the apparent resistance of the geological environment and the results of their geophysical interpretation, which are insufficient for a number of applications.
Наиболее близким к заявляемому является способ геоэлектроразведки по патенту RU 2280269 С1, G01V 3/12, 01.08.2005, бюл. №20, 20.07.2006.Closest to the claimed is the method of geoelectrical exploration according to patent RU 2280269 C1, G01V 3/12, 08/01/2005, bull. No. 20, 07.20.2006.
Согласно этому способу в одной из точек поверхности исследуемого участка геологической среды генератором с рамкой, располагаемой поочередно вертикально и горизонтально, излучают электромагнитное поле, периодически изменяют частоту излучения от минимального до максимального значений в отстоящих друг от друга и от генератора точках поверхности приемником с рамкой, располагаемой поочередно вертикально и горизонтально, принимают электромагнитное поле, измеряют амплитуды сигнала, характеризующего принятое электромагнитное поле для всех используемых частот, по измеренным амплитудам выявляют характер изменения кажущегося сопротивления геологической среды вдоль профиля и по глубине частотных разрезов и осуществляют его геофизическую интерпретацию.According to this method, at one of the surface points of the investigated area of the geological environment, an electromagnetic field is emitted by a generator with a frame arranged vertically and horizontally alternately, the radiation frequency is periodically changed from minimum to maximum values at surface points spaced from each other and from the generator by a receiver with a frame located alternately vertically and horizontally, they take an electromagnetic field, measure the amplitude of the signal characterizing the received electromagnetic field for the whole Of the frequencies used, the measured amplitudes reveal the nature of the change in the apparent resistance of the geological environment along the profile and in the depth of the frequency sections and carry out its geophysical interpretation.
Данному способу присущи недостаточные для ряда приложений точность, достоверность и информативность измерений кажущегося сопротивления геологической среды и результатов их геофизической интерпретации.This method is characterized by insufficient accuracy, reliability and information content of measurements of the apparent resistance of the geological environment and the results of their geophysical interpretation, which are insufficient for a number of applications.
Известны устройства, реализующие способы геоэлектроразведки, основывающиеся на искусственном низкочастотном или высокочастотном электромагнитном просвечивании геологической среды путем профилирования или зондирования (см. US 5185578 A, G01V 3/12, 09.02.1993; SU 1611101 A1, G01V 3/12, 10.01.2000; SU 1699273 A1, G01V 3/12, 30.07.1994).Known devices that implement methods of geoelectrical exploration, based on artificial low-frequency or high-frequency electromagnetic transmission of the geological environment by profiling or sensing (see US 5185578 A, G01V 3/12, 02/09/1993; SU 1611101 A1, G01V 3/12, 10.01.2000; SU 1699273 A1, G01V 3/12, 07/30/1994).
Им также присущи недостаточные для ряда приложений точность, достоверность и информативность измерений кажущегося сопротивления геологической среды и результатов их геофизической интерпретации.They are also characterized by insufficient accuracy, reliability and informativeness of measurements of the apparent resistance of the geological environment and the results of their geophysical interpretation for a number of applications.
Наиболее близким к заявляемому является устройство по патенту RU 2280269 С1, G01V 3/12, 01.08.2005, бюл. №20, 20.07.2006, которое содержит генератор электромагнитного поля, в состав которого входят последовательно включенные синхронизатор, микроконтроллер, управляемый синтезатор частот, усилитель мощности и излучающая рамка, установленная с возможностью поочередного вертикального и горизонтального расположения, клавиатура и дисплей, подключенные к входу/выходу микроконтроллера, аккумулятор с преобразователем напряжения, соединенным с питающим входом усилителя мощности, приемник электромагнитного поля, в состав которого входят последовательно включенные приемная рамка, установленная с возможностью поочередного вертикального и горизонтального расположения, усилитель, смеситель, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер и синхронизатор, гетеродин, соединенный со вторым входом смесителя, клавиатура и дисплей, подключенные к входу/выходу микроконтроллера, а также радиоканал синхронизации, включающий в себя передающий блок с передающей антенной, соединенный с выходом синхронизатора приемника электромагнитного поля, и приемный блок с приемной антенной, соединенный с входом синхронизатора генератора электромагнитного поля.Closest to the claimed is a device according to patent RU 2280269 C1, G01V 3/12, 08/01/2005, bull. No. 20, 07.20.2006, which contains an electromagnetic field generator, which includes a sequentially connected synchronizer, a microcontroller, a controlled frequency synthesizer, a power amplifier and a radiating frame installed with the possibility of alternating vertical and horizontal locations, a keyboard and a display connected to the input / the output of the microcontroller, a battery with a voltage converter connected to the power input of the power amplifier, an electromagnetic field receiver, which includes the following flush-mounted receiving frame installed with the possibility of alternating vertical and horizontal arrangement, amplifier, mixer, analog-to-digital converter, microcontroller and synchronizer, local oscillator connected to the second input of the mixer, keyboard and display connected to the input / output of the microcontroller, as well as a radio synchronization channel including a transmitting unit with a transmitting antenna connected to the output of the synchronizer of the electromagnetic field receiver, and a receiving unit with a receiving antenna, connected d with the input synchronizer electromagnetic field generator.
Этому устройству также присущи недостаточные для ряда приложений точность, достоверность и информативность измерений.This device is also characterized by insufficient accuracy, reliability and information content of measurements for a number of applications.
В основу заявляемого изобретения положена техническая задача повышения точности, достоверности и информативности измерений кажущегося сопротивления геологической среды и результатов их геофизической интерпретации.The claimed invention is based on the technical task of improving the accuracy, reliability and information content of measurements of the apparent resistance of the geological environment and the results of their geophysical interpretation.
Поставленная задача решается тем, что в способе геоэлектроразведки, согласно которому в одной из точек поверхности исследуемого участка геологической среды генератором электромагнитного поля с рамкой, располагаемой поочередно вертикально и горизонтально, излучают электромагнитное поле изменяемой частоты, в отстоящих друг от друга и от генератора точках поверхности приемником электромагнитного поля с рамкой, располагаемой поочередно вертикально и горизонтально, принимают электромагнитное поле, выявляют характер изменения кажущегося сопротивления геологической среды вдоль профиля и по глубине частотных разрезов и осуществляют его геофизическую интерпретацию, согласно изобретению значения кажущегося сопротивления геологической среды находят по измеряемым комплексным спектрам сигнала, характеризующего напряженность компонент принятого электромагнитного поля для всех используемых частот. Позиционирование местоположения излучающей рамки и приемной рамки возможно с помощью навигационного приемника.The problem is solved in that in the method of geoelectrical exploration, according to which at one point on the surface of the studied area of the geological environment, an electromagnetic field generator with a frame arranged vertically and horizontally alternately emits an electromagnetic field of variable frequency, at a surface surface spaced apart from each other and from the generator electromagnetic field with a frame arranged alternately vertically and horizontally, take an electromagnetic field, reveal the nature of changes in the apparent resistance of the geological environment along the profile and in the depth of frequency sections and carry out its geophysical interpretation, according to the invention, the values of the apparent resistance of the geological environment are found from the measured complex spectra of the signal characterizing the intensity of the components of the received electromagnetic field for all frequencies used. Positioning the location of the emitting frame and the receiving frame is possible using the navigation receiver.
Для решения поставленной задачи в устройстве для осуществления способа геоэлектроразведки, содержащем генератор электромагнитного поля, в состав которого входят синхронизатор, последовательно включенные микроконтроллер, управляемый синтезатор частот, усилитель мощности и излучающая рамка, установленная с возможностью поочередного вертикального и горизонтального расположения, блок клавиатуры и дисплея, подключенный к входу/выходу микроконтроллера, аккумулятор с преобразователем напряжения, соединенным с питающим входом усилителя мощности, приемник электромагнитного поля, в состав которого входят синхронизатор, последовательно включенные приемная рамка, установленная с возможностью поочередного вертикального и горизонтального расположения, предварительный усилитель и смеситель, микроконтроллер, блок клавиатуры и дисплея, соединенный с входом/выходом микроконтроллера, аналого-цифровой преобразователь, соединенный с входом микроконтроллера, а также радиоканал синхронизации, включающий в себя передающий блок с передающей антенной, соединенный с выходом синхронизатора приемника электромагнитного поля, и приемный блок с приемной антенной, соединенный с входом синхронизатора генератора электромагнитного поля, согласно изобретению в генераторе электромагнитного поля микроконтроллер соединен с входом управления усилителя мощности и дополнительными выходами управляемого синтезатора частот и приемного блока радиоканала синхронизации, а в приемник электромагнитного поля дополнительно введены управляемый синтезатор частот, соединенный входом с дополнительным выходом синхронизатора, а выходами - со вторым входом смесителя, с тактирующим входом аналого-цифрового преобразователя и с тактирующим и управляющим входами микроконтроллера, усилитель промежуточной частоты, соединенный с выходом смесителя и сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, и вычислитель, подключенный к одному из выходов микроконтроллера, соединенного другими выходами с входами управления усилителя промежуточной частоты, аналого-цифрового преобразователя, управляемого синтезатора частот и передающего блока радиоканала синхронизации. Вычислитель может быть выполнен с возможностью ввода географических координат излучающей и приемной рамок, полученных с помощью навигационного приемника или иных средств.To solve the problem in a device for implementing the method of geoelectrical exploration, containing an electromagnetic field generator, which includes a synchronizer, a series-connected microcontroller, a controlled frequency synthesizer, a power amplifier and an emitting frame installed with the possibility of alternating vertical and horizontal locations, a keyboard and display unit, connected to the input / output of the microcontroller, a battery with a voltage converter connected to the power input of the amplifier power, an electromagnetic field receiver, which includes a synchronizer, a successively connected receiving frame installed with the possibility of alternating vertical and horizontal arrangement, a pre-amplifier and mixer, a microcontroller, a keyboard and display unit connected to the input / output of the microcontroller, an analog-to-digital converter, connected to the input of the microcontroller, as well as a synchronization radio channel, including a transmitting unit with a transmitting antenna, connected to the sync output the resonator of the electromagnetic field receiver, and the receiving unit with a receiving antenna connected to the synchronizer input of the electromagnetic field generator, according to the invention, in the electromagnetic field generator, the microcontroller is connected to the control input of the power amplifier and additional outputs of the controlled frequency synthesizer and the receiving unit of the synchronization radio channel, and to the electromagnetic field receiver additionally introduced a controlled frequency synthesizer connected by an input to an additional synchronizer output, and output odes - with the second input of the mixer, with the clock input of the analog-to-digital converter and with the clock and control inputs of the microcontroller, an intermediate frequency amplifier connected to the output of the mixer and the signal input of the analog-to-digital converter, and a computer connected to one of the outputs of the microcontroller connected to other outputs with control inputs of an intermediate-frequency amplifier, an analog-to-digital converter, a controlled frequency synthesizer, and a transmitting block of a radio synchronization channel. The calculator can be configured to enter the geographical coordinates of the emitting and receiving frames obtained using the navigation receiver or other means.
На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ геоэлектроразведки.The drawing shows a functional diagram of a device that implements the proposed method of geoelectrical exploration.
Устройство содержит генератор 1 электромагнитного поля, один или несколько приемников 2 электромагнитного поля и элементы радиоканала 3 синхронизации.The device comprises an electromagnetic field generator 1, one or more electromagnetic field receivers 2, and elements of a synchronization radio channel 3.
В состав генератора 1 электромагнитного поля входят синхронизатор 4, микроконтроллер 5, блок 6 клавиатуры и дисплея, управляемый синтезатор частот 7, усилитель мощности 8, излучающая рамка 9, аккумулятор 10 и преобразователь напряжения 11. Микроконтроллер 5, управляемый синтезатор частот 7, усилитель мощности 8 и излучающая рамка 9 включены последовательно, как и аккумулятор 10 и преобразователь напряжения 11, подключенный к питающему входу усилителя мощности 8. Блок 6 клавиатуры и дисплея соединен с входом/выходом микроконтроллера 5, который соединен с входом управления усилителя мощности 8 и со вторым выходом управляемого синтезатора частоты 7, подключенного своим вторым входом к выходу синхронизатора 4.The electromagnetic field generator 1 includes a synchronizer 4, a microcontroller 5, a keyboard and display unit 6, a controlled frequency synthesizer 7, a power amplifier 8, an emitting frame 9, a battery 10 and a voltage converter 11. A microcontroller 5, a controlled frequency synthesizer 7, a power amplifier 8 and the emitting frame 9 are connected in series, as is the battery 10 and the voltage converter 11 connected to the power input of the power amplifier 8. The keyboard and display unit 6 is connected to the input / output of the microcontroller 5, which is connected ene with a control input of the power amplifier 8 and the second output of the frequency synthesizer managed 7 connected to its second input to the output of synchronizer 4.
В состав приемника 2 электромагнитного поля входят приемная рамка 12, предварительный усилитель 13, смеситель 14, усилитель промежуточной частоты 15, аналого-цифровой преобразователь 16, микроконтроллер 17 и вычислитель 18, которые соединены последовательно, а также блок 19 клавиатуры и дисплея, управляемый синтезатор частот 20 и синхронизатор 21. Блок 19 клавиатуры и дисплея соединен с входом/выходом микроконтроллера 17, который также соединен с входами усилителя промежуточной частоты 15, аналого-цифрового преобразователя 16 и управляемого синтезатора частот 20, который вторым входом подключен к синхронизатору 21, первым выходом - к второму входу смесителя 14, вторым выходом - к аналого-цифровому преобразователю 16, а третьим и четвертым выходами - к микроконтроллеру 17.The composition of the receiver 2 of the electromagnetic field includes a receiving frame 12, a pre-amplifier 13, a mixer 14, an intermediate frequency amplifier 15, an analog-to-digital converter 16, a microcontroller 17 and a computer 18, which are connected in series, as well as a keyboard and display unit 19, a controlled frequency synthesizer 20 and a synchronizer 21. The keyboard and display unit 19 is connected to the input / output of the microcontroller 17, which is also connected to the inputs of an intermediate frequency amplifier 15, an analog-to-digital converter 16, and controlled synthesis pa frequency 20, which second input is connected to the synchronizer 21, the first output - to the second input of the mixer 14, the second output - to analog-to-digital converter 16, and the third and fourth outputs - to the microcontroller 17.
В состав радиоканала 3 синхронизации входят передающий блок 22 с передающей антенной, который соединен с соответствующими выходами микроконтроллера 17 и синхронизатора 21 приемника 2 электромагнитного поля, и приемный блок 23 с приемной антенной, соединенный выходами с соответствующим входом микроконтроллера 5 и синхронизатором 4 генератора 1 электромагнитного поля.The synchronization radio channel 3 includes a transmitting unit 22 with a transmitting antenna, which is connected to the corresponding outputs of the microcontroller 17 and the synchronizer 21 of the electromagnetic field receiver 2, and a receiving unit 23 with a receiving antenna, connected to the outputs with the corresponding input of the microcontroller 5 and the synchronizer 4 of the electromagnetic field generator 1 .
Предложенный способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.
Искусственно создаваемое гармоническое электромагнитное поле в заданном диапазоне частот и заданной напряженности возбуждают генератором 1 электромагнитного поля. Значения частот и напряженностей поля определяют соответствующими кодами микроконтроллера 5, которые передаются им соответственно на вход управления частотой управляемого синтезатора частот 7 и вход управления усилителя мощности 8. На второй вход управляемого синтезатора частот 7 поступает сигнал опорной частоты с синхронизатора 4. На первом выходе управляемого синтезатора частот 7 формируется гармонический сигнал заданной частоты, который усиливается усилителем мощности 8, а на втором выходе - сигнал тактовой частоты для микроконтроллера 5. Необходимые питающие напряжения на усилитель мощности 8 подают от аккумулятора 10 через преобразователь напряжения 11. Ввод значений частот и напряженностей поля в микроконтроллер 5 осуществляют с клавиатуры блока 6 клавиатуры и дисплея при местном управлении генератором 1 электромагнитного поля или с выхода приемного блока 23 радиоканала синхронизации 3 при дистанционном управлении генератором 1 электромагнитного поля со стороны приемника 2 электромагнитного поля. В обоих случаях эти значения отображаются на дисплее блока 6 клавиатуры и дисплея. Со второго выхода приемного блока 23 на вход синхронизатора 4 поступает высокочастотный сигнал с приемника 2 электромагнитного поля, синхронизирующий работу генератора 1 и приемника 2 электромагнитного поля.An artificially created harmonic electromagnetic field in a given frequency range and a given intensity is excited by an electromagnetic field generator 1. The values of the frequencies and field strengths are determined by the corresponding codes of the microcontroller 5, which are transmitted to them respectively to the frequency control input of the controlled frequency synthesizer 7 and the control input of the power amplifier 8. The reference frequency signal from the synchronizer 4 is received at the second input of the controlled frequency synthesizer 7. At the first output of the controlled synthesizer of frequencies 7, a harmonic signal of a given frequency is formed, which is amplified by a power amplifier 8, and at the second output, a clock signal for microcontrol Era 5. The necessary supply voltage to the power amplifier 8 is supplied from the battery 10 through the voltage converter 11. The frequency and field strength values are entered into the microcontroller 5 from the keyboard of the keyboard and display unit 6 with local control of the electromagnetic field generator 1 or from the output of the receiver unit 23 of the radio channel synchronization 3 with remote control of the generator 1 of the electromagnetic field from the receiver 2 of the electromagnetic field. In both cases, these values are displayed on the display of the keyboard unit 6 and the display. From the second output of the receiving unit 23 to the input of the synchronizer 4 receives a high-frequency signal from the receiver 2 of the electromagnetic field, synchronizing the operation of the generator 1 and the receiver 2 of the electromagnetic field.
Изменяющееся по частоте электромагнитное поле излучается рамкой 9, располагаемой (автоматизированно или вручную) вертикально или горизонтально. Переключение частот в заданном диапазоне осуществляется или автоматически, или по выбору оператора.A frequency-varying electromagnetic field is emitted by a frame 9 located (automatically or manually) vertically or horizontally. Switching frequencies in a given range is carried out either automatically, or at the choice of the operator.
Измерения проводятся приемником 2 электромагнитного поля. Электромагнитное поле воспринимается рамкой 12, преобразующей его в электрический сигнал, который усиливается предварительным усилителем 13 и поступает на первый вход смесителя 14. На второй вход смесителя 14 поступает сигнал с первого выхода управляемого синтезатора частот 20 с частотой гетеродина fг, отличающейся от частоты принятого сигнала fс на величину промежуточной частоты приемника fпч=|fг-fс|, одинаковую для всех используемых частот сигнала. Сигнал промежуточной частоты усиливается усилителем промежуточной частоты 15 с автоматической регулировкой усиления, осуществляемой с помощью микроконтроллера 17. Возможно также управление и его полосой пропускания. При этом в области низких частот приемник может работать без преобразования частоты сигнала при подаче на второй вход смесителя 14 постоянного напряжения от управляемого синтезатора частот 20.Measurements are taken by the receiver 2 of the electromagnetic field. The electromagnetic field is perceived by the frame 12, which converts it into an electric signal, which is amplified by the pre-amplifier 13 and is fed to the first input of the mixer 14. The second input of the mixer 14 receives a signal from the first output of the controlled frequency synthesizer 20 with a local oscillator frequency f g different from the frequency of the received signal f a value at the intermediate frequency f IF receiver = | f r -f c |, the same used for all signal frequencies. The intermediate frequency signal is amplified by the intermediate frequency amplifier 15 with automatic gain control, carried out using the microcontroller 17. It is also possible to control its bandwidth. Moreover, in the low frequency region, the receiver can operate without converting the signal frequency when a constant voltage is supplied to the second input of the mixer 14 from a controlled frequency synthesizer 20.
Усиленный и стабилизированный по амплитуде (в необходимой степени) сигнал с выхода усилителя промежуточной частоты 15 поступает на сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 16. В аналого-цифровом преобразователе 16 он дискретизируется по времени последовательностью импульсов с второго выхода управляемого синтезатора частот 20 с частотой дискретизации (частотой выборок) fд и преобразуется в цифровой сигнал. Необходимое для последующей обработки число преобразуемых выборок N сигнала определяется длительностью строб-импульса, поступающего на вход управления (разрешения преобразования) аналого-цифрового преобразователя 16 от микроконтроллера 17. Момент начала управляющего строб-импульса привязывается в микроконтроллере 17 к последовательности импульсов с частотой, равной промежуточной частоте приемника, которые поступают на него с третьего выхода управляемого синтезатора частот 20, где они формируются. При измерениях с усреднением микроконтроллером 17 последовательно выводятся L строб-импульсов в соответствии с заданным числом циклов усреднения. На четвертом выходе управляемого синтезатора частот 20 формируется тактовая частота для микроконтроллера 17.Amplified and stabilized in amplitude (to the necessary extent), the signal from the output of the intermediate frequency amplifier 15 is fed to the signal input of the analog-to-digital converter 16. In the analog-to-digital converter 16, it is sampled by the pulse train from the second output of the controlled frequency synthesizer 20 with a sampling frequency ( sampling frequency) f d and is converted to a digital signal. The number of converted samples of the N signal required for subsequent processing is determined by the duration of the strobe pulse supplied to the control input (resolution of the conversion) of the analog-to-digital converter 16 from the microcontroller 17. The start moment of the control strobe pulse is connected in the microcontroller 17 to a pulse sequence with a frequency equal to the intermediate the frequency of the receiver, which enter it from the third output of the controlled frequency synthesizer 20, where they are formed. In measurements with averaging by the microcontroller 17, L strobe pulses are sequentially output in accordance with a given number of averaging cycles. At the fourth output of the controlled frequency synthesizer 20, a clock frequency for the microcontroller 17 is formed.
По N или L·N вводимым с аналого-цифрового преобразователя 16 выборкам цифрового сигнала в микроконтроллере 17 вычисляется средний уровень сигнала и при необходимости изменяется значение коэффициента усиления усилителя промежуточной частоты 15. При соответствии коэффициента усиления усилителя промежуточной частоты 15 уровню принятого сигнала считанные микроконтроллером 17 выборки сигнала передаются для обработки в вычислитель 18.Using N or L · N samples of a digital signal from an analog-to-digital converter 16, the average signal level is calculated in the microcontroller 17 and, if necessary, the value of the gain of the intermediate frequency amplifier 15 is changed. If the gain of the intermediate frequency amplifier 15 is the level of the received signal, the samples read by the microcontroller 17 the signals are transmitted for processing to the computer 18.
В вычислителе 18 по N усредненным или неусредненным (при L=1) выборкам сигнала s(n), взвешенным весовой функцией w(n), n=0, 1, …N-1, с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ) (или быстрого преобразования Фурье - БПФ) измеряется комплексный спектр сигнала 
Измеряемая магнитная компонента электромагнитного поля определяется заданным расположением излучающей и приемной рамок (вертикальное или горизонтальное). Каждая из компонент, как и соответствующие им характеристики комплексного спектра сигнала, содержат в себе информацию о кажущемся сопротивлении геологической среды и связаны с ним известными (и достаточно сложными) функциональными зависимостями (см. Вешев А.В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе / Л.: Недра, 1980. - 392 с.; Аузин А.К. Электроразведка (спецкурс по индуктивным и радиоволновым методам рудной электроразведки) / М.: Недра, 1977. - 134 с.). Разрешая с помощью вычислителя 18 эти зависимости относительно кажущегося сопротивления среды, косвенным образом находят его искомые измеренные значения. Условиям точности, однозначности и диапазона измеряемых значений наиболее отвечают измерения кажущегося сопротивления среды по отношениям поочередно находимых модулей напряженностей вертикальной и горизонтальной магнитных компонент для вертикальной излучающей рамки (т.е. по отношениям соответствующих им приведенных модулей спектра сигнала |S(jfс)|пр) и по разности аргументов (разности фаз) φ(fс)пр этих компонент для горизонтального (под углом 45 градусов) расположения излучающей рамки. При этом отпадает необходимость точного знания коэффициента усиления приемника (одинакового для обеих измеряемых компонент) и вносимых им фазовых сдвигов сигналов.The measured magnetic component of the electromagnetic field is determined by the specified location of the emitting and receiving frames (vertical or horizontal). Each of the components, as well as the corresponding characteristics of the complex spectrum of the signal, contain information about the apparent resistance of the geological environment and are associated with known (and rather complex) functional dependences (see Veshev A.V. DC and AC electroprofiling / L .: Nedra, 1980. - 392 p .; Auzin A.K. Electrical exploration (special course on inductive and radio wave methods of ore electrical exploration) / M .: Nedra, 1977. - 134 p.). By resolving these dependences with the help of calculator 18 with respect to the apparent resistance of the medium, its desired measured values are indirectly found. Conditions precise, unequivocal and range measured values correspond most measurements the apparent resistance of the medium on relations modules alternately being found strengths vertical and horizontal magnetic component for emitting vertical frames (i.e., according to the relations corresponding reduced signal spectrum modules | S (jf c) | pr ) and the difference in arguments (phase difference) φ (f s ) pr of these components for the horizontal (at an angle of 45 degrees) arrangement of the emitting frame. This eliminates the need for accurate knowledge of the gain of the receiver (the same for both measured components) and the phase shifts of the signals introduced by it.
Значения используемых частот электромагнитного поля, на которых проводят измерения, и их диапазон зависят от свойств исследуемых геологических сред - проводящие, непроводящие, магнитные, немагнитные - и от совместно или раздельно решаемых задач профилирования и/или зондирования.The values of the used frequencies of the electromagnetic field at which measurements are carried out, and their range depend on the properties of the studied geological media - conductive, non-conductive, magnetic, non-magnetic - and on jointly or separately solved problems of profiling and / or sounding.
В вычислитель 18 приемника 2 электромагнитного поля вводят необходимое для расчета кажущегося сопротивления геологической среды расстояние между излучающей 9 и приемной 12 рамками, а также их географические координаты, получаемые путем позиционирования их местоположения с помощью навигационного приемника или иных средств.The distance between the emitting 9 and the receiving 12 frames, as well as their geographical coordinates, obtained by positioning their location using a navigation receiver or other means, is introduced into the calculator 18 of the electromagnetic field receiver 2;
Посредством программного обеспечения вычислителя 18 выявляют характер изменения кажущегося сопротивления среды по профилю и по глубине частотных разрезов и осуществляют его геофизическую интерпретацию, проводят электронное картографирование.Using the software of the calculator 18, the nature of the change in the apparent resistance of the medium along the profile and the depth of the frequency sections is determined and its geophysical interpretation is carried out, electronic mapping is carried out.
Возможно также применение в генераторе 1 электромагнитного поля и в приемнике 2 электромагнитного поля комбинированных (вертикальной и горизонтальной) рамок, что позволяет использовать электронные средства переключения (коммутации) их, существенно сокращающие время на проведение измерений.It is also possible to use combined (vertical and horizontal) frames in the generator 1 of the electromagnetic field and in the receiver 2 of the electromagnetic field, which allows the use of electronic means of switching (switching) them, significantly reducing the time for measurements.
Для проведения исследований обычно необходимы два человека. Один (оператор) работает с приемником 2 электромагнитного поля и входящей в него приемной рамкой 12, последовательно перемещая их из одной точки поверхности исследуемого участка в другую. Другой (помощник) имеет дело с генератором 1 электромагнитного поля и входящей в него излучающей рамкой 9. При дистанционном управлении генератором 1 электромагнитного поля со стороны измерительного приемника 2 электромагнитного поля значения рабочих частот и напряженностей электромагнитного поля генератора 1, а также необходимое расположение излучающей рамки 9 вводятся с клавиатуры блока 19 клавиатуры и дисплея приемника 2 электромагнитного поля в микроконтроллер 17, которые кодируются и через передающий блок 22 с передающей антенной радиоканала синхронизации 3 передаются в приемный блок 23 с приемной антенной на стороне генератора 1 электромагнитного поля. Несущее высокочастотное колебание поступает в передающий блок 22 с передающей антенной с синхронизатора 21. По истечении определенного времени, необходимого на настройку генератора 1 электромагнитного поля, автоматически или по команде помощника начинаются генерация электромагнитного поля и его прием. По истечении задержки на время переходных процессов в приемнике 2 электромагнитного поля считывается оцифрованная реализация принятого им сигнала и выполняются измерения. Совместная работа генератора 1 электромагнитного поля и приемника 2 электромагнитного поля осуществляется в соответствии с временной диаграммой, записанной в памяти микроконтроллера 17. Действия оператора и помощника дополнительно согласуются также с помощью переговорных средств связи.For research, usually two people are needed. One (operator) works with the receiver 2 of the electromagnetic field and the receiving frame 12 included in it, sequentially moving them from one point on the surface of the investigated area to another. The other (assistant) deals with the generator 1 of the electromagnetic field and the emitting frame 9 included in it. When remotely controlling the generator 1 of the electromagnetic field from the side of the measuring receiver 2 of the electromagnetic field, the values of the operating frequencies and electromagnetic fields of the generator 1, as well as the necessary location of the emitting frame 9 are entered from the keyboard of the keyboard block 19 and the display of the receiver 2 of the electromagnetic field into the microcontroller 17, which are encoded and through the transmitting unit 22 with the transmitting antenna rad 3 Ocana synchronization are transmitted to the receiving unit 23 to receive antenna 1 on the side of the generator electromagnetic field. The carrier high-frequency oscillation enters the transmitting unit 22 with the transmitting antenna from the synchronizer 21. After a certain time required to configure the generator 1 of the electromagnetic field, automatically or at the command of an assistant, the generation of the electromagnetic field and its reception begin. After the delay for the duration of the transient processes in the receiver 2 of the electromagnetic field, the digitized implementation of the received signal is read and measurements are performed. The joint work of the generator 1 of the electromagnetic field and the receiver 2 of the electromagnetic field is carried out in accordance with the time diagram recorded in the memory of the microcontroller 17. The actions of the operator and the assistant are additionally coordinated also by means of communication means.
Преимущества заявляемого изобретения (повышение точности, достоверности и информативности измерений кажущегося сопротивления геологической среды и результатов их геофизической интерпретации) достигаются прежде всего за счет измерения с высокой точностью спектральных характеристик сигналов, соответствующих измеряемым магнитным компонентам принятого электромагнитного поля. Такие измерения обеспечиваются в приемнике 2 электромагнитного поля введением управляемого синтезатора частот 20 и вычислителя 18. Последнее обусловлено недостаточными для спектральных измерений вычислительными возможностями микроконтроллеров, ориентированных преимущественно на задачи управления. При выполнении измерений с помощью микроконтроллера используют упрощенные измерительные алгоритмы, например оценку амплитуды сигнала по его средневыпрямленному значению, и приближенные методы вычисления кажущегося сопротивления геологической среды, включающие табулирование и интерполяцию связывающих их сложных функциональных зависимостей, что еще требует и наличия большого объема памяти. В результате погрешности микроконтроллерных амплитудных измерений кажущегося сопротивления геологической среды достигают 10% и более, особенно при малых отношениях сигнал-шум, реально имеющих место при геофизических исследованиях.The advantages of the claimed invention (improving the accuracy, reliability and information content of measurements of the apparent resistance of the geological environment and the results of their geophysical interpretation) are achieved primarily by measuring with high accuracy the spectral characteristics of the signals corresponding to the measured magnetic components of the received electromagnetic field. Such measurements are provided in the receiver 2 of the electromagnetic field by the introduction of a controlled frequency synthesizer 20 and a calculator 18. The latter is due to insufficient computational capabilities of microcontrollers for spectral measurements, focused mainly on control tasks. When performing measurements using the microcontroller, simplified measurement algorithms are used, for example, estimating the signal amplitude from its average straightened value, and approximate methods for calculating the apparent resistance of the geological environment, including tabulating and interpolating complex functional dependencies that connect them, which also requires a large amount of memory. As a result, the errors of microcontroller amplitude measurements of the apparent resistance of the geological environment reach 10% or more, especially with small signal-to-noise ratios that actually occur in geophysical studies.
При спектральных измерениях можно управлять точностью измерения в достаточно больших пределах путем выбора числа выборок сигнала, вида весовой функции и числа циклов усреднения, обнаруживать и компенсировать влияние помех и т.д.In spectral measurements, it is possible to control the measurement accuracy to a sufficiently large extent by selecting the number of signal samples, the type of weight function and the number of averaging cycles, to detect and compensate for the influence of interference, etc.
Сопоставление значений кажущегося сопротивления геологической среды, полученных разными методами, повышает достоверность измерений и результатов их последующей геофизической интерпретации.A comparison of the apparent resistance of the geological environment obtained by different methods increases the reliability of measurements and the results of their subsequent geophysical interpretation.
Совместное использование фазовых методов позволяет дополнительно выявить магнитные аномалии геологической среды, что также повышает информативность измерений и результатов их последующей геофизической интерпретации.The joint use of phase methods makes it possible to additionally identify magnetic anomalies of the geological environment, which also increases the information content of the measurements and the results of their subsequent geophysical interpretation.
Использование навигационного приемника для позиционирования местоположения излучающей и приемной рамок и измерения расстояния между ними способствуют повышению точности измерения кажущегося сопротивления геологической среды и расширяет возможности вторичной обработки результатов исследования, включая электронное картографирование.The use of a navigation receiver to position the location of the emitting and receiving frames and measure the distance between them increases the accuracy of measuring the apparent resistance of the geological environment and expands the possibilities of secondary processing of the research results, including electronic mapping.
Введение в приемник 2 электромагнитного поля усилителя промежуточной частоты 15 с автоматической регулировкой усиления расширяет динамический диапазон измеряемых сигналов, что, как и повышение точности измерения, способствует увеличению глубинности проводимых исследований без увеличения выходной мощности генератора 1 электромагнитного поля.Introduction to the receiver 2 of the electromagnetic field of the intermediate frequency amplifier 15 with automatic gain control expands the dynamic range of the measured signals, which, like increasing the accuracy of the measurement, increases the depth of research without increasing the output power of the electromagnetic field generator 1.
Все блоки устройства, осуществляющего заявляемый способ геоэлектроразведки, в том числе и вновь вводимые, выполняются на основе стандартных технических средств или типовых инженерных решений. В частности, для реализации смесителя 14 и усилителя промежуточной частоты 15 могут быть использованы перспективные программируемые аналоговые интегральные схемы (ПАИС) компании Anadigm. В управляемом синтезаторе частот 20 формирование гармонического сигнала с частотой гетеродина может быть обеспечено с помощью интегральной микросхемы прямого цифрового синтеза AD 9832 или AD 9851 и др., а формирование импульсных сигналов, выводимых на микроконтроллер 17 и аналого-цифровой преобразователь 16, - с помощью цифровых интегральных микросхем делителей частоты опорного сигнала, поступающего с синхронизатора 21.All units of the device implementing the inventive method of geoelectrical exploration, including newly introduced, are performed on the basis of standard technical means or standard engineering solutions. In particular, for the implementation of the mixer 14 and the intermediate frequency amplifier 15 can be used promising programmable analog integrated circuits (PAIS) company Anadigm. In a controlled frequency synthesizer 20, the formation of a harmonic signal with a local oscillator frequency can be achieved using an integrated direct digital synthesis chip AD 9832 or AD 9851 and others, and the formation of pulsed signals output to a microcontroller 17 and an analog-to-digital converter 16 using digital integrated circuits of the frequency dividers of the reference signal coming from the synchronizer 21.
В качестве вычислителя 18 можно использовать портативные компьютеры для промышленных и полевых применений, например GETAC M230N, GETAC A790, GETAC B300 или промышленные защищенные карманные персональные компьютеры (КПК) с встроенным навигационным приемником GPS, например GETAC PS535F или «Кулон».As the calculator 18, you can use portable computers for industrial and field applications, for example GETAC M230N, GETAC A790, GETAC B300 or industrial secure handheld personal computers (PDAs) with a built-in GPS navigation receiver, for example GETAC PS535F or Pendant.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011144054/28A RU2480794C1 (en) | 2011-10-31 | 2011-10-31 | Geoelectric survey method and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011144054/28A RU2480794C1 (en) | 2011-10-31 | 2011-10-31 | Geoelectric survey method and apparatus for realising said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2480794C1 true RU2480794C1 (en) | 2013-04-27 |
Family
ID=49153253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011144054/28A RU2480794C1 (en) | 2011-10-31 | 2011-10-31 | Geoelectric survey method and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2480794C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710099C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-24 | Владимир Петрович Колесников | Geo-electric prospecting method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1157504A1 (en) * | 1979-08-23 | 1985-05-23 | Предприятие П/Я А-1811 | Method of multifrequency electromagnetic sounding |
| GB2305248A (en) * | 1995-09-15 | 1997-04-02 | Western Atlas Int Inc | Induction well logging instruments |
| WO2000000851A1 (en) * | 1998-06-18 | 2000-01-06 | Den Norske Stats Oljeselskap A.S | Device for electromagnetic detection of geological properties in a well |
| RU2156987C2 (en) * | 1998-10-13 | 2000-09-27 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method for inductive vertical sounding |
| RU2172499C1 (en) * | 2000-06-13 | 2001-08-20 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method of geological electric prospecting |
| RU2230341C1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-10 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method of induction vertical sounding |
| RU2280269C1 (en) * | 2005-08-01 | 2006-07-20 | ООО "МГУ-Геофизика" | Method for geo-electric prospecting and device for realization of said method |
| US8014988B2 (en) * | 2006-04-06 | 2011-09-06 | Exxonmobil Upstream Research Co. | Method for obtaining resistivity from controlled source electromagnetic data |
-
2011
- 2011-10-31 RU RU2011144054/28A patent/RU2480794C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1157504A1 (en) * | 1979-08-23 | 1985-05-23 | Предприятие П/Я А-1811 | Method of multifrequency electromagnetic sounding |
| GB2305248A (en) * | 1995-09-15 | 1997-04-02 | Western Atlas Int Inc | Induction well logging instruments |
| WO2000000851A1 (en) * | 1998-06-18 | 2000-01-06 | Den Norske Stats Oljeselskap A.S | Device for electromagnetic detection of geological properties in a well |
| RU2156987C2 (en) * | 1998-10-13 | 2000-09-27 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method for inductive vertical sounding |
| RU2172499C1 (en) * | 2000-06-13 | 2001-08-20 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method of geological electric prospecting |
| RU2230341C1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-10 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method of induction vertical sounding |
| RU2280269C1 (en) * | 2005-08-01 | 2006-07-20 | ООО "МГУ-Геофизика" | Method for geo-electric prospecting and device for realization of said method |
| US8014988B2 (en) * | 2006-04-06 | 2011-09-06 | Exxonmobil Upstream Research Co. | Method for obtaining resistivity from controlled source electromagnetic data |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710099C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-12-24 | Владимир Петрович Колесников | Geo-electric prospecting method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Won et al. | GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor | |
| US5070462A (en) | Device for locating a boring machine | |
| EP1899737B1 (en) | A radio mode selectivity block for a detector for detecting a buried current carrying conductor | |
| Akalin et al. | Dayside induced magnetic field in the ionosphere of Mars | |
| US8847813B2 (en) | Unsynchronized radio imaging | |
| US10429538B1 (en) | Underwater electromagnetic field measurement that factors in ocean dynamics | |
| AU2016203396B2 (en) | Magnetometer signal sampling within time-domain EM transmitters and method | |
| RU2687236C1 (en) | Measuring complex for searching and diagnosing underground communications | |
| RU2474839C1 (en) | Method and apparatus for nonlinear radar | |
| WO2015088466A1 (en) | Geophysical exploration method | |
| RU2480794C1 (en) | Geoelectric survey method and apparatus for realising said method | |
| RU2436130C2 (en) | Method and system for radar probing earth interior | |
| RU2414719C1 (en) | Measurement system for searching and diagnostic of underground communications | |
| Ylaya et al. | Linear frequency modulated continuous wave lfm-cw short-range radar for detecting subsurface water content with deep learning | |
| RU2460090C1 (en) | Apparatus for probing building structures | |
| RU2707419C1 (en) | Method for georadiolocation sounding and device for its implementation | |
| Radzicki et al. | Standoff CW radar for through-the-wall detection of human heartbeat signatures | |
| WO2015072884A1 (en) | Method for the exploration of oil and gas deposits and system for the implementation thereof | |
| Manstein et al. | A device for shallow frequency-domain electromagnetic induction sounding | |
| RU2234694C2 (en) | Device for probing building constructions | |
| RU2444767C1 (en) | Method to determine routes for installation of underwater pipelines and device for its realisation | |
| RU2303279C1 (en) | Method and device for sub-surface radiolocation probing | |
| RU153907U1 (en) | ACOUSTIC PROFILOGRAPH | |
| Mosquera et al. | Decomposition of incident and reflected surface waves using an Ultrasonic Velocity Profiler | |
| RU76467U1 (en) | TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR SEARCH AND EXPLORATION OF OIL AND GAS DEPOSITS BY RESULTS OF MEASUREMENTS OF Caused POLARIZATION WITH FORECAST OF HYDROCARBON SATURATION |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161101 |