Устройство для индентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них

Устройство для идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них
Полезная модель относится к устройствам для идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них.
Известно устройство для идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них, содержащее генератор импульсов возбуждения с перестраиваемой формой видеоимпульсов, сверхширокополосные приёмные антенны, управляемую линию задержки для синхронизации излучённого импульсного радиосигнала и принятого отражённого сигнала и устройство для обработки принятых сигналов с учётом дифракционных эффектов и вынужденного рассеяния, которое принимается за прототип.
Недостатком известного устройства является невозможность конкретного использования значений фазового спектра и уровня затухания измеренных импульсных радиосигналов в слое геологического разреза для определения участков нарушенных литологических типов, выделения интервалов водонасыщенных литологических типов, для идентификации локальных объектов, определения размеров локальных объектов.
MKHTGOIS 13/02
Поставленная задача решена тем, что устройство для идентификации нодповерхностных структур и локальных объектов в них, содержащее генератор импульсов возбуждения с перестраиваемой формой видеоимпульсов, сверхширокополосные приёмные антенны, приёмный блок, соединённый с блоками автокорреляционных и взаимнокорреляционных функций, выходы которых соединены со входами блока идентификации и устройство для обработки принятых сигналов с учётом дифракционных эффектов и вынужденного рассеяния, выход блока идентификации соединён с входом электронновычислительной машины, отличающееся тем, что один выход приёмного блока соединен со входами блока автокорреляционных функций, другой выход приёмного блока соединён со входами блока взаимокорреляционных функций, блок автокорреляционных функций состоит из блока определения по автокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев, блока выделения водонасыщенных литологических слоев и блока определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров, выходы длинноволновых и коротковолновых сигналов приёмного блока соединены с соответствующими входами блоков определения по автокорреляционным функциям участков нарущенных литологических слоев, выделения водонасыщенных литологических слоев и определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров, блок
взаимокорреляционных функций состоит из блоков определения по взаимнокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев, блока выделения водонасыщенных литологических слоев и блока определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров, выходы длинноволновых и коротковолновых сигналов приёмного блока соединены с соответствующимивходамиблоковопределенияпо
взаимнокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев, блока выделения водонасыщенных литологических слоев и блока определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров, выходы блоков определенияпоавтокорреляционнымфункциями
взаимнокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев блоков выделения по автокорреляционным функциям и взаимнокорреляционным функциям водонасыщенных литологических слоев и блоков определения по автокорреляционным функциям и взаимнокорреляционным функциям местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров соединены с соответствующими входами блока идентификации, один выход блока идентификации соединён с базой данных электронно-вычислительной машины, выход базы данных электронно-вычислительной машины
3
соединён с соответствующим входом блока идентификации, выход базы данных электронно-вычислительной машины соединён с входом печатающего устройства.
Заявленное устройство является новым, так как оно не известно из уровня техники.
Заявленное устройство имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
Заявленное устройство является промышленно применимым, так как оно может быть использовано при строительстве транспортных тоннелей, для обследования подземных сооружений, выполненных из железобетонных или чугунных тюбингов для зондирования геологического разреза, для разведочного зондирования горного массива впереди строящихся тоннелей, для определения залегающих в грунте контуров инженерных сооружений, таких как фундаменты опор, сваи, тоннели, коллекторы и т.д. и выявления дефектов в подобных объектах, для проведения археологических работ, определения мест загрязнения окружающей среды (нефтью и т.д.).
На фиг. изображена структурная схема устройства для идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них.
Устройство для идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них содержит генератор 1 импульсов возбуждения с перестраиваемой формой видеоимпульсов, соединённый с передающей антенной 2, излучающей импульс в подповерхностную среду 3,
сверхширокополосные приёмные антенны 4, соединённые с приёмным блоком 5.
Один выход приемного блока 5 соединен со входами блока 6
автокорреляционных функций, другой выход приёмного блока 5 соединён со входами блока взаим-окорреляционных функций 7. Блок автокорреляционных функций 6 состоит из блока определения по автокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев 6.1, блока выделения водонасыщенных литологических слоев 6.2 и блока определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров 6.3. Выходы длинноволновых и коротковолновых сигналов приёмного блока 5 соединены с соответствующими входами блоков определения по автокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев 6.1, выделения водонасыш,енных литологических слоев 6.2 иопределения
местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров 6.3. Блок взаимокорреляционных функций 7 состоит из блоков определения по взаимнокорреляционным функциям участков нарушенных литологических слоев 7.1, блока выделения водонасыщенных литологических слоев 7.2 и блока определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров 7.3. Выходы длинноволновых и коротковолновых сигналов приёмного блока 5 соединены с соответствующими входами блоков определения по взаимнокорреляционным функциям участков нарушенных литологических
слоев 7.1, блока выделения водонасыщенных литологических слоев 7.2 и блока определения местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров 7.3. Выходы блоков определения по автокорреляционным функциям 6.1 и взаимнокорреляционным функциям
7.1участков нарушенных литологических слоев блоков выделения по автокорреляционным функциям 6.2 и взаимнокорреляционным функциям
7.2водонасыщенных литологических слоев и блоков определения по автокорреляционным функциям 6.3 и взаимнокорреляционным функциям
7.3местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров соединены с соответствующими входами блока идентификации 8. Один выход блока идентификации 8 соединён с базой данных электронно-вычислительной машины 9, выход базы данных электронновычислительной машины 9 соединён с соответствующим входом блока идентификации 8.  ВЫУ о  8
соединён с входом печатающего устройства 10.
Устройство для определения идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них работает следующим образом.
Генератор 1 вырабатывает наносекундные импульсы в диапазоне ЮГГц... ЮМГц мощностью до 6МВт, излучаемые передающей антенной 2.
которые трансформируют его в соответствии со своими пространственночастотнымихарактеристиками.Используютзондирующий сверхширокополосный импульс гауссовской формы и семейство откликов, получаемых при использовании таких воздействий в различных направлениях, называемых семействами импульсных характеристик.
Эти отклики трансформированного сигнала принимаются приемными антеннами 4 в диапазоне частот 10ГГц...1МГц, каждой в своей полосе частот и фиксируются приемным блоком 5, в качестве которого в конкретном случае выбран многоканальный стробоскопический осциллограф с масштабно-временным преобразованием принятых сигналов.
Длинноволновые и коротковолновые сигналы с выходов приёмного блока 5 приходят каждый на свой вход блоков определения по автокорреляционным функциям 6.1 и взаимнокорреляционным функциям 7.1 участков нарушенных литологических слоев.
Длинноволновые и коротковолновые сигналы соответственно с других выходов приёмного блока 5 приходят на соответствующие входы блоков выделения по автокорреляционным функциям 6.2 и взаимнокорреляционным функциям 7.2 водонасыщенных литологических слоев. Длинноволновые и коротковолновые сигналы с выходов приёмного блока 5 поступают на соответствующие входы блоков определения по автокорреляционным функциям 6.3 и взаимнокорреляционным функциям
7.3 местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров. Все эти сигналы поступают на входы блоков определения по автокорреляционным функциям 6.1 и взаимнокорреляционным функциям
7.1участков нарушенных литологических слоев, блоков выделения по автокорреляционным функциям 6.2 и взаимнокорреляционным функциям
7.2водонасыщенных литологических слоев и блоков определения по автокорреляционным функциям 6.3 и взаимнокорреляционным функциям
7.3местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров одновременно.
Обработку сигналов длинноволнового и коротковолнового диапазонов в блоках определения по автокорреляционным функциям 6.1 и взаимнокорреляционным функциям 7.1 участков нарушенных литологических слоев, в блоках выделения по автокорреляционным функциям 6.2 и взаимнокорреляционным функциям 7.2 водонасьщенных литологических слоев и в блоках определения по автокорреляционным функциям 6.3 и взаимнокорреляционным функциям 7.3 местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров осуш;ествляют одновременно.
Центрированные относительно текуш,их значений оценок первого и второго моментов результаты сверхширокополосного подповерхностного зондирования конкретной точки аппроксимируют системой линейных алгебраических уравнений, являющейся решением интегрального
уравнения во временной области. Используя это решение, связывающее искомую импульсную характеристику с автокорреляционной функцией входного сигнала и взаимной корреляционной функцией входного и выходного сигнала идентифицируемого объекта, находят импульсные характеристики для горизонтально-слоистого разреза конкретной точки.
Используя преобразование Фурье авто- и взаимокорреляционных функций результатов сверхширокополосного зондирования в конкретной точке, а в качестве признаков идентификации - принадлежность слоя в горизонтально-слоистом разрезе определенному типу временной или пространственной нелокальности и дисперсии, значение фазового спектра и уровень затухания сверхширокополосного сигнала в слое, получают устойчивые признаки идентификации геоструктуры.
В блоке идентификации 8 производят сравнение автокорреляционных и взаимнокорреляционных функций, поступивших из блоков определения по автокорреляционным функциям 6.1 и взаимнокорреляционным функциям 7.1 участков нарушенных литологических слоев, из блоков выделения по автокорреляционным функциям 6.2 и взаимнокорреляционным функциям 7.2 водонасьщенных литологических слоев и из блоков определения по автокорреляционным функциям 6.3 и взаимнокорреляционным функциям 7.3 местонахождения локальных объектов и их среднегеометрических размеров, являюш;ихся решением алгебраического уравнения Винера-Хопфа.
в электронно-вычислительной машине 9 производят сопоставление выявленных участков нарушенных литологических слоев, участков водонасыш,енных литологических слоев, участков с локальными объектами с имеющимися в базе данных конкретными буровыми (проходческими) данными о подповерхностных структурах.
Результаты распечатывают печатающим устройством 10.
Заявленное устройство позволяет повысить эффективность идентификации подповерхностных структур и локальных объектов в них.
Заявители:
ЗАО НПФ «Геодизонд
Ильяхин В.Н.
Генеральный директор  ,
ЗАО НПФ «Геодизон
.
Цыганов С.И.