Препроцессинг данных электромагнитного канала вертолетной аэрогеофизической системы серии «Импульс-Аэро» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 550.8.05

ПРЕПРОЦЕССИНГ ДАННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАНАЛА ВЕРТОЛЕТНОЙ АЭРОГЕОФИЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЕРИИ «ИМПУЛЬС-АЭРО»

Георгий Михайлович Тригубович

Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 67, доктор технических наук, профессор, научный руководитель геофизических исследований, тел. (383)222-53-24, e-mail: tgm@sniiggims.ru

Антон Владимирович Чернышев

Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 67, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, тел. (383)222-42-03, e-mail: chernshv@sniiggims.ru

Андрей Сергеевич Сверкунов

Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 67, инженер, тел. (383)222-42-03, e-mail: sverkunov86@mail.ru

Сергей Владимирович Барсуков

ООО «ГП Сибгеотех», 630087, Россия, г. Новосибирск, пр. Карла Маркса, 30/1, оф. 905, инженер, тел. (383)344-92-44, e-mail: turmalin@ngs.ru

В статье приводятся основные этапы предварительной обработки данных электромагнитного канала вертолетной разведочной платформы серии «Импульс- Аэро».

Ключевые слова: «Импульс-Аэро», аэроэлектроразведка, препроцессинг, компилятивное моделирование, короткие импульсы.

PREPROCESSING OF DATA OF ELECTROMAGNETIC CHANNEL IN «IMPULS-AERO» HELICOPTER AIRBORNE SYSTEM

Georgiy M. Trigubovich

Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources, 630091, Russia, Novosibirsk, 67 Krasny Prospect, Doctor of Science, Professor, Supervisor of Geophysical Research, tel. (383)222-53-24, e-mail: tgm@sniiggims.ru

Anton V. Chernyshev

Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources, 630091, Russia, Novosibirsk, 67 Krasny Prospect, Ph. D., Leading Researcher, tel. (383)222-42-03, e-mail: chernshv@ sniiggims.ru

Andrey S. Sverkunov

Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources, 630091, Russia, Novosibirsk, 67 Krasny Prospect, Engineer, tel. (383)222-42-03, e-mail: sverkunov86@mail.ru

Sergey V. Barsukov

Sibgeotech, LLC, 630087, Russia, Novosibirsk, 30/1 Karl Marx St., room 905, Engineer, tel. (383)344-92-44, e-mail: turmalin@ngs.ru

Main stages of high resolution electromagnetic channel data processing of geophysical prospecting helicopter platform "Impuls-Aero" are given.

Key words: "Impulse-Aero", airborne TEM, data processing, compilation modeling, short impulses.

Вертолетная разведочная платформа серии «Импульс-Аэро» с электромагнитным каналом высокой грунтопроникающей способности предназначена для проведения поисково-оценочных и инженерных исследований. Система успешно используется для гидрогеологических, экологических, инженерных изысканий, а также решения рудных и нефтяных задач. Отличительными особенностями системы являются высокая производительность, высокая разрешающая способность, а также короткие сроки выполнения исследований.

Регистрация сигналов осуществляется с помощью современного программного обеспечения QAeroRecorder, установленного на бортовом промышленном компьютере. Препроцессинг данных выполняется в программе QAeroProcessor. Общая схема обработки данных изображена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема препроцессинга данных в программе QAeroProcessor

На первом этапе препроцессинга данных осуществляется контроль на уровне формата данных, которые записаны бортовым программным обеспечением QAeroRecorder вертолетной разведочной платформы «Импульс-Аэро». Программа препроцессинга QAeroProcessor контролирует входной поток дан-

ных и в случае обнаружения ошибок выполняет попытку восстановления данных. На втором этапе контролируется корректность следования положительных и отрицательных полярностей токовых импульсов, а также производится анализ качества материала.

При выполнении аэроэлектроразведочных работ неизбежно колебание контура приемной петли в магнитном поле Земли и, соответственно, изменение магнитного потока, проходящего через приемную петлю. В результате чего сигналы искажены низкочастотной помехой. Алгоритм подавления НЧ помехи, в программе QAeroProcessor позволяет понизить уровень НЧ помехи примерно на 2 порядка. На рис. 2 представлен исходный сигнал во временном интервале 25 с, а на рис. 3 - результат фильтрации НЧ помехи.

Рис. 2. Исходный сигнал, осложненный НЧ помехой

Рис. 3. Результат фильтрации НЧ помехи

Для повышения достоверности параметризации верхней части разреза и обеспечения высокой глубинности аппаратурный комплекс "Импульс-Аэро" использует двухступенчатое переключение тока. Зондирования на малом токе (до 20А) применяются для высокоточной детализации верхней части разреза, а на большом токе (до 250А) - для регистрации сигналов от глубокозалегающих объектов. Для коррекции смещения уровней сигнала в аналого-цифровых преобразователях и каскадных усилителях используются биполярные импульсы тока. Форма генерирующих импульсов представлена на рис. 4.

/

1 ( юлымог ток + малый ток Г=1

+ эолыиог 1=1 малый ток

ток

Рис. 4. Форма генерирующих импульсов

На малом токе регистрация сигнала осуществляется с помощью ВЧ датчика, на большом - с помощью НЧ датчика. Кроме того, для расширения динамического диапазона в измерительной системе комплекса применяется 3-х канальный усилитель, который обеспечивает динамику сигнала в 140 дБ.

С учетом сложной схемы генерации импульсов, а также применения каскадного усилителя для расширения динамического диапазона сигнала, одно измерение представляет собой три сигнала с разными коэффициентами усиления с ВЧ датчика на малом токе и три сигнала с разными коэффициентами усиления с НЧ датчика на большом токе. Программа QAeroProcessor позволяет получить одну результирующую кривую с помощью модуля "Компилятивное моделирование". На рис. 5 представлен пример исходных единичных реализаций, а на рис. 6 - результат компиляции этих сигналов.

Рис. 5. Исходные сигналы

Рис. 6. Результат компиляции сигналов

Зачастую аэрогеофизическая съемка выполняется вблизи техногенных объектов, поэтому измерения могут быть осложнены промышленными помехами с частотой 50Гц. Одним из способов их подавления является использование периода «ток-измерение» кратного 20мс. Однако 20-ти мс, которые соответствуют, например, диаграмме "10мс ток - 10мс измерение" может быть недостаточно для высокоточной координатной привязки, а также для качественной статистической фильтрации данных при полетах платформы на высокой скорости. Поэтому при малоглубинных исследованиях необходимо применение более коротких диаграмм. Для этого коммутатор тока системы позволяет генерировать короткие импульсы тока: 1мс, 2мс или 2.5мс. На рис. 7 схематично показаны периоды тока и измерений (осложненных промышленной помехой) для диаграммы "1мс ток - 1мс измерение". Помеха 50Гц при этом подавляется за счет осреднения 5 парных разностей в интервале времени 20 мс. Знаком "+" на рис. 7 показаны положительные импульсы тока, знаком "-" - отрицательные.

Цветом показаны моменты токовых импульсов, без цвета - моменты измерений. Таким образом, применение схемы усреднения сигналов от коротких импульсов в периоде 20 мс позволяет эффективно подавить промышленную помеху. Данная процедура выполняется в модуле "Усреднение парных разностей в периоде 20мс" программы QAeroProcessor.

Для координатной привязки данных программа "QAeroProcessor" использует координаты, полученные с высокоточного GPS-приемника, установленного на платформе "Импульс-Аэро". Точность навигационной системы составляет ±0.5 м. Для высотной привязки используются данные с радио и лазерного высотомеров. Точность высотной привязки составляет ±1м.

После компиляции сигналов, подавления низкочастотной помехи, координатной привязки программа QAeroProcessor экспортирует данные в формате, который может быть загружен в программном комплексе EM-DataProcessor для дальнейшей обработки и интерпретации.

Высокоточная аэрогеофизика с оборудованием серии «Импульс-аэро» позволяет проводить поиск не только высокопроводящих рудных объектов, однозначно идентифицируемых по регистрируемым сигналам, но и слабо проявленных в геофизических полях, а также перекрытых проводящими породами. Повышенная амплитуда высокочастотной области спектра зондирующего импульса позволяет более детально параметризовать верхнюю часть разреза и повысить достоверность обнаружения и определения свойств поисковых объектов.

1. Тригубович Г.М. Инновационные поисково-оценочные технологии электроразведки становлением поля воздушного и наземного базирования // Разведка и охрана недр. - 2007. -№ 8. - С. 80-87.

2. Особенности построения высокоточной аэрогеофизической системы серии «Им-пульс-Аэро» / С. В. Барсуков, А. А. Белая, Ю. Ю. Дмитриев, А. С. Сверкунов, Е. Н. Махнач, Г. М. Тригубович // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Новые направлении и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 1. - С. 199-204.

Рис. 7. Схема усреднения 5 парных разностей в периоде 20 мс для диаграммы "1мс ток - 1мс измерение"

!!

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

© Г. М. Тригубович, А. В. Чернышев, А. С. Сверкунов, С. В. Барсуков, 2015