RU87263U1

RU87263U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION OF THE SOURCES OF GAS "TORCHES" ON THE BOTTOM OF THE RESERVOIRS

Info

Publication number: RU87263U1
Application number: RU2009119618/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Исаакович Юсупов; Александр Сергеевич Саломатин
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2009-09-27

Abstract

Полезная модель относится к геофизике, а именно к устройствам для определения местоположения источников газовых «факелов» на дне водоемов. Технический результат заключается в повышении точности определения местоположения источников газовых «факелов». Указанный технический результат достигается устройством, состоящим из генератора электрических импульсов, выход которого соединен с входом-выходом электроакустического преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом компьютера, соединенного с системой определения текущих координат судна. Устройство также содержит интегратор электрических сигналов и пороговое устройство. Вход порогового устройства связан с выходом усилителя, выход порогового устройства соединен с входом интегратора электрических сигналов, а выход интегратора электрических сигналов соединен с входом компьютера. The utility model relates to geophysics, and in particular to devices for determining the location of sources of gas "torches" at the bottom of water bodies. The technical result consists in increasing the accuracy of determining the location of sources of gas "torches". The specified technical result is achieved by a device consisting of an electric pulse generator, the output of which is connected to the input-output of the electro-acoustic transducer, the output of which is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of a computer connected to the system for determining the current coordinates of the vessel. The device also includes an integrator of electrical signals and a threshold device. The input of the threshold device is connected to the output of the amplifier, the output of the threshold device is connected to the input of the integrator of electrical signals, and the output of the integrator of electrical signals is connected to the input of the computer.

Description

Полезная модель относится к геофизике, а именно к устройствам для определения местоположения источников всплывающих со дна океанов, морей и других водоемов газовых пузырьков, образующих газовые «факела».The utility model relates to geophysics, and in particular, to devices for determining the location of sources of gas bubbles emerging from the bottom of the oceans, seas and other bodies of water that form gas “flares”.

На многих участках Мирового океана со дна поднимаются пузырьки газа, которые зачастую образуют в водной толще устойчивые области их повышенной концентрации - газовые «факела» (ГФ). Источники ГФ - области пузырькового истечения, встречаются в широком диапазоне глубин, от мелководья до нескольких сотен метров, а нередко на глубинах километр и более. Определение местоположения источников ГФ представляет большой практический интерес, поскольку они создают вокруг себя уникальное биогеохимическое и гидродинамическое окружение и оказывают существенное влияние на вертикальный транспорт газов, бактерий, осадков, поверхностно активных и питательных веществ. Кроме того, источники ГФ зачастую располагаются в местах выхода газогидратов метана к поверхности морского дна, а обнаружение газогидратов, являющихся перспективными источниками энергии, весьма актуально, поскольку в ближайшем будущем они могут заменить в качестве сырья нефть, запасы которой на Земле ограничены. (Ginsburg G.D., Soloviev V.A., Cranston R.E., Lorenson T.D., Kvenvolden K.A. Gas hydrates from the continental slope, offshore Sakhalin Island, Okhotsk Sea // Geo-Marine Letters. 1993. V. 13. P. 41-48).In many parts of the World Ocean, gas bubbles rise from the bottom, which often form stable areas of their increased concentration in the water column - gas “flares” (GF). GF sources - areas of bubble outflow, occur in a wide range of depths, from shallow water to several hundred meters, and often at depths of a kilometer or more. Determining the location of HF sources is of great practical interest, since they create a unique biogeochemical and hydrodynamic environment around them and have a significant effect on the vertical transport of gases, bacteria, sediments, surface-active and nutrients. In addition, GF sources are often located at the places where methane gas hydrates exit to the seabed surface, and the detection of gas hydrates, which are promising energy sources, is very important, since in the near future they can replace oil, whose reserves on Earth are limited. (Ginsburg G. D., Soloviev V. A., Cranston R. E., Lorenson T. D., Kvenvolden K. A. Gas hydrates from the continental slope, offshore Sakhalin Island, Okhotsk Sea // Geo-Marine Letters. 1993. V. 13. P. 41-48).

Известно устройство, основанное на оптическом наблюдении за всплывающими пузырьками, позволяющее визуально определять местоположение источника ГФ (Blanchard D.C., Woodcock A.H. Bubble formation and modification in the sea and its meteorological significance // Tellus. 1957. V. 9. Р. 145-158). Устройство состоит из погружаемого блока, в состав которого входят источник света и регистратор в виде видео/кинокамеры или фотоаппарата. Устройство опускают на необходимую глубину и с его помощью визуально производят поиск источника ГФ.A device based on optical observation of pop-up bubbles that allows you to visually determine the location of the source of GF (Blanchard DC, Woodcock AH Bubble formation and modification in the sea and its meteorological significance // Tellus. 1957. V. 9. P. 145-158) . The device consists of an immersion unit, which includes a light source and a recorder in the form of a video / movie camera or camera. The device is lowered to the required depth and with its help visually search for the source of GF.

Недостатком устройства, основанного на оптическом наблюдении, является то, что с его помощью можно обнаружить источники ГФ только на мелководье, поскольку всплывающие пузырьки должны попадать в поле зрения фото или видео/кинокамеры. В случае глубоководных ГФ, когда источники расположены на глубинах, превышающих сотни метров, такое устройство является не эффективным.A disadvantage of the device based on optical observation is that it can be used to detect HF sources only in shallow water, since pop-up bubbles should fall into the field of view of a photo or video / movie camera. In the case of deep-sea GF, when the sources are located at depths exceeding hundreds of meters, such a device is not effective.

Известно устройство, основанное на излучении и приеме акустических сигналов, которое позволяет обнаружить ГФ и определить местоположение источника ГФ. (Зоненшайн Л.П. Газовый источник на дне Охотского моря // Природа 1987. №8. С.53-57). Известное устройство состоит из генератора электрических импульсов, электроакустического преобразователя, усилителя и регистратора. Акустический сигнал излучается в направлении дна. Рассеяный в водной толще сигнал поступает на преобразователь, преобразуется в электрический сигнал, который поступает на вход усилителя и далее после выпрямления на регистратор, где происходит его запись на эхоленту в виде эхограммы. На эхоленте в оттенках серого отображаются все рассеивающие звук объекты, в том числе морское дно и газовые пузырьки. При пересечении судном ГФ на эхоленте появляется изображение ГФ в виде наклонной вытянутой области повышенного рассеяния. Наклон области на эхограмме связан с углом наклона потока всплывающих со дна пузырьков и параметрами регистрации. Обычно за местоположение источников ГФ принимаются координаты судна в момент регистрации максимального эхосигнала от ГФ при его пересечении.A device based on the emission and reception of acoustic signals is known, which allows one to detect HF and determine the location of the source of HF. (Zonenshayn L.P. Gas source at the bottom of the Sea of Okhotsk // Nature 1987. No. 8. P.53-57). The known device consists of an electric pulse generator, electro-acoustic transducer, amplifier and recorder. An acoustic signal is emitted in the direction of the bottom. The signal scattered in the water column is fed to the transducer, converted into an electrical signal, which is fed to the input of the amplifier and then after rectification to the recorder, where it is recorded on an echo tape in the form of an echogram. On an echo tape in shades of gray, all objects scattering sound are displayed, including the seabed and gas bubbles. When the vessel crosses the GF on an echo tape, an image of the GF appears in the form of an inclined elongated region of increased scattering. The slope of the region in the echogram is related to the angle of inclination of the flow of bubbles emerging from the bottom and registration parameters. Usually, the coordinates of the vessel at the time of recording the maximum echo signal from the HF at its intersection are taken as the location of the GF sources.

К недостаткам известного устройства следует отнести низкую точность определения местоположения источников ГФ, поскольку при записи сигналов на эхоленту время регистрации максимального эхосигнала от ГФ трудно определить с большой точностью. Кроме того, устройство не регистрирует координаты самого судна при пересечении ГФ.The disadvantages of the known device include the low accuracy of determining the location of HF sources, since when recording signals on an echo tape, the time of recording the maximum echo signal from a HF is difficult to determine with high accuracy. In addition, the device does not register the coordinates of the vessel itself when crossing the GF.

Наиболее близким к заявляемому устройству является гидроакустический комплекс, позволяющий определять координаты источника ГФ. Принцип его работы основан на излучении и приеме акустических сигналов. Комплекс выполнен на основе эхолота ELAC (ФРГ), соединенного с компьютером, связанного с системой, определяющей текущие координаты судна. (Саломатин А.С., Юсупов В.И., Ли Б.Я. Дистанционные акустические исследования водной толщи и дна океана: аппаратура и методика // Дальневосточные моря России. М.: Наука, 2007. Кн. 4: Физические методы исследования. С.87-110). Комплекс состоит из генератора электрических импульсов, сигнал с выхода которого поступает на вход-выход электроакустического преобразователя. С выхода преобразователя сигнал поступает на вход усилителя, и далее усиленный сигнал поступает на вход компьютера, где визуализируется на экране в виде эхограммы. Электрический импульс, поступающий на вход электроакустического преобразователя, преобразуется в звуковую волну, которая распространяется в сторону дна. Звуковая волна отражается от пузырьков и возвращается в обратном направлении к электроакустическому преобразователю, который преобразует ее в электрический сигнал. Усилитель усиливает сигнал, который визуализируется на экране компьютера. На экране появляется изображение пузырьков, рассеивавших в обратном направлении звук. Процесс повторяется раз в одну или несколько секунд. В компьютер вводятся также сигналы с системы (приемник GPS), определяющей текущие координаты судна. При прохождении судна над газовым «факелом» на экране компьютера появляется изображение газового «факела» в виде наклонной области повышенного рассеяния в водной толще (Саломатин А.С., Шевцов В.П. Юсупов В.И. Океанологические исследования с помощью эхолотов. Опыт двадцатилетнего использования//Доклады 9-ой школы-семинара акад. Л.М.Бреховских. Москва, 2002, С.250-253). За местоположение источника ГФ принимают координаты судна в момент регистрации максимального эхосигнала от ГФ при его пересечении.Closest to the claimed device is a hydroacoustic complex that allows you to determine the coordinates of the source of GF. The principle of its operation is based on the emission and reception of acoustic signals. The complex is based on the ELAC echo sounder (Germany), connected to a computer, connected to a system that determines the current coordinates of the vessel. (Salomatin A.S., Yusupov V.I., Lee B.Ya. Remote acoustic studies of the water column and bottom of the ocean: equipment and methods // Far Eastern Seas of Russia. M: Nauka, 2007. Book 4: Physical research methods P.87-110). The complex consists of an electric pulse generator, the output signal of which is fed to the input-output of the electro-acoustic transducer. From the output of the converter, the signal goes to the input of the amplifier, and then the amplified signal goes to the input of the computer, where it is visualized on the screen in the form of an echogram. The electric pulse supplied to the input of the electro-acoustic transducer is converted into a sound wave, which propagates towards the bottom. The sound wave is reflected from the bubbles and returns in the opposite direction to the electro-acoustic transducer, which converts it into an electrical signal. An amplifier amplifies a signal that is visualized on a computer screen. An image of bubbles appearing on the screen, scattering sound in the opposite direction. The process is repeated once every one or several seconds. Signals from the system (GPS receiver), which determines the current coordinates of the vessel, are also entered into the computer. When a vessel passes over a gas “torch”, an image of a gas “torch” appears on the computer screen in the form of an inclined region of increased scattering in the water column (Salomatin A.S., Shevtsov V.P. Yusupov V.I. Oceanological research using echo sounders. Experience twenty-year use // Reports of the 9th school-seminar of academician L. M. Brekhovskikh. Moscow, 2002, S.250-253). For the location of the source of the GF take the coordinates of the vessel at the time of registration of the maximum echo from the GF at its intersection.

Недостатком прототипа является то, что точность определения местоположения источника ГФ зависит от расположения области эхосигнала (области повышенного рассеяния) от ГФ относительно дна. Если судно прошло непосредственно над источником ГФ, то эта область повышенного рассеяния на эхоленте соприкасается с изображением морского дна, и в этом случае точность определения местоположения источника ГФ максимальна. При пересечении ГФ на некотором расстоянии от источника ГФ область повышенного рассеяния от ГФ на эхоленте не соприкасается с изображением морского дна, и в этом случае точность определения местоположения источника ГФ уменьшается и определятся этим расстоянием.The disadvantage of the prototype is that the accuracy of determining the location of the source of the HF depends on the location of the region of the echo signal (region of increased scattering) from the HF relative to the bottom. If the vessel passed directly above the source of the GF, then this region of increased dispersion on the echo tape is in contact with the image of the seabed, in which case the accuracy of determining the location of the source of the GF is maximum. When the GF crosses at some distance from the GF source, the region of increased scattering from the GF on the echo tape does not come in contact with the image of the seabed, in which case the accuracy of determining the location of the GF source decreases and is determined by this distance.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение точности определения местоположения источника ГФ.The objective of the claimed utility model is to increase the accuracy of determining the location of the source of GF.

Технический результат достигается за счет определения и учета угла наклона потока всплывающих пузырьков от источника ГФ в пространстве.The technical result is achieved by determining and taking into account the angle of inclination of the flow of pop-up bubbles from the source of GF in space.

Поставленная задача решается устройством для определения местоположения источника газового «факела» на дне водоемов, содержащим генератор электрических импульсов, соединенный с входом-выходом электроакустического преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом компьютера, соединенного с системой определения текущих координат судна, при этом устройство дополнительно содержит интегратор электрических сигналов и пороговое устройство, вход которого связан с выходом усилителя, а выход соединен с входом интегратора электрических сигналов, выход которого соединен с входом компьютера.The problem is solved by a device for determining the location of the gas "torch" source at the bottom of reservoirs, containing an electric pulse generator connected to the input-output of the electro-acoustic transducer, the output of which is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of a computer connected to the system for determining the current coordinates of the vessel wherein the device further comprises an integrator of electrical signals and a threshold device, the input of which is connected to the output of the amplifier, and the output is Inonii integrator to the input of electrical signals, whose output is connected to an input of the computer.

Предложенная конструкция устройства за счет использования в ней порогового устройства и интегратора электрических сигналов позволяет по обнаруженной авторами зависимости вертикального размера области ГФ на эхограмме в момент пересечения ГФ судном от угла наклона ГФ в пространстве с большой степенью точностью определить угол наклона ГФ в пространстве, по которому, зная наклон ГФ на эхограмме и направление генерального течения, определяют местоположение источников ГФ на дне океанов, морей и других водоемов.The proposed device design due to the use of a threshold device and an integrator of electrical signals in it allows, according to the dependence of the vertical size of the GF region on the echogram at the time of crossing the GF by the vessel on the GF tilt angle in space, discovered by the authors, to determine the GF tilt angle in space with a high degree of accuracy, according to which Knowing the inclination of the GF on the echogram and the direction of the general current, determine the location of the GF sources at the bottom of the oceans, seas and other water bodies.

Предложенное устройство позволяет более точно по сравнению с прототипом определять местоположение источника ГФ при пересечении судном ГФ на разном расстоянии от местоположения источника ГФ.The proposed device allows more accurately in comparison with the prototype to determine the location of the source of the GF when the vessel crosses the GF at a different distance from the location of the GF source.

Блок-схема заявляемого устройства представлена на фиг.1, где (1) - генератор электрических импульсов, (2) - электроакустический преобразователь, (3) - усилитель, (4) - компьютер, (5) - система определения текущих координат судна, (6) - пороговое устройство, (7) - интегратор электрических сигналов.A block diagram of the inventive device is presented in figure 1, where (1) is an electric pulse generator, (2) is an electro-acoustic transducer, (3) is an amplifier, (4) is a computer, (5) is a system for determining the current coordinates of a vessel, ( 6) - threshold device, (7) - integrator of electrical signals.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Генератор 1 электрических импульсов периодически выдает электрические импульсы, которые поступают на вход электроакустического преобразователя 2, который преобразует их в звуковую волну и посылает в воду. Звуковая волна отражается от всплывающих в водной толще пузырьков и возвращается к электроакустическому преобразователю 2, который преобразует ее в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 3. Усилитель 3 усиливает, выпрямляет этот сигнал и посылает его на компьютер 4 и пороговое устройство 6. На экране компьютера 4 появляется изображение области эхосигнала от ГФ. Сигнал с выхода порогового устройства 6 поступает на вход интегратора электрических сигналов 7 и далее поступает на вход компьютера 4, который по значению сигнала на выходе интегратора электрических сигналов 6 с учетом глубины пересечения ГФ, координат судна в момент его пересечения, определенных системой 5 определения текущих координат судна, и направления генерального течения, вводимого оператором, вычисляет местоположение источника ГФ на дне и отображает на мониторе компьютера 4 полученный результат графически или в цифровом виде.The inventive device operates as follows. The electric pulse generator 1 periodically produces electric pulses that are fed to the input of the electro-acoustic transducer 2, which converts them into a sound wave and sends them to water. The sound wave is reflected from the bubbles emerging in the water column and returns to the electro-acoustic transducer 2, which converts it into an electrical signal fed to the input of amplifier 3. The amplifier 3 amplifies, rectifies this signal and sends it to computer 4 and threshold device 6. On the computer screen 4, an image of the echo area from the GF appears. The signal from the output of the threshold device 6 is fed to the input of the integrator of electrical signals 7 and then fed to the input of the computer 4, which, according to the value of the signal at the output of the integrator of electrical signals 6, taking into account the depth of intersection of the GF, the coordinates of the vessel at the moment of its intersection, determined by the current coordinate determination system 5 the vessel, and the direction of the general current introduced by the operator, calculates the location of the GF source at the bottom and displays the obtained result graphically or digitally on the computer monitor 4.

Принцип действия заявляемого устройства основан на обнаруженной авторами зависимости вертикального размера области ГФ на эхограмме на экране компьютера 4 в момент пересечения ГФ судном от угла наклона ГФ в пространстве. На фиг.2 условно изображен электроакустический преобразователь 2, полуширина главного лепестка диаграммы направленности которого составляет φ. ГФ, который расположен под судном на глубине Н, условно показан в виде расположенных на наклонной прямой пузырьков. Угол наклона ГФ к вертикали составляет α и определяется соотношением скорости всплытия пузырьков к скорости течения. В данный момент времени область с повышенным уровнем рассеяния на эхограмме эхолота фиксируется в стороне от источника ГФ и занимает диапазон глубин ΔН от R₁ до R₂. Как легко получить из геометрических соображений:The principle of operation of the inventive device is based on the dependence of the vertical size of the GF region on the echogram on the computer screen 4 detected by the authors at the moment the GF intersects the vessel from the angle of inclination of the GF in space. Figure 2 conditionally shows the electro-acoustic transducer 2, the half-width of the main lobe of the radiation pattern of which is φ. GF, which is located under the vessel at a depth of H, is conventionally shown as bubbles located on an inclined straight line. The angle of inclination of the GF to the vertical is α and is determined by the ratio of the bubble ascent rate to the flow velocity. At this time, the region with a high level of scattering on the echogram of the echo sounder is fixed away from the GF source and occupies the depth range ΔН from R ₁ to R ₂ . How easy it is to obtain from geometric considerations:

Из формулы видно, что диапазон глубин изображения ГФ на эхограмме в данный момент времени линейно зависит от Н и сложным образом от угла наклона ГФ α. Зависимость (8) можно преобразовать к виду:It can be seen from the formula that the depth range of the HF image on the echogram at a given moment of time linearly depends on H and in a complex way on the angle of inclination of the HF α. Dependence (8) can be converted to the form:

На фиг.3 представлен вид зависимости α от f при φ=5°. В представленном диапазоне углов наклона ГФ эта зависимость хорошо аппроксимируется полиномом:Figure 3 presents a view of the dependence of α on f at φ = 5 °. In the presented range of GF tilt angles, this dependence is well approximated by a polynomial:

Таким образом, по эхограмме на экране компьютера в момент пересечения ГФ определяется ΔН как вертикальный размер участка повышенного рассеяния в водной толще. Затем по формуле (9), зная Н, определяется f. Далее по формуле (10) определяется угол наклона ГФ. Таким образом, на первом этапе по вертикальному размеру области ГФ на эхограмме в момент пересечения ГФ определяется реальный угол наклона ГФ в пространстве α. Далее из простых геометрических соображений с учетом направления генерального течения определяется расположение источника ГФ относительно судна. На фиг.4 в трехмерной системе координат (оси X, Y, Z) представлена схема, поясняющая этот расчет. На фиг.4 поверхность моря совпадает с плоскостью Z=0, а поверхность дна - с плоскостью Z=Н_Д. Судно, двигаясь в направлении оси X, при Х=В, Y=0 пересекает ГФ (показан пунктирной линией), расположенный в пространстве под углом α к вертикали, в точке А на глубине Н. Источник ГФ расположен в точке D. На данный рисунок условно помещена эхограмма, плоскость которой совпадает с плоскостью Y=0, и все размеры которой совпадают с реальными. Изображение ГФ на эхограмме фиг.4 выделяется в виде серого эллипса, ось которого наклонена к вертикали под углом β и пересекает ось Х в точке Е. Из фиг.4 видно, что:Thus, according to the echogram on the computer screen at the time of the intersection of the GF, ΔН is determined as the vertical size of the area of increased scattering in the water column. Then, using formula (9), knowing H, f is determined. Further, by the formula (10), the angle of inclination of the GF is determined. Thus, at the first stage, the vertical angle of the GF in space α is determined by the vertical size of the GF region on the echogram at the moment of the GF intersection. Further, from simple geometric considerations, taking into account the direction of the general current, the location of the GF source relative to the vessel is determined. Figure 4 in a three-dimensional coordinate system (axis X, Y, Z) presents a diagram explaining this calculation. In Fig. 4, the sea surface coincides with the plane Z = 0, and the bottom surface coincides with the plane Z = N _D. The vessel, moving in the direction of the X axis, at X = B, Y = 0 crosses the GF (shown by a dashed line) located in space at an angle α to the vertical, at point A at a depth of H. The source of the GF is located at point D. In this figure an echogram was conventionally placed, the plane of which coincides with the plane Y = 0, and all dimensions of which coincide with the real ones. The image of the GF on the echogram of figure 4 is highlighted in the form of a gray ellipse, the axis of which is inclined to the vertical at an angle β and intersects the X axis at point E. From figure 4 it is seen that:

Из фиг.4 также видно, что располагая информацией о реальном (α), видимом по эхограмме (β) углам наклона ГФ, глубине пересечения ГФ (Н) и глубине дна (Н_Д) определяются местоположение двух симметричных, относительно плоскости Y=0 точек D и С. Для того чтобы выбрать точку, соответствующую источнику ГФ (D), необходимо воспользоваться дополнительной информацией о направлении генерального течения в данном месте, вводимой оператором. В случае, представленном на фиг.4, направление генерального течения имело отрицательную компоненту по оси Y, поэтому из двух найденных по формулам (11) и (12) точек, следует отбросить точку С и в качестве источника ГФ выбрать точку D. Поскольку координаты судна в точке В известны (определяются соединенной с компьютером 4 системой определения текущих координат судна 5), предложенный алгоритм, определяя поправки BE (ось X, совпадающая с направлением движения судна) и DE (ось Y, перпендикулярная направлению движения судна), позволяет определить месторасположение источника ГФ (точка D на фиг.4).From figure 4 it is also seen that having information about the real (α) visible on the echogram (β) angles of inclination of the GF, the depth of intersection of the GF (H) and the depth of the bottom (N _D ), the location of two symmetrical points relative to the plane Y = 0 D and C. In order to select the point corresponding to the source of the GF (D), it is necessary to use additional information about the direction of the general current at this place, entered by the operator. In the case shown in Fig. 4, the direction of the general flow had a negative component along the Y axis, therefore, of the two points found by formulas (11) and (12), point C should be discarded and point D should be selected as the source of the GF. at point B, it is known (determined by a system for determining the vessel’s current coordinates 5 connected to computer 4), the proposed algorithm, determining BE corrections (X axis coinciding with the direction of the vessel) and DE (Y axis perpendicular to the direction of the vessel), allows to determine the position the position of the source of the GF (point D in figure 4).

Автоматическое определение диапазона глубин с повышенным уровнем рассеяния ΔН в момент пересечения ГФ осуществляют с помощью последовательно соединенных порогового устройства и интегратора электрических сигналов. Пороговое устройство работает таким образом, что если сигнал на входе меньше величины порогового значения, то сигнал на выходе равен нулю. Если сигнал на входе порогового устройства равен или превышает пороговое значение, то сигнал на выходе порогового устройства принимает значение единицы. В этом случае в момент пересечения ГФ при глубинах меньших R₁ и больших R₂ сигнал на выходе порогового устройства будет равен нулю. А при глубинах больших R₁ и меньших R₂ сигнал на выходе порогового устройства будет равен единице. В этом случае сигнал на выходе интегратора будет пропорционален величине ΔН=R₂-R₁.Automatic determination of the depth range with a high level of dispersion ΔН at the moment of crossing the GF is carried out using a threshold device and an integrator of electrical signals connected in series. The threshold device operates in such a way that if the input signal is less than the threshold value, then the output signal is zero. If the signal at the input of the threshold device is equal to or exceeds the threshold value, then the signal at the output of the threshold device takes a value of one. In this case, at the time of crossing the GF at depths less than R ₁ and large R _{2, the} signal at the output of the threshold device will be zero. And at depths greater than R ₁ and less than R _{2, the} signal at the output of the threshold device will be equal to unity. In this case, the signal at the output of the integrator will be proportional to the value ΔН = R ₂ -R ₁ .

Выбор порогового значения определяется конкретными параметрами рассеянного сигнала при пересечении ГФ и в соседних фоновых областях.The choice of the threshold value is determined by the specific parameters of the scattered signal at the intersection of the GF and in neighboring background areas.

Технические характеристики используемых элементов и блоков заявляемого устройства определяются параметрами измеряемой среды и условиями измерений.Technical characteristics of the used elements and blocks of the claimed device are determined by the parameters of the medium being measured and the measurement conditions.

Пороговое устройство и интегратор выполняют, например, на стандартных микросхемах, транзисторах или с применением обычного микропроцессора. Информация о направлении генерального течения заводится в компьютер оператором либо вводится автоматически.The threshold device and integrator are performed, for example, on standard microcircuits, transistors, or using a conventional microprocessor. Information about the direction of the general current is entered into the computer by the operator or entered automatically.

Натурные испытания устройства были проведены в рейсе НИС "Академик М.А.Лаврентьев" на шельфе о. Сахалин в Охотском море.Field tests of the device were carried out on the flight of the R / V “Akademik M.A. Lavrentyev” offshore about. Sakhalin in the Sea of Okhotsk.

Устройство для определения местоположения источника ГФ включало генератор электрических импульсов, вырабатывающий сигналы длительностью 0,8 мс с частотой заполнения 12 кГц, поступающие на электроакустический преобразователь пьезоэлектрического типа, расположенный в днище судна на глубине 4,5 м ниже ватерлинии. Ультразвуковые сигналы излучались и принимались в вертикальном направлении. Усилитель, соединенный с электроакустическим преобразователем с помощью гибкого кабеля, осуществлял усиление и выпрямление принятого электроакустическим преобразователем эхо-сигнала. Сигнал с усилителя подавался на компьютер Silvio с процессором AMD Athlon и звуковой картой Creative Labs и отображался на его экране. Сигнал с усилителя подавался также на вход порогового устройства и затем на интегратор, собранных на базе стандартных микросхем. Уровень срабатывания порогового устройства был выбран равным 25 мВ. При превышении этого значения сигнал на выходе порогового устройства составлял 4 В. Сигнал с выхода интегратора поступал на компьютер. В момент пересечения ГФ сигнал с выхода интегратора соответствовал протяженности сигнала повышенного рассеяния от ГФ ΔН=32 м. Измеренная по эхограмме компьютера величина ΔН оказалось равной 33 м. Глубина ГФ при его пересечении составила Н=520 м, глубина дна в месте измерения - Н_Д=700 м. Определенный по ΔН угол наклона ГФ составил α=52°. Определенный по эхограмме угол наклона изображения ГФ составил β=44°. Расчитанные на компьютере поправки с учетом направления генерального течения, которое имело отрицательную компоненту по оси Y, составили: по направлению движения (ось X) - 174 м, а по направлению, перпендикулярном направлению движения, (ось Y)+151 м. Таким образом, для определения искомого местоположения источника ГФ на карте за исходную точку берутся координаты судна при пересечении ГФ, далее по направлению движения судна от этой точки откладывается расстояние - 174 м (174 м в направлении противоположном движению судна) и, затем в направлении, перпендикулярном к движению судна, откладывается расстояние +151 м (вправо от направления движения судна).The device for determining the location of the GF source included an electric pulse generator that produces signals with a duration of 0.8 ms and a fill frequency of 12 kHz, which are fed to a piezoelectric type electro-acoustic transducer located at the bottom of the vessel at a depth of 4.5 m below the waterline. Ultrasonic signals were emitted and received in the vertical direction. An amplifier connected to the electro-acoustic transducer using a flexible cable amplified and rectified the echo signal received by the electro-acoustic transducer. The signal from the amplifier was sent to a Silvio computer with an AMD Athlon processor and a Creative Labs sound card and displayed on its screen. The signal from the amplifier was also fed to the input of the threshold device and then to the integrator, assembled on the basis of standard microcircuits. The trigger level of the threshold device was chosen equal to 25 mV. When this value is exceeded, the signal at the output of the threshold device was 4 V. The signal from the output of the integrator was sent to the computer. At the moment of crossing the GF, the signal from the integrator output corresponded to the length of the increased scattering signal from the GF ΔН = 32 m. The ΔН measured from the echogram of the computer turned out to be 33 m. The depth of the GF at its intersection was N = 520 m, the bottom depth at the measurement site was N _D = 700 m. The angle of inclination of the GF determined by ΔН was α = 52 °. The tilt angle of the GF image determined by the echogram was β = 44 °. The corrections calculated on a computer, taking into account the direction of the general flow, which had a negative component along the Y axis, were: in the direction of motion (X axis) - 174 m, and in the direction perpendicular to the direction of motion (Y axis) +151 m. Thus, to determine the desired location of the GF source on the map, the coordinates of the vessel at the intersection of the GF are taken as the starting point, then the distance - 174 m (174 m in the direction opposite to the movement of the vessel) is laid down from the point of the vessel’s movement and then in the ndicular to the vessel’s movement, a distance of +151 m is laid out (to the right of the vessel’s direction of movement).

Таким образом, совокупность всех существенных признаков предложенного устройства, в том числе использование порогового устройства и интегратора электрических сигналов, позволяет получить заявляемый технический результат и решить поставленную задачу.Thus, the combination of all the essential features of the proposed device, including the use of a threshold device and an integrator of electrical signals, allows to obtain the claimed technical result and solve the problem.

Claims

A device for determining the location of sources of gas "torches" at the bottom of reservoirs, containing an electric pulse generator connected to the input-output of the electro-acoustic transducer, the output of which is connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of a computer connected to the system for determining the current coordinates of the vessel, characterized in that the device further comprises a threshold device and an integrator of electrical signals, while the input of the threshold device is connected to the output of the amplifier, the output the threshold device is connected to the input of the integrator of electrical signals, and the output of the integrator of electrical signals is connected to the input of the computer.