Способ георадиолокационного зондирования и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области геофизических методов исследований, проведения геофизических работ, в частности к высокочастотной электроразведке. Способ георадиолокационного зондирования включает подачу на исследуемую среду с излучающей антенны сверхширокополосных импульсов метрового и дециметрового диапазона электромагнитных волн, прием приемной антенной электромагнитных импульсов, регистрацию отраженного электромагнитного поля от границ с различной величиной контраста относительной диэлектрической проницаемости среды, возбуждаемого в исследуемой среде зондирующими импульсами источника электромагнитного поля в передающей антенне, сохранение полученных данных на электронном носителе, обработку полученных данных в специализированных программных пакетах и анализ радарограмм с визуализацией объекта исследования в виде локальных либо протяженных объектов, причем дополнительно создают в исследуемой среде фоновое поле, накладывающееся на полученную волновую картину поля георадара. Технический результат заключается в расширении временной разрешенности отраженного сигнала. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области геофизических методов исследований, проведения геофизических работ, в частности к высокочастотной электроразведке, называемой также георадиолокационным зондированием, точнее к способам и устройствам для электроразведки, и может быть использовано для обнаружения по контрасту диэлектрической проницаемости в верхней части разреза различных локальных объектов, изучения геологического строения участков земли и решения других прикладных инженерных задач.

На современном рынке геофизического оборудования существует потребность в технологиях, содержащих необходимый набор компонентов, способными к коплексированию методов, например, технологии получения отраженного сигнала в электромагнитном диапазоне, совмещенными с возможностью изменения свойств среды, например, при помощи наведенных фоновых электромагнитных полей или полей другой природы.

Известен способ электроразведки, включающий возбуждение электромагнитного поля путем создания в генераторном контуре псевдослучайной биполярной последовательности пакетов периодических импульсов тока. Вычисляют величину взаимной корреляционной функции (ВКФ) компоненты (производной по времени) магнитного или электрического поля и формы тока либо при начальном сдвиге ΔТ между временными рядами ВКФ, либо без него. По отсчетам ВКФ с шагом, равным периоду импульсов тока, судят об импульсной реакции геоэлектрической среды и по ней - о строении геоэлектрической среды. По различию импульсных реакций на фоне и при отсутствии первичного магнитного поля выделяют объекты по их индуцированной намагниченности, (патент RU 2354999 С1, 04.07.2007, G01V 3/08) Однако, данный способ не позволяет непосредственно при проведении полевых работ указать наличие объектов поиска, необходимо провести процедуру обработки полученных сигналов.

Известно устройство для георадиолокационного зондирования «георадар» (радиотехнический прибор подповерхностного зондирования РППЗ «ОКО-2»), содержащее приемную и передающую антенну со сменными антенными блоками центральной частоты 1500 - 90 мГц (Сертификат соответствия №15.000.0581). Указанное устройство не позволяет непосредственно выявить аномалии, связанные с локальными объектами, либо позволяет это в редких случаях с достаточным контрастом диэлектрической проницаемости, в частности, для уточнения положения локальных объектов также необходим программный пакет с рядом процедур для обработки отраженного сигнала с целью показать местонахождение локального объекта.

Наиболее близким к предложенному является способ, реализуемый устройством для электроразведки и включающий подачу на исследуемую среду с излучающей антенны электромагнитных волн, прием приемной антенной электромагнитных импульсов, регистрацию отраженного электромагнитного поля от границ с различной величиной контраста относительной диэлектрической проницаемости среды, возбуждаемого в исследуемой среде зондирующими импульсами источника электромагнитного поля в передающей антенне, сохранение полученных данных на электронном носителе, обработку полученных данных в специализированных программных пакетах и анализ радарограмм, с визуализацией объекта исследования в виде локальных (по дифрагированным волнам), либо протяженных объектов (по отраженным волнам) (патент RU 2668306 С1, 20.11.2017, G01V 3/12)

Однако указанный способ также не позволяет непосредственно по полученной волновой картине выявить аномалии, связанные с локальными объектами.

Наиболее близким к предложенному является устройство (комплекс) для проведения георадиолокационного зондирования (содержащее приемную и передающую антенну, блок управления и регистрации), расположенный на железнодорожной подвижной единице (патент RU 118065 U1, 26.01.2012, G01N 22/00)

Указанное устройство обеспечивает различный угол приема отраженного сигнала для уточнения положения локальных объектов, и не позволяет производить комплексирование методов, свойства среды не меняются, повышаются трудозатраты геофизических работ.

Задачей изобретения является расширение временной разрешенности отраженного сигнала путем создания способа георадиолокационного зондирования и устройства для георадиолокационного зондирования, в частности электромагнитного поля, путем установки дополнительного компактного оборудования и получения низкочастотного фонового поля (поля подсветки), в том числе не синхронизированного с центральной излучающей частотой георадара.

Другой задачей изобретения является минимизация процедур обработки отраженного сигнала, в частности, аппаратной реализации операции деконволюции, для чего устройство имеет встроенный процессор с набором режимов изменения частот фонового электромагнитного поля.

Предложенное изобретение направлено на поиск геофизических аномалий, характеризующих местоположение локальных объектов, таких как трубопроводы, кабели высокого напряжения, археологические объекты и др.

Поставленная задача решается тем, что в способе георадиолокационного зондирования, включающем подачу на исследуемую среду с излучающей антенны сверхширокополосных импульсов метрового и дециметрового диапазона электромагнитных волн, прием приемной антенной электромагнитных импульсов, регистрацию отраженного электромагнитного поля от границ с различной величиной контраста относительной диэлектрической проницаемости среды, возбуждаемого в исследуемой среде зондирующими импульсами источника электромагнитного поля в передающей антенне, сохранение полученных данных на электронном носителе, обработку полученных данных в специализированных программных пакетах и анализ радарограмм, с визуализацией объекта исследования в виде локальных, либо протяженных объектов, дополнительно создают в исследуемой среде фоновое поле, накладывающееся на полученную волновую картину поля георадара.

Преимущественно, в исследуемой среде создают электромагнитное поле, синхронизированное или не синхронизированное с полем георадара.

Преимущественно, частоту подачи электромагнитных импульсов, в случае синхронизации работы передающей антенны, и модуля создания фонового поля, изменяют по определенному алгоритму в зависимости от частоты фонового поля, либо фоновое поле изменяют по заданному алгоритму в соответствии с заданной частотой подачи импульсов в передающей антенне, в зависимости от объектов исследования согласно технического задания.

Поставленная задача решается тем, что устройство для георадиолокационного зондирования, содержит георадар с излучающим антенным блоком необходимой центральной частоты и приемной антенной, устройство визуализации волновой картины, программный пакет для обработки полученных данных для георадара, причем устройство снабжено модулем создания фонового поля, закрепленным на георадаре и имеющим независимое от георадара электропитание.

Преимущественно, электропитание модуля создания фонового поля выполнено в виде индивидуального аккумулятора, либо в виде общего с георадаром блока питания.

Указанное выполнение устройства позволяет задавать различные режимы поля подсветки путем создания электромагнитного фонового поля в частности, в несколько раз ниже центральной частоты используемого георадара.

Предложенные способ и устройство поясняются иллюстрациями, на которых:

на фиг. 1 представлена схема гетеродинного приемника;

на фиг. 2 иллюстрируется модель регенератора;

на фиг. 3 иллюстрируется вольтамперная характеристика детектора;

на фиг. 4 показана блок-схема устройства для георадиолокационного зондирования.

Прогресс в области георадиолокации, в последнее время, несомненно связан с развитием микропроцессорной техники в области хранения и обработки полученных цифровых сигналов, позволяющей сделать оборудование более компактным по сравенению с разработками прошлых лет. Развитие технологий георадиолокации в напрвлении увеличения глубинности георадиолокационного зондирования показали сложность осуществления данного направления. Аппаратная реализация попыток увеличения глубинности исследований осуществлялась либо путем увеличения мощности излучающей антенны (соответственно увеличения размеров аппаратуры, необходимость соблюдения санитарных норм излучающего поля при работе в населенных пунктах), либо понижение цетральной частоты излучающего сигнала (здесь возникают проблемы с обработкой полученных данных с учетом нелинейных искажений). Дальнейшее развитие технологий применения георадиолокации для задач инженерных изысканий, археологии и поиска полезных ископаемых связан с развитием программ обработки полученных сигналов (вейвлет-преобразования, атрибутный анализ и т.д.), либо с аппаратной реализацией программных алгоритмов, например, с попыткой увеличения разрешающей способности метода.

Разрешающей способностью по глубине называют минимальное расстояние по глубине, на котором могут быть различимы два отражающих объекта или их детали [Владов М.Л., Старовойтов А.В., 2004. Введение в георадиолокацию. Изд-во МГУ, Москва, с. 41]. При обработке и интерпретации волновых полей в сейсмике и георадиолокации для повышения разрешающей способности используют процедуру деконволюции, которая служит для сжатия зондирующего импульса, с которым получена радарограмма, уменьшения его длительности, соответствующего уменьшения интервала на трассе, «закрытого» отраженной волной и тем самым повышения возможности выделить на записи оси синфазности отраженных волн от близких границ или объектов. Процедура может быть выполнена в двух видах - в виде импульсной деконволюции или в виде предсказывающей деконволюции. Импульсная деконволюция использует форму зондирующего импульса, на комплексный спектр которого делится комплексный спектр трассы. В идеальном случае на результате обратного преобразования Фурье должны остаться узкие пики, положение которых соответствует временам прихода отражений. Практически же на результирующей трассе остаются многофазные импульсы, но более короткие по времени, чем исходный зондирующий сигнал. Это связано с тем, что все перечисленные операции могут быть выполнены только в ограниченной полосе частот, где спектр зондирующего импульса не обращается в нуль [Владов М.Л., Старовойтов A.В., 2004. Введение в георадиолокацию. Изд-во МГУ, Москва, с. 56-57]. Известно, например, воздействие на среду упругого (сейсмического) поля и изменение в результате этого воздействия ее проводимости [Светов Б.С. 2008. Основы геоэлетрики. Издательство ЛКИ, Москва, с. 474]. В реальных условиях геологическая среда находится в энергетически неустойчивом состоянии [Иванов А.Г., 1949. Сейсмоэлектрический эффект 1 рода в приэлектродных областях. Доклады АН СССР, Том 68, с. 53-56]. Эта неустойчивость проявляет себя в широком диапазоне пространственных масштабов - от масштаба пористой и полифазной горной породы до масштабов региональных геологических структур. Поэтому даже слабые воздействия на такую среду сейсмическим полем могут приводить к ее существенным изменениям (в частности, к изменению ее электрического сопротивления) [Озерков Э.Л., Агеева О.А., Осипов В.Г., Светов Б.С. Тикшаев B.В., 1998. О влиянии вибровоздействия на электрические свойства геологической среды. Геофизика, №3, с. 30-34]. Из динамики изменения разрезов кажущегося сопротивления, полученные методом становления поля, видно, как резко изменяется геоэлектрический разрез непосредственно после вибровоздействия и как медленно и не полностью он релаксирует к исходному состоянию. Замечены изменения временных сейсмических разрезов при подпитке среды постоянным или переменным электрическим полем. В георадиолокации при решении задачи повышения разрешающей способности предпринимались исследования с различной ориентацией приемной и передающей антенн относительно друг друга [C.S. Bristov and H.M. Jol «Ground Penetrating Radar in Sediments», 2003 Published by The Geological Society, London. «Influence of antenna configuration for GPR survey: information from polarization and amplitude versus offset measurements», page 299]. Авторы ссылаются на проведенные исследования с применением георадиолокационого зондирования по поиску различных металлических объектов [Van Gestel, J.-P. and Stoffa, P.L. 2001. Application of Alfort rotation to ground-penetrating radar data. Geophysics, 66, 1781-1792] и пустот в верхней части разреза.

Предлагаемый способ состоит в проведении георадиолокационного зондирования при действии фонового электромагнитного поля. Заявителем проведены исследования с целью аппаратной реализации операции деконволюции с использованием фонового поля (поля подсветки), с целью повысить разрешающую способность способа. Для выяснения физики процесса проанализирован полученный спектр в исходных радарограммах. При анализе полученного спектра видно, что в полезном сигнале под воздействием фонового поля спектральная плотность сместилась к более высокой частоте, т.е. имеем аппаратный аналог операции деконволюции. Для оптимального обратного фильтра сжатия желаемым результатом фильтрации является предельно короткий импульс - дельта функция: g(t)=δ(t).

В результате, из уравнения Винера-Колмогорова

h(τ)by(θ-τ)dτ=rgy(θ), где h(τ) - оператор фильтра, by(θ) - автокорреляционная функция исходной трассы, rgy(θ) - взаимнокорреляяционная функция заданного импульса и исходной трассы. Учитывая независимость сигнала и помехи, и нулевое математическое ожидание последней, получаем

Аналогично действию операции деконволюции, действие поля подсветки повысило временную разрешенность записи. Важным условием эффективности обратной фильтрации является присутствие в спектре полезных волн достаточно интенсивных высокочастотных составляющих [Г.Н. Боганик, И.И. Гурвич, 2006. Сейсморазведка. Изд-во АИС, Тверь, с. 464, с. 472].

Возможной аппаратной реализацией повышения разрешающей способности может являться линейное преобразование принимаемой волны радиочастотного диапазона в низкую, звуковую, известное в теории распространения радиоволн как гетеродинный прием. В первых моделях гетеродинных приемников использовались искровые передатчики и детекторные приемники на основе когерера - стеклянной трубочки с выводами, заполненной железными опилками. Под воздействием поля приходящей волны между опилками возникали микроскопические разряды, образовывались проводящие «мостики» и сопротивление когерера резко уменьшалось, что и приводило к срабатыванию реле приемника. В опытах было замечено, что чувствительность приемника к слабым сигналам возрастает, если с приемником связан собственный генератор, пусть даже маломощный, настроенный на частоту, близкую к частоте принимаемого сигнала. Собственный генератор назвали гетеродином, а приемник - гетеродинным. Выделяется ряд разновидностей гетеродинных приемников, использующих различные методы обработки сигнала и предназначенных для приема сигналов с разными видами модуляции. В гетеродинном приемнике (фиг. 1) на детектор действует два сигнала - входной и гетеродинный, значительно больший по амплитуде. Если частота гетеродина G2 немного (на 0,4…1 кГц) отличалась от частоты передатчика G1, на выходе детектора VD1 наблюдается напряжение биений с разностной частотой. Оно существенно больше напряжения продетектированного сигнала, что повышало и чувствительность, и громкость приема.

Для передачи телефонных сигналов стали широко использовать амплитудную модуляцию, а для приема - ламповые приемники. Приемники прямого усиления содержали 1…2 каскада усиления радиочастоты, ламповый детектор и несколько каскадов усиления звуковой частоты. Позиции приемников прямого усиления значительно укрепил регенератор. Благодаря обратной связи увеличивалась и чувствительность, и селективность приемника прямого усиления.

Широкое распространение регенератора позволило выявить несколько аспектов его использования. Рассмотрим их на примере модели регенератора (фиг. 2).

Колебания принимаемого сигнала из антенны поступают в единственный контур L2C1 и затем детектируется в сеточной цепи лампы с помощью элементов R1C2. В анодной цепи лампы кроме продетектированного сигнала (который выделяется на нагрузке R2 и поступает в усилитель звуковой частоты) существуют и радиочастотные колебания. Через катушку обратной связи они снова поступают в контур и компенсируют потери в нем. Увеличивая связь катушек L3 и L2, можно очень близко подойти к порогу самовозбуждения собственных колебаний. При этом значительно возрастают чувствительность и селективность приемника, но сужается полоса пропускания контура. Вполне реальна, например, эквивалентная добротность контура до нескольких тысяч, что соответствует полосе пропускания в несколько килогерц даже на коротких волнах:

где 2Δƒ - полоса пропускания, ƒо - частота настройки, - эквивалентная добротность.

Однако скаты резонансной кривой одного контура оказывались пологими, всего 6 дБ на октаву расстройки, да и стабильность регенератора была низка - он то терял чувствительность и селективность при уменьшении обратной связи, то самовозбуждался при ее увеличении.

Возможны и другие режимы работы описанного устройства. При обратной связи больше критической возникает самовозбуждение, начинают выделяться биения между собственными колебаниями и колебаниями сигнала. Установив частоту биений в звуковом диапазоне, регенератор в этом режиме называется уже по-другому - автодинным приемником, подчеркивая этим тот факт, что происходил гетеродинный прием с использованием собственных автоколебаний. В англоязычной литературе автодин так и называется - self-heterodyne receiver.

Еще более тщательной регулировкой обратной связи вблизи порога возбуждения можно добиться малой амплитуды собственных колебаний в контуре регенератора, при этом возникала возможность режима синхронного приема амплитудно-модулированных сигналов, приемник называется синхродином. Суть синхронного приема состоит в следующем: при точной настройке приемника на частоту несущей амплитудной модуляции сигнала собственные колебания захватываются ею и становятся синхронными и синфазными с несущей. Прием амплитудно-модулированных сигналов при этом улучшается, так как при подъеме несущей за счет собственных колебаний возрастает уровень продетектированного сигнала, улучшается селективность, уменьшаются помехи и искажения. Полосу захвата можно найти из соотношения:

Qo - конструктивная добротность контура, a1 - амплитуда несущей сигнала, а2 - амплитуда собственных колебаний; для увеличения полосы захвата приходится уменьшать амплитуду возбуждения и собственную добротность контура.

Для количественной оценки преимуществ гетеродинного приема проанализируем работу детекторного приемника.

Пусть входной незатухающий сигнал имеет вид

Вольтамперную характеристику детектора i (u) (фиг. 3) можно представить рядом:

Коэффициент S называют крутизной характеристики (величина, обратная внутреннему сопротивлению диода в рабочей точке), а Т - кривизной. При малой амплитуде сигнала высшими членами ряда можно пренебречь, поскольку

Детектор в этом случае оказывается квадратичным. Подставляя значение u в выражение для i, получаем:

Естественно, что компоненты тока с радиочастотами для ω1 и 2ω1 на нагрузку (реле, телефоны) не действуют. Для их замыкания параллельно нагрузке включают блокировочный конденсатор. Остается член соответствующий компоненте постоянного, продетектированного тока. Его амплитуда пропорциональна квадрату амплитуды входного сигнала. Сопротивление нагрузки из условия согласования (отдачи в нагрузку максимальной мощности) выбирается приблизительно равной внутреннему сопротивлению детектора Ri=1/S. Тогда полезное напряжение на нагрузке:

В гетеродинном приемнике на детектор действуют уже два сигнала - входной и гетеродинный:

Полезное напряжение на выходе детектора оказывается следующим:

Первый член соответствует продетектированному напряжению сигнала, второй - гетеродина, а третий - биениям между колебаниями сигнала и гетеродина. Этот последний член зависит от амплитуды сигнала а1 уже не квадратично, а линейно, что в корне меняет дело. При достаточной амплитуде гетеродинного напряжения а2 (0,1…0,15 В) коэффициент передачи сигнала биений близок к единице и напряжение биений в нагрузке почти равно напряжению радиочастотного сигнала. Дальнейшее повышение амплитуды гетеродина почти не повышает коэффициента передачи (больше единицы в пассивном элементе он быть не может).

Итак, полезным эффектом в гетеродинном приемнике оказывается не детектирование, а преобразование сигнала по частоте с выделением низкой звуковой частоты биений:

Продетектированный ток устраняется при использовании балансного смесителя, на один вход которого подается напряжение сигнала, на другой - гетеродина.

Элемент, где происходит преобразование радиочастоты в звуковую частоту, называется смесителем, или преобразователем частоты. Более того, если он хотя бы в малой степени будет детектировать сигнал, помехоустойчивость гетеродинного приема ухудшится - ведь детектируются и мешающие сигналы с частотой, отличной от частоты сигнала. Идеальный смеситель осуществляет операцию перемножения входного и гетеродинного сигналов:

Суммарная частота отфильтровывается на выходе смесителя, и выделяется полезное напряжение:

Формула содержит лишь колебания разностных частот и его амплитуда пропорциональна амплитуде сигнала. Спектр радиочастоты принимаемых сигналов линейно переносится в область звуковой частоты и фильтрация на звуковой частоте так же эффективна, как на радиочастотах в приемниках прямого усиления.

На фоне полученных биений, дифрагированные волны от локальных объектов обладают схожими скоростями, отличаясь по частоте. Данная параметрическая система является аналогом нелинейной реактивной и линейной цепи с контурами, настроенными на комбинационные частоты внешних сигналов. Мэнли и Роу [Manley J., Rowe Н. - Proc. IRE, 1956, 44, 904] показали, что между мощностями, выделяющимися в каждом из контуров, существуют определенные соотношения. Эти соотношения позволяют определять максимальные коэффициенты усиления и преобразования сложной параметрической ситемы. Рассмотрим поведение нелинейной емкости под действием двух э.д.с. несоизмеримых частот ω1 и ωн (частота накачки). Если связь между зарядом и напряжением uC на этой емкости однозначна, то заряд на нелинейной емкости будет содержать комбинационные частоты вида где m и - любые положительные и отрицательные целые числа. Пусть в емкость в параллель подключено бесконечное число линейных цепей, сотоящих из фильтра Ф и сопротивления R. Фильтры считаем идеальными, т.е. пропускающими токи только одной частоты, соответствующей определенному значению чисел m и . На каждом активном сопротивлении R выделяется на частоте пропущенной соответствующим фильтром Ф. От внешних генераторов накачки и сигнала поступают мощность P10 на частоте накачки ωн и мощность Р01 на частоте сигнала ω1. Если нелинейная емкость свободна от потерь, то она не потребляет энергии, а преобразует поступающую на нее мощность в мощность колебаний на различных комбинационных частотах. Будем считать мощность, вводимую в систему, положительной, а мощности, рассеиваемые на сопротивлениях, - отрицательными. Тогда закон сохранения энергии для рассматриваемой системы можно записать в виде

Кроме этого очевидного соотношения, между мощностями существуют энергетические соотношения, называемые уравнениями или соотношениями Мэнли-Роу:

Эти соотношения можно получить, перемножая выражения для напряжений и токов с соответствующими частотами. Из вида соотношений Мэнли-Роу следует, что независимо от вида линейности и вида потребителя энергии распределение мощности по комбинационным частотам определяется величиной и знаками комбинационных частот. Рассмотрим случай, когда длительное взаимодействие в нелинейной среде возможно для трех волн с разными частотами [В.В. Мигулин, В.И. Медведев, Е.Р. Мустель, В.Н. Парыгин, 1978. Основы теории колебаний. Изд-во «Наука», Москва]. Эффективное взаимодействие этих волн возможно при выполнении условий синхронизма

Из-за наличия дисперсии среды исключим из рассмотрения волны всех частот, отличных от ω1, ω2 и ω3. Поэтому напряжение в линии составит:

где z - пройденное волной расстояние.

Взаимодействие волн проявляется в виде пространственных биений, происходит эффект низкочастотной накачки энергии, происходящей периодически от волны частоты ω1 к волне частоты ω3. Соотношение между максимальными амплитудами взаимодействующих волн составит

Таким образом, распределение пиковых значений в спектре при наличие фонового поля становится более контрастным, максимальные величины смещаются к более высокочастотной компоненте.

Повышение разрешающей способности, и соответственно, точности положения локальных объектов необходимо для поиска и картирования таких объектов, как кабели высокого напряжения, трубы дождевой канализации и водопровода и других объектов, залегающих как правило на небольших глубинах - до двух-трех метров. Абсолютные величины поправок составляют (для значений глубинных отметок) от 0,1 м до 0,5 м. Точность сопоставима с половиной длины волны используемого георадара АБ-150 (λ/2 порядка 0,3 м). При определении увеличения разрешающей способности по глубине достаточно проследить положение первых вступлений полученного сигнала.

Эффект наложения фонового поля на отраженное поле георадара приводит к аппаратному аналогу операции деконволюции с появлением высокочастотных составляющих в полученном спектре, повысив точность определения положения локальных объектов по глубине до 12-14%, что в случае с кабелями высокого напряжения (или газовыми трубами) позволило бы понизить риски при поисковые работах, связанных как с переукладкой коммуникаций, так и с ремонтными работами. Кроме того, после наложения фонового поля волновая картина «собралась», аналогично эффекту «линзы». На полученной волновой картине без каких-либо предварительных операций по обработке полученного сигнала, локальные объекты становятся более контрастными и отчетливыми за счет появления высокочастотных составляющих, облегчив работу оператора по выявлению и картированию необходимых объектов.

Как показано на фиг. 4, устройство для георадиолокационного зондирования содержит георадар 1 с излучающим антенным блоком 2 необходимой центральной частоты и приемной антенной 3, устройство визуализации волновой картины 4, программный пакет 5 для обработки полученных данных для георадара, причем устройство снабжено модулем создания фонового поля 6, закрепленным на георадаре, а модуль создания фонового поля 5 снабжен электропитанием 7, независимым от георадара.

Электропитание 7 может быть выполнено в виде аккумулятора 12 В.

Устройство работает следующим образом.

Модуль устройства создания фонового поля 6 закреплен на георадаре 1, который включается первым с созданием стандартных параметров, включающих длительность временной развертки, диэлекрическую проницаемость среды и др. Далее происходит подача электропитания 7 от аккумулятора 12 В на модуль создания фонового поля 6, где происходит преобразование тока в зависимости от заданного алгоритма программного пакета 5. Соответствующее преобразование тока необходимо для создания электромагнитного поля соответствующей частоты и амплитуды, алгоритмы создания которых подбираются в зависимости от объекта исследований. О полученной волновой картине оператор может непосредственно судить по экрану устройства визуализации 4. В зависимости от полученных результатов, и, возможно, после обработки полученных данных в программном пакете 5, можно менять параметры создаваемого фонового электромагнитного поля.

Предложенная конструкция устройства для создания фонового поля позволяет получить необходимую частоту и амплитуду фонового электромагнитного поля, в том числе, позволит произвести никочастотную подкачку отраженного сигнала, создав эффект линзы в полученной волновой картине. Кроме того, предложенное устройство позволяет надежно картировать выявленные аномалии, связанные с локальными объектами не прибегая к помощи программного пакета, непосредственно при полевых работах определяя местонахождение объектов поиска и тем самым повысить производительность работ.

Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

1. Способ георадиолокационного зондирования, включающий подачу на исследуемую среду с излучающей антенны сверхширокополосных импульсов метрового и дециметрового диапазона электромагнитных волн, прием приемной антенной электромагнитных импульсов, регистрацию отраженного электромагнитного поля от границ с различной величиной контраста относительной диэлектрической проницаемости среды, возбуждаемого в исследуемой среде зондирующими импульсами источника электромагнитного поля в передающей антенне, сохранение полученных данных на электронном носителе, обработку полученных данных в специализированных программных пакетах и анализ радарограмм с визуализацией объекта исследования в виде локальных либо протяженных объектов, отличающийся тем, что дополнительно создают в исследуемой среде фоновое поле, накладывающееся на полученную волновую картину поля георадара.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в исследуемой среде создают электромагнитное поле, синхронизированное или не синхронизированное с полем георадара.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту подачи электромагнитных импульсов, в случае синхронизации работы передающей антенны и модуля создания фонового поля, изменяют по определенному алгоритму в зависимости от частоты фонового поля либо фоновое поле изменяют по заданному алгоритму в соответствии с заданной частотой подачи импульсов в передающей антенне, в зависимости от объектов исследования согласно техническому заданию.

4. Устройство для георадиолокационного зондирования, содержащее георадар с излучающим антенным блоком необходимой центральной частоты и приемной антенной, устройство визуализации волновой картины, программный пакет для обработки полученных данных для георадара, отличающееся тем, что устройство снабжено модулем создания фонового поля, закрепленным на георадаре, а модуль создания фонового поля снабжен независимым от георадара электропитанием.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что электропитание модуля создания фонового поля выполнено в виде индивидуального аккумулятора либо в виде общего с георадаром блока питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам межскважинных геофизических исследований. Сущность: сстема состоит из скважинных излучателя (102) и приемника (103), предназначенных для проведения радиоволновых просвечиваний межскважинного пространства, измерительно-управляющего модуля (105), связанного через ретрансляторы (104) с излучателем (102) и приемником (103) посредством оптоволоконного кабеля, и средства позиционирования излучателя и приемника в пространстве.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных и ответных помех. Достигаемым техническим результатом является компенсация импульсной помехи, принятой с боковых направлений боковыми лепестками диаграммы направленности антенны, и прием сигналов в главном луче без компенсации сигналов, отраженных от цели.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе ответных, помех. Достигаемый технический результат - компенсация импульсной помехи, при сохранении условий приема сигналов, отраженных от цели.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях разведки огневых позиций противника. Достигаемый технический результат – повышение точности определения времени сопровождения цели.

Использование: для подповерхностной радиолокации. Сущность изобретения заключается в том, что восстановление радиоголограмм подповерхностных объектов, находящихся в средах с неровной поверхностью, включает в себя ступенчатое изменение сигнала в заданном диапазоне частот с равномерным шагом в диапазоне где kmin=0,72; kmax=0,81; D - диаметр антенны; c - скорость света, количество отдельных частот в диапазоне от fmin до fmax не менее пяти, автоматическое выравнивание амплитудно-частотной характеристики, при этом создается цифровая карта рельефа неровной поверхности среды с использованием датчика глубины, позволяющего измерять расстояние, соответствующее каждому пикселю получаемого датчиком глубины оптического изображения, рассчитывается радиоголограмма поверхности с использованием полученного рельефа неровной поверхности среды, рассчитывается разностная радиоголограмма (разность между экспериментальной и расчетной радиоголограммами), по разностной радиоголограмме вычисляется радиоизображение подповерхностного объекта методом обратного распространения.

Изобретение относится к методам и средствам ближней радиолокации нелинейно-рассеивающих радиоэлектронных объектов, а именно, к методам обнаружения объектов беспроводных сетей передачи информации (БСПИ), скрытых в приповерхностных слоях естественных и искусственных сред и находящихся в пассивном режиме.

Изобретение относится к области нелинейной радиолокации и может быть использовано при разработке нелинейных радиолокаторов (НРЛ) ближнего действия, осуществляющих дистанционное обнаружение на дальностях порядка сотен метров объектов искусственного происхождения, к которым относятся объекты военного назначения.

Изобретение относится к области радиотехники, может быть использовано в системах радиоконтроля, а именно - для создания преднамеренных помех любого типа в реальном времени, в том числе, имитационных помех.
Изобретение относится к классу создания искусственных помех и может быть использовано в конфликте противоборствующих сторон для повышения эффективности зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) при поражении воздушных элементов противостоящей стороны.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для совершенствования средств управления (СУ) зенитно-ракетных комплексов или систем. Достигаемым техническим результатом является увеличение дальности обнаружения целей СУ, повышение помехозащищенности от пассивных помех.

Изобретение относится к области геофизических методов исследований, проведения геофизических работ, в частности к высокочастотной электроразведке. Способ георадиолокационного зондирования включает подачу на исследуемую среду с излучающей антенны сверхширокополосных импульсов метрового и дециметрового диапазона электромагнитных волн, прием приемной антенной электромагнитных импульсов, регистрацию отраженного электромагнитного поля от границ с различной величиной контраста относительной диэлектрической проницаемости среды, возбуждаемого в исследуемой среде зондирующими импульсами источника электромагнитного поля в передающей антенне, сохранение полученных данных на электронном носителе, обработку полученных данных в специализированных программных пакетах и анализ радарограмм с визуализацией объекта исследования в виде локальных либо протяженных объектов, причем дополнительно создают в исследуемой среде фоновое поле, накладывающееся на полученную волновую картину поля георадара. Технический результат заключается в расширении временной разрешенности отраженного сигнала. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх