RU2366983C1 - Device for geoelectric exploration - Google Patents

Device for geoelectric exploration Download PDF

Info

Publication number
RU2366983C1
RU2366983C1 RU2008114897/28A RU2008114897A RU2366983C1 RU 2366983 C1 RU2366983 C1 RU 2366983C1 RU 2008114897/28 A RU2008114897/28 A RU 2008114897/28A RU 2008114897 A RU2008114897 A RU 2008114897A RU 2366983 C1 RU2366983 C1 RU 2366983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
inputs
channel
unit
Prior art date
Application number
RU2008114897/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Турко (RU)
Сергей Александрович Турко
Александра Сергеевна Турко (RU)
Александра Сергеевна Турко
Анастасия Сергеевна Стасенко (RU)
Анастасия Сергеевна Стасенко
Людмила Федоровна Турко (RU)
Людмила Федоровна Турко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "Сатурн" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority to RU2008114897/28A priority Critical patent/RU2366983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366983C1 publication Critical patent/RU2366983C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE: invention is related to geophysics, in particular to devices with application of high frequency electromagnet waves, and is intended for detection of subsurface objects, for instance gas and oil deposits, ore deposits, also in areas with high level of regular electric noise. Device for geoelectric exploration comprises unit (1) of control, unit (2) for generation of Walsh functions, unit (3) for variation of modulating pulse repetition cycle, modulators (4), 2n-input summator (5), transmitter (6), antenna switch (7), receiver (8), multi-channel correlator (9), which includes multitapped delay line (10i), multi-channel multiplier (11i), multi-channel low-pass filter (12i), comparator (13i) (where i=1, 2, 3,…,2n - number of elements with duration of ΔT, out of which each phase-manipulated signal consists with improved autocorrelation properties, which is included into group of sequences for composite parallel signal), indication unit (14), null device (15), trigger (16), the first switch (17), the second switch (18), two-input summator (19), multipliers (20), 2n-1 -digit cyclical shift register (21), controlled inverter (22), antenna (23).
EFFECT: higher noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements due to application of composite parallel signal, which consists of group of phase-manipulated signals with good autocorrelation properties.
8 dwg

Description

Изобретение относится к геофизике, в частности к устройствам для геоэлектроразведки с использованием электромагнитных волн высокой частоты, и предназначено для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений, в том числе и в районах с высоким уровнем регулярных электрических помех.The invention relates to geophysics, in particular to devices for geoelectrical exploration using electromagnetic waves of high frequency, and is intended to detect subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits, including in areas with a high level of regular electrical interference.

Известные способы геоэлектроразведки основаны на использовании последовательности знакочередующих прямоугольных импульсов тока со скважностью два (авторское свидетельство на изобретение N959005, кл. G01V 3/06, 1981); на непрерывном излучении над исследуемой поверхностью двухчастотного сигнала, измерении отраженного сигнала, их сравнении и выделении по разности сигналов поляризационно-анизотропных аномалий (авторское свидетельство на изобретение №959007, кл. G01V 3/10, 1981); на зондировании среды электромагнитными импульсами конечной длительности и регистрации сигналов вторичного поля в паузах между импульсами (авторское свидетельство на изобретение №968776, кл. G01V 3/10, 1981); на использовании в качестве модулирующих сигналов функций Уолша (авторское свидетельство на изобретение №1037197, кл. G01V 3/12, 1982; авторское свидетельство на изобретение №11505843, кл. G01V 3/08, 1982).Known methods for geoelectrical exploration are based on the use of a sequence of alternating rectangular current pulses with a duty cycle of two (copyright certificate for the invention N959005, class G01V 3/06, 1981); continuous radiation above the surface of the two-frequency signal, measuring the reflected signal, comparing them and distinguishing between the signals of polarization-anisotropic anomalies (copyright certificate for the invention No. 959007, class G01V 3/10, 1981); on sensing the medium with electromagnetic pulses of finite duration and recording secondary field signals in the pauses between pulses (copyright certificate for the invention No. 968776, class G01V 3/10, 1981); using Walsh functions as modulating signals (copyright certificate for the invention No. 1037197, class G01V 3/12, 1982; copyright certificate for the invention No. 11505843, class G01V 3/08, 1982).

Однако известные способы базируются на использовании сигналов с плохими автокорреляционными свойствами, что приводит к низкой помехоустойчивости при поиске подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений.However, the known methods are based on the use of signals with poor autocorrelation properties, which leads to low noise immunity when searching for subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits.

Известен способ геоэлектроразведки, который заключается в возбуждении электромагнитного поля в течение заданного времени Т в виде последовательности идентичных импульсов с заданной длительностью ΔT каждого импульса, модулированной периодическим сигналом в виде прямоугольной функции, и в корреляционном приеме сигналов, возбуждаемую последовательность формируют как сумму по меньшей мере двух последовательностей L с одинаковой длительностью каждой l-й из L упомянутых последовательностей, сдвинутых относительно начала возбуждения на время (l-1)ΔT соответственно, а в качестве модулирующего сигнала выбирают функцию Уолша, кроме того, принимаемый сигнал коррелируют с каждой из L упомянутых последовательностей, при этом корреляцию осуществляют в базисе функций Уолша, откоррелированные сигналы умножают на модулирующую функцию l-й последовательности, перемножают и суммируют (см. авторское свидетельство №1013888 по заявке №3343720/18-25 от 08.10.81 на изобретение «Способ геоэлектроразведки», опубл. 23.04.83, кл. G01V 3/12).A known method of geoelectrical exploration, which consists in the excitation of an electromagnetic field for a given time T in the form of a sequence of identical pulses with a given duration ΔT of each pulse, modulated by a periodic signal in the form of a rectangular function, and in the correlation reception of signals, the excited sequence is formed as the sum of at least two sequences L with the same duration of each l-th of L mentioned sequences shifted relative to the start of excitation by remy (l-1) ΔT, respectively, and the Walsh function is selected as the modulating signal, in addition, the received signal is correlated with each of the L mentioned sequences, while the correlation is carried out in the basis of Walsh functions, the correlated signals are multiplied by the modulating function of the lth sequence , multiply and summarize (see copyright certificate No. 1013888 for application No. 3343720 / 18-25 of 08/10/81 for the invention "Method of geoelectrical exploration", publ. 04/23/83, cl. G01V 3/12).

Однако данный способ, использующий сумму по меньшей мере двух последовательностей L с одинаковой длительностью каждой l-й из L упомянутых последовательностей, то есть составной параллельный сигнал, применяет в качестве базисной системы систему функций Уолша, которая обладает плохими автокорреляционными свойствами, приводящими к низкой помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений.However, this method, using the sum of at least two L sequences with the same duration for each l-th of the L mentioned sequences, that is, a composite parallel signal, uses the Walsh function system as a base system, which has poor autocorrelation properties, leading to low noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements for the detection of subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits.

Известен также способ геоэлектроразведки, заключающийся в том, что формируют последовательность радиоимпульсов с заданными периодом, длительностью и формой модулирующего импульса, изменяют частоту несущей от радиоимпульса к радиоимпульсу последовательно по заданному закону, для формирования зондирующего сигнала выполняют фазовую манипуляцию на 180° последовательности радиоимпульсов, принимают отраженный фазоманипулированный сигнал, формируют опорное напряжение со стабильной частотой, перемножают его с отраженным фазоманипулированным сигналом, фильтруют напряжение суммарной частоты, перемножают его с зондирующим фазоманипулированным сигналом, фильтруют напряжение разностной частоты, определяют величину разности фаз между напряжением разностной частоты и опорным напряжением, функцию зависимости величины разности фаз от номера радиоимпульса и ее корреляционные характеристики, по измеренным величинам судят о свойствах геологических тел и вмещающих пород, одновременно производят корреляционную обработку зондирующего и отраженного фазоманипулированных сигналов, по максимальному значению корреляционной функции определяют время задержки отраженного фазоманипулированного сигнала по отношению к зондирующему фазоманипулированному сигналу, по значению времени задержки судят о глубине залегания геологических тел (см. патент Российской Федерации №2044331 по заявке №5032990/25 от 03.03.92 на изобретение «Способ геоэлектроразведки», опубл. 20.09.95, кл. G01V 3/12).There is also known a method of geoelectrical exploration, which consists in the fact that they form a sequence of radio pulses with a given period, duration and shape of a modulating pulse, change the carrier frequency from a radio pulse to a radio pulse sequentially according to a given law, to generate a probe signal, phase manipulation is performed by 180 ° of the sequence of radio pulses, receive the reflected phase-manipulated signal, form a reference voltage with a stable frequency, multiply it with the reflected phase-manipulation with a given signal, filter the voltage of the total frequency, multiply it with a probing phase-manipulated signal, filter the voltage of the difference frequency, determine the phase difference between the voltage of the difference frequency and the reference voltage, the function of the dependence of the phase difference on the number of the radio pulse and its correlation characteristics, judged by the measured values properties of geological bodies and host rocks, simultaneously produce a correlation processing of the probing and reflected phase-manipulated signals als, the maximum value of the correlation function determined time delay of the reflected signal phase manipulated relative to the probing phase-shift keyed signal by delay value is judged on the depth of geological bodies (see. patent of the Russian Federation No. 2044331 according to the application No. 5032990/25 of 03.03.92 for the invention "Method of geoelectrical exploration", publ. 09/20/95, cl. G01V 3/12).

Однако указанный способ, используя зондирующий сигнал, не описывает конкретную структуру зондирующего фазоманипулированного сигнала и его автокорреляционные свойства. При этом зондирующий фазоманипулированный сигнал не является составным параллельным сигналом, что приводит к низкой помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений, в том числе и в районах с высоким уровнем регулярных электрических помех.However, this method, using the sounding signal, does not describe the specific structure of the sounding phase-shifted signal and its autocorrelation properties. In this case, the sounding phase-shifted signal is not a composite parallel signal, which leads to low noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements for the detection of subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits, including in areas with a high level of regular electrical interference.

Устройство для реализации указанного способа содержит блок управления, блок формирования модулирующего кода, блок изменения периода следования модулирующих импульсов, блок изменения несущей частоты, передатчик, блок памяти, антенный переключатель, антенну, исследуемую среду, исследуемый объект, приемник, первый перемножитель, блок формирования опорного напряжения, фильтр суммарной частоты, второй перемножитель, фильтр разностной частоты, фазовый дискриминатор, аналого-цифровой преобразователь, коррелометр, первый блок индикации, компаратор, состоящий из i элементов (где i - число каналов многоканального коррелятора), второй блок индикации, многоканальный коррелятор, включающий в себя многоотводную линию задержки, многоканальный перемножитель и многоканальный фильтр нижних частот, причем к первому выходу блока управления последовательно подключены блок формирования модулирующего кода, передатчик, второй вход которого через блок изменения периода следования модулирующих импульсов соединен с вторым выходом блока управления, а третий вход передатчика через блок изменения несущей частоты соединен с третьим выходом блока управления, вход антенного переключателя подключен к выходу передатчика, первый выход антенного переключателя подключен к антенне, к второму выходу антенного переключателя последовательно подключены приемник, первый перемножитель, второй вход которого через блок формирования опорного напряжения соединен с четвертым выходом блока управления, выход первого перемножителя соединен с входом фильтра суммарной частоты, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом передатчика, выход второго перемножителя через фильтр разностной частоты подключен к первому входу фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока формирования опорного напряжения, выход фазового дискриминатора подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с пятым выходом блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу коррелометра, второй вход которого через блок памяти соединен с шестым выходом блока управления, выход коррелометра подключен к входу блока управления и к первому входу первого блока индикации, второй вход которого соединен с седьмым выходом блока управления, к выходу передатчика подключен первый вход многоканального коррелятора, являющийся входом многоотводной линии задержки, второй вход многоканального коррелятора, являющийся одиночным входом многоканального перемножителя, соединен с выходом приемника, i-e выходы многоотводной линии задержки подключены к i-м входам группы входов многоканального перемножителя, i-e выходы многоканального перемножителя подключены к i-м входам многоканального фильтра низких частот, i-e выходы многоканального фильтра низких частот, являющиеся i-ми выходами многоканального коррелятора, подключены к первым входам i-х элементов компаратора и к вторым входам (i-1)-х элементов компаратора, выходы компаратора подключены к входам второго блока индикации (см. схему устройства для геоэлектроразведки в патенте Российской Федерации №2044331 по заявке №5032990/25 от 03.03.92 на изобретение «Способ геоэлектроразведки», опубл. 20.09.95, кл. G01V 3/12).A device for implementing this method comprises a control unit, a modulating code generation unit, a modulating pulse repetition period changing unit, a carrier frequency changing unit, a transmitter, a memory unit, an antenna switch, an antenna, a medium to be studied, an object to be studied, a receiver, a first multiplier, a reference forming unit voltage, total frequency filter, second multiplier, differential frequency filter, phase discriminator, analog-to-digital converter, correlometer, first display unit, com a combinator consisting of i elements (where i is the number of channels of a multi-channel correlator), a second display unit, a multi-channel correlator including a multi-tap delay line, a multi-channel multiplier, and a multi-channel low-pass filter, and a modulating code generation unit is connected in series to the first output of the control unit , a transmitter, the second input of which is connected to the second output of the control unit through the block for changing the period of the modulating pulses, and the third input of the transmitter is through the block the carrier frequency is connected to the third output of the control unit, the input of the antenna switch is connected to the output of the transmitter, the first output of the antenna switch is connected to the antenna, the receiver is connected to the second output of the antenna switch, the first multiplier, the second input of which is connected to the fourth output through the reference voltage generating unit control unit, the output of the first multiplier is connected to the input of the filter of the total frequency, the output of which is connected to the first input of the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the transmitter, the output of the second multiplier is connected through the difference filter to the first input of the phase discriminator, the second input of which is connected to the second output of the reference voltage generating unit, the output of the phase discriminator is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the second input of which is connected with the fifth output of the control unit, the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the correlometer, the second input of which is connected to By the output of the control unit, the output of the correlometer is connected to the input of the control unit and to the first input of the first display unit, the second input of which is connected to the seventh output of the control unit, the first input of the multi-channel correlator, which is the input of the multi-tap delay line, the second input of the multi-channel correlator, is connected to the transmitter output which is a single input of a multi-channel multiplier, connected to the output of the receiver, i.e., the outputs of the multi-tap delay line are connected to the ith inputs of the multi-channel input group multiplier, i.e. the outputs of the multi-channel multiplier are connected to the i-th inputs of the multi-channel low-pass filter, i.e. the outputs of the multi-channel low-pass filter, which are the i-outputs of the multi-channel correlator, are connected to the first inputs of the i-elements of the comparator and to the second inputs (i-1) x elements of the comparator, the outputs of the comparator are connected to the inputs of the second display unit (see scheme of a device for geoelectrical exploration in the patent of the Russian Federation No. 2044331 according to the application No. 5032990/25 of 03.03.92 for the invention "Method of geoelectrical exploration", publ. 09/20/95, cl. G01V 3/12).

Однако известное устройство для геоэлектроразведки обладает низкой эффективностью вследствие использования зондирующего фазоманипулированного сигнала, не являющегося составным параллельным сигналом, состоящим из группы фазоманипулированных сигналов с хорошими автокорреляционными свойствами, что приводит к низкой помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов.However, the known device for geoelectrical exploration has low efficiency due to the use of a sounding phase-shifted signal, which is not a composite parallel signal, consisting of a group of phase-shifted signals with good autocorrelation properties, which leads to low noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements for the detection of subsurface objects.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства для геоэлектроразведки за счет использования составного параллельного сигнала, состоящего из группы фазоманипулированных сигналов с хорошими автокорреляционными свойствами, приводящими к повышению помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений, в том числе и в районах с высоким уровнем регулярных электрических помех.The aim of the invention is to increase the efficiency of the device for geoelectrical exploration through the use of a composite parallel signal consisting of a group of phase-shifted signals with good autocorrelation properties, leading to increased noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements for the detection of subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits, including and in areas with a high level of regular electrical interference.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для геоэлектроразведки, содержащее блок управления, блок изменения периода следования модулирующих импульсов, передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, компаратор, состоящий из i элементов (где i - число каналов многоканального коррелятора), блок индикации, многоканальный коррелятор, включающий в себя многоотводную линию задержки, многоканальный перемножитель и многоканальный фильтр нижних частот, причем второй выход блока управления подключен к входу блока изменения периода следования модулирующих импульсов, вход антенного переключателя подключен к выходу передатчика, первый выход антенного переключателя подключен к антенне, к второму выходу антенного переключателя подключен приемник, к выходу передатчика подключен первый вход многоканального коррелятора, являющийся входом многоотводной линии задержки, второй вход многоканального коррелятора, являющийся одиночным входом многоканального перемножителя, соединен с выходом приемника, i-е выходы многоотводной линии задержки подключены к i-м входам группы входов многоканального перемножителя, i-е выходы многоканального перемножителя подключены к i-м входам многоканального фильтра низких частот, i-е выходы многоканального фильтра низких частот, являющиеся i-ми выходами многоканального коррелятора, подключены к первым входам i-х элементов компаратора и к вторым входам (i-1)-х элементов компаратора, выходы элементов компаратора подключены к входам блока индикации, введены блок формирования функций Уолша, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, управляемый инвертор, группа из 2n перемножителей (где 2n - число фазоманипулированных сигналов с улучшенными автокорреляционными свойствами, входящих в группу последовательностей для составного параллельного сигнала), группа из 2n модуляторов, 2n-входовый сумматор, 2n-l-разрядный циклический регистр сдвига, причем первый выход блока управления подключен к тактовому входу блока формирования функций Уолша, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра сдвига, сдвигающий вход которого подключен к первому выходу блока управления, (2n-1-2)-й выход блока формирования функций Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2n-4)-й выход блока формирования функций Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход управляемого инвертора подключен к первым входам перемножителей группы из 2n перемножителей, вторые входы i-x перемножителей подключены к i-м выходам блока формирования функций Уолша, выходы i-x перемножителей подключены к первым входам i-x модуляторов группы из 2n модуляторов, вторые входы модуляторов соединены с выходом блока изменения периода следования модулирующих импульсов, выходы модуляторов подключены к входам 2n-входового сумматора, выход которого подключен к входу передатчика.This goal is achieved by the fact that in the known device for geoelectrical exploration, containing a control unit, a unit for changing the period of the modulating pulses, a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver, a comparator consisting of i elements (where i is the number of channels of a multi-channel correlator), an indication unit , a multi-channel correlator including a multi-tap delay line, a multi-channel multiplier and a multi-channel low-pass filter, the second output of the control unit being connected to the input of the ism unit the period of the modulating pulses, the input of the antenna switch is connected to the output of the transmitter, the first output of the antenna switch is connected to the antenna, the receiver is connected to the second output of the antenna switch, the first input of the multi-channel correlator, which is the input of the multi-tap delay line, the second input of the multi-channel correlator, is connected, which is a single input of a multi-channel multiplier connected to the output of the receiver, the i-th outputs of the multi-tap delay line are connected to the i-th the inputs of the group of inputs of the multi-channel multiplier, the i-outputs of the multi-channel multiplier are connected to the i-inputs of the multi-channel low-pass filter, the i-outputs of the multi-channel low-pass filter, which are the i-outputs of the multi-channel correlator, are connected to the first inputs of the i-elements of the comparator and to the second inputs (i-1) of the comparator elements, the outputs of the comparator elements are connected to the inputs of the display unit, a Walsh function generation unit, a zero-organ, a trigger, a first key and a second key, a two-input adder, control a removable inverter, a group of 2 n multipliers (where 2 n is the number of phase-manipulated signals with improved autocorrelation properties included in the group of sequences for a composite parallel signal), a group of 2 n modulators, 2 n- input adder, 2 nl- bit cyclic shift register wherein the first output of the control unit is connected to the clock input of the Walsh function formation unit, the second output of the Walsh function formation unit is connected to the input of the zero-organ, the output of which is connected to the counting input of the trigger, direct output which is connected to the control input of the first key, the inverse output of the trigger is connected to the control input of the second key, the outputs of the first and second keys are connected to the inputs of the two-input adder, the output of the two-input adder is connected to the information input of the controlled inverter, the control input of which is connected to the output of the senior bit 2 n- 1 -bit cyclic shift register which shifts the input of which is connected to the first output of the control unit (2 n-1 -2) -th unit output forming the Walsh functions is connected to the information onnomu first key entry, (2 n -4) -th unit output forming the Walsh functions is connected to the data input of a second key managed inverter output is connected to first inputs of multipliers group of 2 n multipliers, the second inputs of the multipliers ix connected to the i-th output block forming Walsh functions ix multipliers outputs are connected to first inputs of modulators ix group of 2 n modulators, modulators of second inputs connected to the output unit changes the repetition period of the modulating pulses are connected to the outputs of the modulators in odes -vhodovogo 2 n adder, whose output is connected to the input of the transmitter.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для геоэлектроразведки.Figure 1 presents the structural diagram of a device for geoelectrical exploration.

Устройство для геоэлектроразведки содержит блок 1 управления, блок 2 формирования функций Уолша, блок 3 изменения периода следования модулирующих импульсов, модуляторы 4, 2n-входовый сумматор 5, передатчик 6, антенный переключатель 7, приемник 8, многоканальный коррелятор 9, включающий в себя многоотводную линию 10i задержки, многоканальный перемножитель 11i, многоканальный фильтр 12i нижних частот, компаратор 13i (где i=1, 2, 3, …, 2n - количество элементов длительностью ΔT, из которых состоит каждый фазоманипулированный сигнал с улучшенными автокорреляционными свойствами, входящий в группу последовательностей для составного параллельного сигнала), блок 14 индикации, нуль-орган 15, триггер 16, первый ключ 17, второй ключ 18, двухвходовый сумматор 19, перемножители 20, 2n-1-разрядный циклический регистр 21 сдвига, управляемый инвертор 22, антенну 23.The device for geoelectrical exploration contains a control unit 1, a Walsh function generation unit 2, a modulating pulse period changing unit 3, modulators 4, 2 an n- input adder 5, a transmitter 6, an antenna switch 7, a receiver 8, a multi-channel correlator 9, including a multi-tap delay line 10 i , multi-channel multiplier 11 i , multi-channel low-pass filter 12 i , comparator 13 i (where i = 1, 2, 3, ..., 2 n is the number of elements of duration ΔT that each phase-shifted signal consists of with improved autocorns relational properties, which is part of the sequence group for a composite parallel signal), display unit 14, null-organ 15, trigger 16, first key 17, second key 18, two-input adder 19, multipliers 20, 2 n-1- bit cyclic shift register 21 controlled inverter 22, antenna 23.

Известно, что при построении устройств для геоэлектроразведки или систем радиолокации функция автокорреляции представляет наибольший интерес при выборе кодовых последовательностей (сложных фазоманипулированных зондирующих сигналов). Для устранения маскирующего действия близких по дальности объектов (целей) нужно уменьшать остатки (боковые пики функций автокорреляции зондирующих сигналов) (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр.48, четвертый абзац сверху). То есть более высокую точность обеспечивает использование сложных фазоманипулированных зондирующих сигналов, обладающих малыми боковыми пиками функций автокорреляции.It is known that when constructing devices for geoelectrical exploration or radar systems, the autocorrelation function is of greatest interest when choosing code sequences (complex phase-manipulated sounding signals). To eliminate the masking effect of objects (targets) close in range, it is necessary to reduce the residuals (side peaks of the autocorrelation functions of the probing signals) (see Wakman DE, Sedletsky PM Issues of the synthesis of radar signals. - M.: Soviet Radio, 1973, p. 48 , fourth paragraph above). That is, higher accuracy is ensured by the use of complex phase-shifted sounding signals having small side peaks of the autocorrelation functions.

Кроме того, для получения наименьшей вероятности установления ложной синхронизации (ошибки при анализе отраженного сложного фазоманипулированного зондирующего сигнала), а следовательно, повышения помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений при обнаружении подповерхностных объектов, более точного определения места и глубины залегания газовых, нефтяных и рудных месторождений, в том числе и в районах с высоким уровнем регулярных электрических помех, необходимо использовать сигналы с малыми боковыми пиками функций автокорреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр.64, первый абзац снизу).In addition, to obtain the least likelihood of establishing false synchronization (errors in the analysis of the reflected complex phase-manipulated probe signal), and therefore, increase the noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements when detecting subsurface objects, more accurately determine the location and depth of gas, oil and ore deposits, including in areas with a high level of regular electrical noise, it is necessary to use signals with small side peaks of the functions rrelyatsii (see RK Dixon Broadband systems -.. M .: Communications, 1979, page 64, first paragraph below).

Известно, что автокорреляционная функция сигнала S(t) определяется выражениемIt is known that the autocorrelation function of the signal S (t) is determined by the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где τ - величина временного сдвига сигнала.where τ is the value of the time shift of the signal.

Из выражения (1) видно, что R(τ) характеризует степень связи (корреляции) сигнала S(t) с его копией, сдвинутой на величину τ по оси времени.It can be seen from expression (1) that R (τ) characterizes the degree of connection (correlation) of the signal S (t) with its copy shifted by the value of τ along the time axis.

Ясно, что функция R(τ) достигает максимума при τ=0, так как любой сигнал полностью коррелирован с самим собой.It is clear that the function R (τ) reaches its maximum at τ = 0, since any signal is completely correlated with itself.

При этомWherein

Figure 00000002
Figure 00000002

то есть максимальное значение автокорреляционной функции равно энергии сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио, 1971, стр.68).that is, the maximum value of the autocorrelation function is equal to the signal energy (see IS Gonorovsky, Radio Engineering Circuits and Signals. - M.: Soviet Radio, 1971, p. 68).

Для случая сигналов, пронормированных по энергии с учетом Е=1, автокорреляционная функция сигнала состоит из центрального пика с амплитудой 1, размещенного на интервале (-τ00) и боковых пиков, распределенных на интервалах (-Т,-τ0) и (τ0,Т). Амплитуды боковых пиков принимают различные значения, но у сигналов с хорошими корреляционными свойствами они малы, то есть существенно меньше амплитуды центрального пика, равной 1 (см. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985, стр.30).For the case of signals normalized by energy with E = 1 taken into account, the autocorrelation function of the signal consists of a central peak with amplitude 1 located in the interval (-τ 0 , τ 0 ) and side peaks distributed in the intervals (-T, -τ 0 ) and (τ 0 , T). The amplitudes of the side peaks take different values, but for signals with good correlation properties they are small, that is, significantly less than the amplitude of the central peak equal to 1 (see Varakin L.E. Communication systems with noise-like signals. - M .: Radio and communication, 1985 p. 30).

Значения боковых пиков функции автокорреляции, которые обычно меньше основного, зависят от реально используемой кодовой последовательности (сложного фазоманипулированного зондирующего сигнала). При возникновении таких боковых пиков функции корреляции способность приемника в составе устройства для геоэлектроразведки к установлению надежной синхронизации (точному анализу отраженного сложного фазоманипулированного зондирующего сигнала) ухудшается, так как в этом случае он должен различать основной и максимальный боковой пики функции корреляции (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр.67).The values of the side peaks of the autocorrelation function, which are usually less than the main one, depend on the actually used code sequence (a complex phase-manipulated probe signal). When such side peaks of the correlation function occur, the receiver’s ability to establish reliable synchronization (an accurate analysis of the reflected complex phase-manipulated probe signal) as part of the geoelectrical exploration device deteriorates, since in this case it must distinguish between the main and maximum side peaks of the correlation function (see Dixon R. K. Broadband systems. - M .: Communication, 1979, p. 67).

Корреляционные свойства кодовой последовательности характеризует показатель различимости (ПР), определяемый как разность значений функции автокорреляции, соответствующих основному и максимальному боковому пикам. Очевидно, чем больше ПР, тем лучше кодовая последовательность (см. Диксон Р.К. Широкополосные системы. - М.: Связь, 1979, стр.65, а также стр.66, рис.3.11), тем выше точность и достоверность использующей ее системы.The correlation properties of the code sequence are characterized by the distinguishability index (PR), defined as the difference between the values of the autocorrelation function corresponding to the main and maximum side peaks. Obviously, the greater the PR, the better the code sequence (see Dixon R.K. Broadband systems. - M .: Communication, 1979, p. 65, as well as p. 66, Fig. 3.11), the higher the accuracy and reliability of using her systems.

Таким образом, наиболее важной проблемой является отыскание сигналов с малыми остатками корреляционной функции (см. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1973, стр.279, первый абзац снизу).Thus, the most important problem is the search for signals with small residuals of the correlation function (see Wakman D.E., Sedletsky P.M. Issues of synthesis of radar signals. - M.: Soviet Radio, 1973, p. 279, first paragraph from the bottom).

К сожалению, в прототипе (см. патент Российской Федерации №2044331 по заявке №5032990/25 от 03.03.92 на изобретение «Способ геоэлектроразведки», опубл. 20.09.95, кл. G01V 3/12) структура таких сигналов и их конкретные автокорреляционные функции не определены.Unfortunately, in the prototype (see the patent of the Russian Federation No. 2044331 for application No. 5032990/25 of 03.03.92 for the invention "Method of geoelectrical exploration", publ. 09/20/95, CL G01V 3/12) the structure of such signals and their specific autocorrelation functions not defined.

В аналоге (см. авторское свидетельство №1013888 по заявке №3343720/18-25 от 08.10.81 на изобретение «Способ геоэлектроразведки», опубл. 23.04.83, кл. G01V 3/12) было предложено применение способа, использующего сумму по меньшей мере двух последовательностей L с одинаковой длительностью каждой l-й из L упомянутых последовательностей, то есть составной параллельный сигнал. К сожалению, этот составной параллельный сигнал применяет в качестве базисной системы систему функций Уолша, которая обладает плохими автокорреляционными свойствами, приводящими к низкой помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений.In the analogue (see copyright certificate No. 1013888 for application No. 3343720 / 18-25 of 08.10.81 for the invention "Method of geoelectrical exploration", publ. 23.04.83, class G01V 3/12), it was proposed to use a method that uses the amount of at least at least two L sequences with the same duration of each l-th of the L mentioned sequences, that is, a composite parallel signal. Unfortunately, this composite parallel signal uses the Walsh function system as its base system, which has poor autocorrelation properties, which lead to low noise immunity, sensitivity and measurement accuracy for detecting subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits.

Для сложных фазоманипулированных зондирующих сигналов, использующих функции Уолша и использующих дискретные ортогональные функции, предлагаемые авторами данного изобретения, были рассчитаны автокорреляционные функции, максимальные боковые пики автокорреляционных функций сигналов и показатели различимости (ПР).For complex phase-manipulated sounding signals using the Walsh functions and using the discrete orthogonal functions proposed by the inventors of the present invention, the autocorrelation functions, the maximum side peaks of the autocorrelation functions of the signals, and the distinguishability indices (PR) were calculated.

Результаты расчетов для случая 2n=16 представлены в таблице 1.The calculation results for case 2 n = 16 are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Сложные фазоманипулированные зондирующие сигналыComplex phase-manipulated sounding signals ХарактеристикиCharacteristics С использованием системы функций Уолша Wal(i,θ)Using the system of Walsh functions Wal (i, θ) Максимальный боковой пик автокорреляционной функции
R(τ)max
The maximum lateral peak of the autocorrelation function
R (τ) max
0,93750.9375
Показатель различимости ПРThe distinguishability indicator PR 0,06250.0625 С использованием предлагаемой системы дискретных ортогональных функций S(i,θ)Using the proposed system of discrete orthogonal functions S (i, θ) Максимальный боковой пик автокорреляционной функции
R(τ)max
The maximum lateral peak of the autocorrelation function
R (τ) max
0,50.5
Показатель различимости ПРThe distinguishability indicator PR 0,50.5

По результатам, представленным в таблице 1, видно, что сложные фазоманипулированные зондирующие сигналы на базе разработанных дискретных ортогональных функций в предлагаемом устройстве для геоэлектроразведки имеют максимальный боковой пик автокорреляционной функции R(τ)max меньше в 1,875 раз, чем сложные фазоманипулированные зондирующие сигналов, использующие функции Уолша. При этом показатель различимости (ПР) у них больше, чем у сложных фазоманипулированных зондирующих сигналы, использующих функции Уолша, в 8 раз, что значительно повышает эффективность устройства для геоэлектроразведки за счет использования системы фазоманипулированных сигналов с хорошими автокорреляционными свойствами, приводящими к повышению помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений.According to the results presented in table 1, it is seen that complex phase-manipulated sounding signals based on the developed discrete orthogonal functions in the proposed device for geoelectrical exploration have a maximum lateral peak of the autocorrelation function R (τ) max 1.875 times less than complex phase-manipulated sounding signals using functions Walsh. At the same time, the distinguishability index (PR) of them is 8 times higher than that of complex phase-manipulated sounding signals using Walsh functions, which significantly increases the efficiency of the device for geoelectro-prospecting due to the use of a phase-shifted signal system with good autocorrelation properties, leading to increased noise immunity, sensitivity and measurement accuracy for the detection of subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для геоэлектроразведки, на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования сложного фазоманипулированного зондирующего сигнала S(10,θ), на фиг.3 - временные диаграммы системы функций Уолша, на фиг.4 и 5 - автокорреляционные функции сигналов Уолша, на фиг.6 - временные диаграммы системы дискретных ортогональных функций в предлагаемом устройстве, на фиг.7 и 8 - автокорреляционные функции сигналов в предлагаемом устройстве для геоэлектроразведки.Figure 1 presents a structural diagram of the proposed device for geoelectrical exploration, figure 2 is a timing diagram illustrating the process of forming a complex phase-manipulated probe signal S (10, θ), figure 3 is a timing diagram of a system of Walsh functions, figure 4 and 5 - autocorrelation functions of Walsh signals, FIG. 6 - time diagrams of a system of discrete orthogonal functions in the proposed device, FIGS. 7 and 8 - autocorrelation functions of signals in the proposed device for geoelectrical exploration.

В силу симметрии автокорреляционных функций сигналов относительно оси ординат на чертежах представлены только правые части графиков.Due to the symmetry of the autocorrelation functions of the signals relative to the ordinate axis, only the right parts of the graphs are shown in the drawings.

Устройство для геоэлектроразведки работает следующим образом.A device for geoelectrical exploration works as follows.

Перед началом работы устройства для геоэлектроразведки в (2n-1-3)-й разряд циклического регистра 21 сдвига записана единица. Триггер 16 находится в исходном единичном состоянии. Потенциалы с прямого и инверсного выходов триггера 16 поступают на управляющие входы ключей 17 и 18. Таким образом, ключ 17 открыт, а ключ 18 закрыт.Before the operation of the device for geoelectrical exploration, a unit is recorded in the (2 n-1 -3) -th discharge of the cyclic shift register 21. The trigger 16 is in the initial single state. The potentials from the direct and inverse outputs of the trigger 16 are supplied to the control inputs of the keys 17 and 18. Thus, the key 17 is open, and the key 18 is closed.

В процессе проведения геоэлектроразведки с первого выхода блока 1 управления тактовые импульсы подаются на тактовый вход блока 2 формирования функций Уолша, на выходах которого формируются функции Wal(i,θ), поступающие на первые входы перемножителей 20. В это время импульсы синхронизации со второго выхода блока 1 управления поступают на вход блока 3 изменения периода следования модулирующих импульсов. Блок 3 изменения периода следования модулирующих импульсов формирует модулирующие импульсы синхронно с формированием элементов функций Уолша длительностью ΔT. Модулирующие импульсы подаются на вторые входы модуляторов 4, где осуществляется манипуляция их фазы на 180° в соответствии со структурой сигналов, поступающих на первые входы модуляторов 4 с выходов перемножителей 20.In the process of geoelectrical exploration from the first output of control unit 1, clock pulses are fed to the clock input of Walsh function generation unit 2, at the outputs of which Wal (i, θ) functions are generated, which arrive at the first inputs of multipliers 20. At this time, synchronization pulses from the second output of the block 1 control is supplied to the input of block 3 changes in the period of repetition of modulating pulses. Block 3 changes the period of repetition of modulating pulses generates modulating pulses synchronously with the formation of Walsh function elements of duration ΔT. Modulating pulses are fed to the second inputs of the modulators 4, where their phase is manipulated by 180 ° in accordance with the structure of the signals supplied to the first inputs of the modulators 4 from the outputs of the multipliers 20.

Функция Уолша Wal(5,θ) с (2n-1-2)-го выхода блока 2 формирования функций Уолша (то есть для случая 2n=16 с шестого выхода блока 2) через открытый ключ 17 поступает на первый вход двухвходового сумматора 19, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 22.The Walsh function Wal (5, θ) from the (2 n-1 -2) -th output of the block 2 for generating Walsh functions (that is, for the case 2 n = 16 from the sixth output of block 2) through the public key 17 enters the first input of the two-input adder 19, and from its output to the information input of a controlled inverter 22.

В момент смены знака функции Уолша Wal(1,θ), формируемой на втором выходе блока 2, срабатывает нуль-орган 15. Он вырабатывает импульсы в моменты смены значащей позиции функции Wal(1,θ), при переходе от -1 к +1 или при переходе от +1 к -1. Импульсы с выхода нуль-органа 15 изменяют состояние триггера 16, а следовательно, и состояние ключей 17 и 18.At the moment of changing the sign of the Walsh function Wal (1, θ), formed at the second output of block 2, the zero-organ 15 is triggered. It generates pulses at the moments of changing the significant position of the function Wal (1, θ), when changing from -1 to +1 or when moving from +1 to -1. The pulses from the output of the zero-organ 15 change the state of the trigger 16, and therefore the state of the keys 17 and 18.

Импульс, поступающий с выхода нуль-органа 15 приводит к тому, что ключ 17 оказывается закрытым, а ключ 18 открытым, и функция Уолша Wal(11,θ) с (2n-4)-го выхода блока 2 формирования функций Уолша (то есть для случая 2n=16 с двенадцатого выхода блока 2) через открытый ключ 18 поступает на второй вход двухвходового сумматора 19, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 22.The pulse coming from the output of the null-organ 15 leads to the fact that the key 17 is closed and the key 18 is open, and the Walsh function is Wal (11, θ) from the (2 n -4) -th output of the block 2 of the formation of Walsh functions (then there is for case 2 n = 16 from the twelfth output of block 2) through the public key 18 it goes to the second input of the two-input adder 19, and from its output to the information input of the controlled inverter 22.

На третьем такте работы устройства для геоэлектроразведки на выходе старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра 21 сдвига формируется единица, которая была записана в (2n-1-3)-м разряде. Эта единица поступает на управляющий вход управляемого инвертора 22, вследствие чего третий элемент сигнала, формируемого на выходе двухвходового сумматора 19 и поступающего на информационный вход управляемого инвертора 22, оказывается инвертированным. Поскольку 2n-1-разрядный циклический регистр 21 сдвига замкнут в кольцо цепью обратной связи и имеет 2n-1-разрядов, то с указанного момента времени через 2n-1 тактов работы устройства для геоэлектроразведки на выходе регистра 21 сдвига опять сформируется единица, и соответствующий элемент сигнала, поступающего с выхода двухвходового сумматора 19 на информационный вход управляемого инвертора 22, также окажется инвертированным.At the third clock cycle of the geoelectrical exploration device, at the output of the senior bit of the 2 n-1- bit cyclic shift register 21, a unit is formed that was recorded in the (2 n-1 -3) th bit. This unit is supplied to the control input of the controlled inverter 22, as a result of which the third element of the signal generated at the output of the two-input adder 19 and fed to the information input of the controlled inverter 22 is inverted. Since the 2 n-1- bit cyclic shift register 21 is closed into the ring by the feedback circuit and has 2 n-1- bits, then from 2 n-1 clock cycles of the geoelectrical exploration device, the unit again forms at the output of the shift register 21, and the corresponding element of the signal from the output of the two-input adder 19 to the information input of the controlled inverter 22 will also be inverted.

Сигнал, формируемый на выходе управляемого инвертора 22, умножается в перемножителях 20 на функции Уоша Wal(i,θ). В результате этого на выходах перемножителей 20 формируется система дискретных ортогональных функций S(i,θ).The signal generated at the output of the controlled inverter 22 is multiplied in the multipliers 20 by the Wash function Wal (i, θ). As a result of this, a system of discrete orthogonal functions S (i, θ) is formed at the outputs of the multipliers 20.

Функции S(i,θ), обладающие хорошими автокорреляционными свойствами, подаются на первые входы соответствующих модуляторов 4, на вторые входы которых подаются модулирующие импульсы с выхода блока 3 изменения периода следования модулирующих импульсов, формирующего модулирующие импульсы синхронно с элементами сигналов S(i,θ). Модулированные сигналы с выходов модуляторов 4 поступают на соответствующие входы 2n-входового сумматора 5, на выходе которого формируется составной параллельный фазоманипулированный зондирующий сигнал U1(t).Functions S (i, θ), which have good autocorrelation properties, are fed to the first inputs of the corresponding modulators 4, to the second inputs of which are modulating pulses from the output of the block 3 for changing the repetition period of the modulating pulses, which generates modulating pulses synchronously with the signal elements S (i, θ ) The modulated signals from the outputs of the modulators 4 are fed to the corresponding inputs 2 of the n- input adder 5, the output of which forms a composite parallel phase-shifted sounding signal U 1 (t).

На фиг.2 приведены диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования в предлагаемом устройстве для геоэлектроразведки дискретной ортогональной функции S(10,θ) и модулированного сигнала на выходе соответствующего модулятора 4 (для шестнадцатиканального варианта устройства).Figure 2 shows diagrams illustrating the formation process in the proposed device for geoelectrical exploration of a discrete orthogonal function S (10, θ) and a modulated signal at the output of the corresponding modulator 4 (for the sixteen-channel version of the device).

На диаграммах указано временное состояние:The diagrams indicate a temporary state:

а) первого выхода блока 1 управления;a) the first output of the control unit 1;

б) выхода блока 3 изменения периода следования модулирующих импульсов;b) the output of block 3 changes the period of the modulating pulses;

в) второго выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(1,θ);c) the second output of block 2 of the formation of Walsh functions, on which the function Wal (1, θ) is generated;

г) шестого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(5,θ);d) the sixth output of block 2 of the formation of Walsh functions, on which the function Wal (5, θ) is formed;

д) двенадцатого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(11,θ);d) the twelfth output of the block 2 of the formation of Walsh functions, on which the function Wal (11, θ) is generated;

е) выхода первого ключа 17;e) the output of the first key 17;

ж) выхода второго ключа 18;g) the output of the second key 18;

з) выхода двухвходового сумматора 19;h) the output of the two-input adder 19;

и) выхода старшего разряда 2n-l-разрядного циклического регистра 21 сдвига;i) the output of the high order 2 nl- bit cyclic shift register 21;

й) выхода управляемого инвертора 22;j) the output of the controlled inverter 22;

к) одиннадцатого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(10,θ);j) the eleventh output of block 2 of the formation of Walsh functions on which the function Wal (10, θ) is generated;

л) выхода одиннадцатого перемножителя 20, на котором формируется функция S(10,θ);k) the output of the eleventh multiplier 20, on which the function S (10, θ) is formed;

м) выхода одиннадцатого модулятора 4, на котором формируется соответствующий модулированный сигнал для составного параллельного сигнала, появляющегося на выходе 2n-входового сумматора 5.m) the output of the eleventh modulator 4, on which the corresponding modulated signal is generated for the composite parallel signal appearing at the output 2 of the n- input adder 5.

Составной параллельный сигнал с выхода 2n-входового сумматора 5 поступает на вход передатчика 6, на выходе которого формируется зондирующий сигнал U1(t).A composite parallel signal from the output 2 of the n- input adder 5 is fed to the input of the transmitter 6, the output of which is the sounding signal U 1 (t).

Зондирующий сигнал U1(t) через антенный переключатель 7 поступает на антенну 23 и излучается в направлении исследуемой среды. Зондирующий сигнал U1(t) проходит через среду и достигает исследуемого объекта, частично поглощающего его и частично отражающего в направлении приемопередающей антенны 23. Зондирующий сигнал U1(t) с выхода передатчика 6 и отраженный зондирующий сигнал U2(t) с выхода антенны 23 через антенный переключатель 7 и приемник 8 поступают соответственно на первый и второй входы многоканального коррелятора 9, аналогичного коррелятору, используемому в прототипе (см. схему устройства для геоэлектроразведки в патенте Российской Федерации №2044331 по заявке №5032990/25 от 03.03.92 на изобретение «Способ геоэлектроразведки», опубл. 20.09.95, кл. G01V 3/12).The probe signal U 1 (t) through the antenna switch 7 is supplied to the antenna 23 and is radiated in the direction of the medium under study. The probe signal U 1 (t) passes through the medium and reaches the object under study, partially absorbing it and partially reflecting in the direction of the transceiving antenna 23. The probe signal U 1 (t) from the output of the transmitter 6 and the reflected probe signal U 2 (t) from the antenna output 23 through the antenna switch 7 and the receiver 8 are respectively supplied to the first and second inputs of the multi-channel correlator 9, similar to the correlator used in the prototype (see the scheme of the device for geoelectrical exploration in the patent of the Russian Federation No. 2044331 according to the application No. 5032990/25 of 03.03.92 for the invention "Method of geoelectrical exploration", publ. 09/20/95, CL G01V 3/12).

Многоканальный коррелятор 9 состоит из многоотводной линии 10i задержки, многоканального перемножителя 11i, многоканального фильтра 12i нижних частот (где i=1, 2, 3, …, 2n - количество элементов длительностью ΔT, из которых состоит каждый фазоманипулированный сигнал с улучшенными автокорреляционными свойствами, входящий в группу последовательностей для составного параллельного сигнала). На выходе многоканального коррелятора 9 образуется напряжение, пропорциональное автокорреляционной функции R(τ), которое будет иметь максимальное значение при τ=0. С выходов коррелятора 9 напряжения соответствующих каналов поступают на входы компаратора 13. состоящего из 2n элементов. Каждый i-й элемент компаратора 13 представляет собой аналоговый элемент сравнения, в котором сравниваются два напряжения:The multi-channel correlator 9 consists of a multi-tap delay line 10 i , a multi-channel multiplier 11 i , a multi-channel low-pass filter 12 i (where i = 1, 2, 3, ..., 2 n is the number of elements of duration ΔT of which each phase-shifted signal consists of improved autocorrelation properties included in the group of sequences for a composite parallel signal). The output of the multi-channel correlator 9 produces a voltage proportional to the autocorrelation function R (τ), which will have a maximum value at τ = 0. From the outputs of the correlator 9, the voltages of the corresponding channels are supplied to the inputs of the comparator 13. consisting of 2 n elements. Each i-th element of the comparator 13 is an analog comparison element in which two voltages are compared:

входное Uвх и опорное Uоп. В случае превышения входного напряжения над опорным (Uвх>Uоп) на выходе i-го элемента компаратора 13, формируется напряжение, соответствующее логической единице. Напряжения с выходов многоканального коррелятора 9 подаются на элементы компаратора 13 таким образом, что на два соседних элемента подается одно и то же напряжение, причем на один элемент из пары этих элементов в качестве входного напряжения Uвх, а на другой элемент в качестве опорного напряжения Uоп.U input Rin and the reference U op. If the input voltage exceeds the reference voltage (U I > U op ) at the output of the ith element of the comparator 13, a voltage corresponding to a logical unit is formed. The voltages from the outputs of the multichannel correlator 9 are applied to the elements of the comparator 13 in such a way that the same voltage is applied to two neighboring elements, moreover, one element from a pair of these elements as input voltage U in and other element as reference voltage U op .

Следовательно, на выходах компаратора 13 образуется параллельный двоичный код, в котором логическая единица соответствует превышению напряжения в (i+1)-м канале коррелятора 9 над напряжением в i-м канале. Последовательность единиц двоичного кода соответствует возрастанию автокорреляционной функции R(τ), а последовательность логических нулей соответствует спаду автокорреляционной функции R(τ). Таким образом, переход от последовательности единиц к последовательности нулей будет соответствовать максимуму автокорреляционной функции R(τ). Подсчет количества единиц двоичного кода определяет номер канала, в котором значение R(τ) максимально, а следовательно, и значение временной задержки τ отраженного зондирующего сигнала U2(t) по отношению к переданному зондирующему сигналу U1(t), то есть факт месторасположения и глубину залегания исследуемого объекта.Therefore, at the outputs of the comparator 13, a parallel binary code is formed in which the logical unit corresponds to the excess voltage in the (i + 1) -th channel of the correlator 9 over the voltage in the i-th channel. The sequence of units of the binary code corresponds to an increase in the autocorrelation function R (τ), and the sequence of logical zeros corresponds to a decrease in the autocorrelation function R (τ). Thus, the transition from a sequence of units to a sequence of zeros will correspond to the maximum of the autocorrelation function R (τ). Counting the number of units of the binary code determines the channel number in which the value of R (τ) is maximum, and therefore the value of the time delay τ of the reflected probe signal U 2 (t) with respect to the transmitted probe signal U 1 (t), i.e., the fact of location and the depth of the investigated object.

Таким образом, за счет использования составного параллельного сигнала, состоящего из группы фазоманипулированных сигналов с хорошими автокорреляционными свойствами повышается эффективность устройства для геоэлектроразведки, приводящая к повышению помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений.Thus, through the use of a composite parallel signal consisting of a group of phase-shifted signals with good autocorrelation properties, the efficiency of the device for geoelectrical exploration is increased, which leads to increased noise immunity, sensitivity and measurement accuracy for the detection of subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits.

Помимо этого, при перемножении отраженного и зондирующего сигналов в данном устройстве спектр «сворачивается» в 2n раз. Это дает возможность исключить значительную часть шумов и узкополосных помех за счет корреляционной обработки зондирующих сигналов, в том числе и в районах с высоким уровнем регулярных электрических помех.In addition, when multiplying the reflected and probing signals in this device, the spectrum “collapses” 2 n times. This makes it possible to exclude a significant part of noise and narrowband interference due to the correlation processing of probing signals, including in areas with a high level of regular electrical interference.

Claims (1)

Устройство для геоэлектроразведки, содержащее блок управления, блок изменения периода следования модулирующих импульсов, передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, компаратор, состоящий из i элементов (где i - число каналов многоканального коррелятора), блок индикации, многоканальный коррелятор, включающий в себя многоотводную линию задержки, многоканальный перемножитель и многоканальный фильтр нижних частот, причем второй выход блока управления подключен к входу блока изменения периода следования модулирующих импульсов, вход антенного переключателя подключен к выходу передатчика, первый выход антенного переключателя подключен к антенне, к второму выходу антенного переключателя подключен приемник, к выходу передатчика подключен первый вход многоканального коррелятора, являющийся входом многоотводной линии задержки, второй вход многоканального коррелятора, являющийся одиночным входом многоканального перемножителя, соединен с выходом приемника, i-e выходы многоотводной линии задержки подключены к i-м входам группы входов многоканального перемножителя, i-e выходы многоканального перемножителя подключены к i-м входам многоканального фильтра низких частот, i-e выходы многоканального фильтра низких частот, являющиеся i-ми выходами многоканального коррелятора, подключены к первым входам i-x элементов компаратора и к вторым входам (i-1)-x элементов компаратора, выходы элементов компаратора подключены к входам блока индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства за счет использования составного параллельного сигнала, состоящего из группы фазоманипулированных сигналов с хорошими автокорреляционными свойствами, приводящими к повышению помехоустойчивости, чувствительности и точности измерений для обнаружения подповерхностных объектов, например газовых и нефтяных залежей, рудных месторождений, в том числе и в районах с высоким уровнем регулярных электрических помех, в него введены блок формирования функций Уолша, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, управляемый инвертор, группа из 2n перемножителей (где 2n - число фазоманипулированных сигналов с улучшенными автокорреляционными свойствами, входящих в группу последовательностей для составного параллельного сигнала), группа из 2n модуляторов, 2n-входовый сумматор, 2n-1-разрядный циклический регистр сдвига, причем первый выход блока управления подключен к тактовому входу блока формирования функций Уолша, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2n-1-разрядного циклического регистра сдвига, сдвигающий вход которого подключен к первому выходу блока управления, (2n-1-2)-й выход блока формирования функций Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2n-4)-й выход блока формирования функций Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход управляемого инвертора подключен к первым входам перемножителей группы из 2n перемножителей, вторые входы i-x перемножителей подключены к i-м выходам блока формирования функций Уолша, выходы i-x перемножителей подключены к первым входам i-x модуляторов группы из 2n модуляторов, вторые входы модуляторов соединены с выходом блока изменения периода следования модулирующих импульсов, выходы модуляторов подключены к входам 2n-входового сумматора, выход которого подключен к входу передатчика. A geoelectrical exploration device comprising a control unit, a modulating pulse train, a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver, a comparator consisting of i elements (where i is the number of channels of a multi-channel correlator), an indication unit, a multi-channel correlator including a multi-tap a delay line, a multi-channel multiplier and a multi-channel low-pass filter, the second output of the control unit being connected to the input of the unit for changing the repetition period of the modulating pulses, the course of the antenna switch is connected to the output of the transmitter, the first output of the antenna switch is connected to the antenna, the receiver is connected to the second output of the antenna switch, the first input of the multi-channel correlator, which is the input of the multi-tap delay line, is connected to the output of the transmitter, the second input of the multi-channel correlator, which is a single input of the multi-channel multiplier, connected to the output of the receiver, i.e. the outputs of the multi-tap delay line are connected to the i-th inputs of the group of inputs of the multi-channel multiplier , i.e., the outputs of the multi-channel multiplier are connected to the ith inputs of the multi-channel low-pass filter, i.e. the outputs of the multi-channel low-pass filter, which are the i-outputs of the multi-channel correlator, are connected to the first inputs ix of the comparator elements and to the second inputs of (i-1) -x elements the comparator, the outputs of the comparator elements are connected to the inputs of the display unit, characterized in that, in order to increase the efficiency of the device by using a composite parallel signal consisting of a group of phase-shifted signal With good autocorrelation properties, leading to increased noise immunity, sensitivity and accuracy of measurements for the detection of subsurface objects, such as gas and oil deposits, ore deposits, including in areas with a high level of regular electrical interference, a Walsh function block has been introduced into it, zero-body, a trigger, the first key and the second key, two-input adder, with the inverter, a group of 2 n multipliers (where 2 n - the number of phase-shifted signals with improved Auto Keystone lation properties included in the sequence group for the composite signal in parallel), a group of 2 n modulators, adder -vhodovy 2 n, 2 n-1 cyclic -bit shift register, wherein the first control unit output is connected to the clock input of Walsh functions forming unit, the second the output of the Walsh function formation unit is connected to the input of the null organ, the output of which is connected to the counting input of the trigger, the direct output of which is connected to the control input of the first key, the inverse output of the trigger is connected to the control input at the second key, the outputs of the first and second keys are connected to the inputs of the two-input adder, the output of the two-input adder is connected to the information input of the controlled inverter, the control input of which is connected to the high-order output of the 2 n-1- bit cyclic shift register, the shifting input of which is connected to the first output control unit, (2 n-1 -2) -th output of the Walsh function generation unit is connected to the information input of the first key, (2 n -4) -th output of the Walsh function formation unit is connected to the information input of w According to the key, the output of the controlled inverter is connected to the first inputs of the multipliers of a group of 2 n multipliers, the second inputs of ix multipliers are connected to the ith outputs of the Walsh function generation unit, the outputs of ix multipliers are connected to the first inputs of the ix modulators of a group of 2 n modulators, the second inputs of modulators connected to the output of the block for changing the period of the modulating pulses, the outputs of the modulators are connected to the inputs of 2 n- input adder, the output of which is connected to the input of the transmitter.
RU2008114897/28A 2008-04-15 2008-04-15 Device for geoelectric exploration RU2366983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114897/28A RU2366983C1 (en) 2008-04-15 2008-04-15 Device for geoelectric exploration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114897/28A RU2366983C1 (en) 2008-04-15 2008-04-15 Device for geoelectric exploration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2366983C1 true RU2366983C1 (en) 2009-09-10

Family

ID=41166721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008114897/28A RU2366983C1 (en) 2008-04-15 2008-04-15 Device for geoelectric exploration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2366983C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103630943A (en) * 2013-02-08 2014-03-12 中国科学院电子学研究所 Method and system for detecting thickness of lunar soil and subsurface geological structure of moon
RU2668306C1 (en) * 2017-11-20 2018-09-28 Сергей Александрович Турко Device for geo-electrical exploration

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103630943A (en) * 2013-02-08 2014-03-12 中国科学院电子学研究所 Method and system for detecting thickness of lunar soil and subsurface geological structure of moon
CN103630943B (en) * 2013-02-08 2014-11-19 中国科学院电子学研究所 Method and system for detecting thickness of lunar soil and subsurface geological structure of moon
RU2668306C1 (en) * 2017-11-20 2018-09-28 Сергей Александрович Турко Device for geo-electrical exploration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103616696B (en) A kind of method of laser imaging radar device and range finding thereof
EP1145084B1 (en) Time delay determination and determination of signal shift
EP0362992B1 (en) Distance measuring method and apparatus therefor
JP5362004B2 (en) Car radar using complex multi-gradient FM chirp waveform
JP5653432B2 (en) Distance measuring device and distance measuring method
RU2507536C1 (en) Coherent pulsed signal measuring detector
RU2553272C1 (en) Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse
NO20171645A1 (en) Coded signals for marine vibrators
RU2366983C1 (en) Device for geoelectric exploration
Ilyichev et al. Application of pseudonoise signals in systems of active geoelectric exploration (Results of mathematical simulation and field experiments)
WO2007049023A1 (en) Signal processing and time delay measurement based on combined correlation and differential correlation
RU2408038C1 (en) Device for geoelectric exploration with improved interference resistance, sensitivity and metering accuracy
JP2009512868A (en) Object detection
RU2668306C1 (en) Device for geo-electrical exploration
GB2558643A (en) Method and apparatus for determining a pulse repetition interval parameter of a coded pulse-based radar
Ziolkowski Wiener estimation of the Green’s function
RU2044331C1 (en) Method for geoelectric prospecting
RU2510663C2 (en) Radar-tracking method of measurement of range of moving object
RU2643199C1 (en) Method of improving characteristics of nonlinear radar
RU7211U1 (en) SIGNAL DELAY MEASUREMENT DEVICE
RU2722462C1 (en) Multichannel system for seismic surveys
RU2158016C2 (en) Device for geoelectric prospecting
RU2143709C1 (en) Method of selection of moving targets
RU2782575C1 (en) System for selection of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding
RU27228U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE RELIEF OF A HORIZONTAL-LAYERED SECTION

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100416