SU1651680A1 - Способ локализации подповерхностных аномалий и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геофизике, а более конкретно - к обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радиоволновых способов обнаружени  подповерхностных диэлектрических аномалий. Цель изобретени  - повышение точности и информативности . Указанна  цель достигаетс  тем, что предварительно помещают однопроводную линию над исследуемой средой а отсутствие подповерхностных аномалий . Возбуждают электромагнитную ли- нейно-частотно-модулировэнную волну дециметрового диапазона. Осуществл ют прием пр мой и обратной составл ющих волны на обоих концах линии. Выполн ют перемножение отраженных сигналов с опорными. Выдел ют и запоминают шумовой низкочастотный сигнал на разностной частоте, а затем располагают линию над исследуемым участком среды и повтор ют операции. Из полученных низкочастотных сигналов на разностной частоте вычитают шумовые сигналы. Если результирующий сигнал  вл етс  периодической низкочастотной функцией, то определ ют частоту сигнала и вычисл ют параметры аномалии. Устройство содержит генератор, однопроводную линию, направленный ответ итель, согласующее устройство, первый и второй блоки перемножени  с опорным сигналом, первое и второе согласующие устройства, переключатель, блок пам ти, вычитающее устройство Слоки спектрального анализа, сравнени , вычислени  координат и индикации . Повышение точности и информативности обеспечиваетс  использованием зондирующей линейно-частотно-модулированной волны дециметрового диапазона, и приемом сигнала пр мой и обратной составл ющих рассе нной аномалией волны на обоих концах линии, а также перемножением отраженных омгналов с опорными, что позвол ет уменьшить вли ние негладких границ, неровностей на границах раздела ере/1, на соотношение сигнал/шум. 2 с.п. ф- лы, 1 ил. О ел о 00 о

Description

Изобретение относитс  к геофизике, а более конкретно - к обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радио- волновых способов обнаружени  подповерхностных диэлектрических аномалий.

Цель изобретени  - повышение точности и информативности.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит ЛЧМ-генерэтор 1, направленный ответвитель 2, согласующее устройство 3, однопроводную линию (ОПЛ) 4, расположенную параллельно поверхно- с ги зондируемой среды 5, включающей подповерхностную аномалию - неоднородность 6. первый блок 7 перемножени , согласующее устройство 8, второй блок; 9 перемноже- ни , переключатель 10, блок 11 пам ти, вычитающее устройство 12, блок 13 спектрального анализа, блок 14 срайнени , блок 15 вычислени  координат, блок 16 индикации .

Способ реализуют следующим путем.

Предварительно помещают однопроводную линию (ОПЛ) 4 над исследуемой средой в отсутствии подповерхностных аномалий. Возбуждают электромагнитную линейно-частотно-модулированную (ЛЧМ) вол ну дециметрового диапазона. Осуществл ют прием пр мой и обратной составл ющих рассе нной волны на обоих концах ОПЛ 4. Выполн ют перемножение отраженных сигналов на разностной частоте.

Затем располагают ОПЛ 4 над исследуемым участком среды и повтор ют операции возбуждени , приема и последующей обработки сигналов от исследуемой среды. Из вновь полученных низкочастотных сигналов на разностной частоте вычитают шумовые сигналы, полученные в отсутствии подповерхностных аномалии.

Сели результирующий разностный сигнал представл ет собой случайную функцию , то ОПЛ 4 , г ремещают в следующую точку измерени , повтор ют операции передачи , приема и обработки сигналов.

Если результирующий сигнал  вл етс  периодической низкочастотной функцией, то определ ют параметры сигнала и вычисл ют глубину Za аномалии и рассто ние Ui от начала линии до аномалии:

Za F(-/° -Т V/2AF-l/2-r.V;

U-FH -Т -V/2 AF-Za, где F(-/ F{-/° - частота разностных сигналов , сформированных соответственно обратной и пр мой составл ющими отраженного аномалией сигнала; AF - девиаци  частоты; Т - период модул ции; V - скорость волны в линии, образованной од- нопроводной линией и средой; г- суммарна  задержка сигнала; I - длина линии,

В процессе реализации способа от ЛЧМ генератора подают в направленный ответвитель 2, где сигнал раздел етс  на две составл ющие: опорный сигнал и зондирующий сигнал. Зондирующий сигнал , поступивший через согласующее устройство 3 в ОПЛ 4, расположенную

параллельно поверхности зондирующей среды 5, испытывает отражени  неодн род- ност ми линии передачи, в том числе ; подповерхностной неоднородностью 6. В

результате ОПЛ 4 индуцируетс  сигнал, его раздел ют на две составл ющие. Одна распростран етс  к началу ОПЛ 4, друга  - к концу, и образуют соответственно обратную и пр мую составл ющие рассе нного

0 сигнала. Обратна  составл юща  после прохождени  согласующего устройства 3 и направленного ответвител  2 перемножаетс  в блоке 7 с опорным сигналом. Пр ма  составл юща  после прохождени  второго

5 согласующего устройства 8 в блоке 9 также перемножаетс  с опорным сигналом, прошедшим через линию без рассе ни  на аномалии . В результате перемножени  в блоках 7 и 9 получают сигнал разностной частоты,

0 который через переключатель 10 подают а блок 11 пам ти и на один из входов вычитающего устройства 12. Сигнал из блока пам ти , записанный в случае, когда подповерхностна  аномали  отсутствует,

5 также подают в блок 12. Образующийс  сигнал в блоке 13 подвергают спектральному анализу. Если перва  спектральна  гармоника выращена отчетливо, то в блоке 14 регистрируют наличие подповерхностной

0 аномалии. Информацию о частоте разностного сигнала подают п блок 15 и блок 16.

Экспериментальные измерени  проводились при следующих параметрах Д F FK - FH; FM - начальна  частота - FM 600 МГц,

5 конечна  частота -- FK 1200 МГц, I 1,2 м, Zo 1.0-5,0 см. В качестве согласующих элементов использовались металлические конические рупоры с диаметром раскрывэ 0,35 м и длиной 0,7 м. В качестве ЛЧМ гене0 ратора примен лс  генератор качающейс  частоты серийного прибора Р4-11. Приемный канал использовалс  дл  выработки сигналов, аналогичных полученным с выходов смесителей 3 и 9 после фильтрации

5 низких частот. Спектральный анализ осуществл лс  с помощью прибора С1-54. а также после преобразовани  Фурье на ПК VI-20 (VIDEOTON), выполн ющем а данной установке также функции блока пам ти дл  ре0 гистрации в цифровой форме обрабатываемых сигналов и дл  вычислени  координат аномали Сигналы регистрировались потенциометром ЛДП-004. В качестве зондируемой среды был выбран сухой

5 песчанный грунт, который помешалс  в дерев нную кювету размером 120 х 30 х 25.

Расчитанное по результатам измерений рассто ние 3 составило 17,0 см, в то врем  как реально аномали  располагалась на рассто нии пор дка 20 см. Относительна  погрешность составила 15%, абсолютна  3,0 см.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ локализации подповерхностных аномалий, при котором пропускают зондирующий сигнал по однопроводной линии, расположенной в воздухе параллельно границе раздела с зондирующей средой на заданном рассто нии, определ ют местонахождение в среде диэлектричс- ской аномалии, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и информативности , предварительно помещают од- нопроводную линию над средой, заведомо не имеющей подповерхностных аномалий, возбуждают злактромаг нитную линейнс-ча- стотно-модулированную волну дециметрового диапазона, осуществл ют прием пр мой и обратной составл ющих рассе нной волны на обоих концах линии,выполни- ют перемножение отраженных сигналов с опорными, после чего выдел ют и запоминают шумовой низкочастотный сигнал на разностной частоте, а затем располагают линию и над исследуемым участком среды и повтор ют операции возбуждени , приема и последующей обработки сигналов от исследуемой среды, после чего из пновь полученных низкочастотных сигналов на разностной частоте вычитают шумовые сиг- налы, полученные в отсутствие подповерхностных аномалий, если результирующий разностный сигнал представл ет собой случайную функцию, то линию перемещают в следующую точку измерени , повтор ют операции передачи, приема, обработки сигналов , если результирующий сигнал  вл ет- с  периодической низкочастотной функцией, то определ ют параметры сигн-э- ла и вычисл ют глубину 2 аномалии и psc- сто ние а до аномалии:

   Za - F(-)(0) -Т V/2 Дс -1/2 - r-V,

   Ia-F(.)fl) -T -V/2 ДГ--2а.

   где F(-) . F(-/° - частоты разностных сигналов , сформированных соответственно об ратной и пр мой составл ющими отраженного аномалией сигнала: AF - девиаци  частоты: Т -- период модул ции; V - скорость волны в линии, образованной однопроводной линией и средой; г- сумм р- иа  задержка сигнала; I - длина линии.
2. 2. Устройство дл  локализации подповерхностных аномалий, содержащее генератор , однопроводную пинию, расположенную в воздухе параллельно границе раздела с зондируемой средой, приемник , отличающеес  тем, что содержит направленный ответвитель, согласующее устройство, первый и второй блоки перемножени  с опорным сигналом, первое и второе согласующие устройства, переклю-. чатель. блок пам ти, вычитающее устройство , блоки спектрального анализа, сравнени , вычислени  координат и индикации , в качестве генератора используетс  генератор линейно-частотно-модулированной волны дециметрового диапз она, при этом выход генератора соединен с входом нзправпенного отвствмтелл. одно выходное плечо которого через согласующую линию соединено с концом однопроаодной линии, другое бь годное плечо соединено с входом первого б.окз перемножени , второй конец одномронолной лини 1 через второе согласующее устройство соединен с входом второго блока чсрсмнгжр.ни , выходы блоков перемножени  соединены с входами переключател , выход которого соединен с входом блока пам ти и с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом блока пам ти, а выход через последовательно соединеннее блоки спектрального -т(пчзэ, сравнечи , вычислени  координгт соединен с входом блока индикации