Устройство для измерения фазового сдвига между вертикальными и горизонтальными составляющими электромагнитного поля земли

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о»1 00300 I (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 280481 (21) 3284068/18-25 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет—

Опубликовано 070383. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 070383 и) м.не.

Q,01Ч 3/1

Государствеииый ко итет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.83 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Брякни, .В.И. Величко н Ю.Q. Маханьков

Институт автоматики АН Киргизской CCP: (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ ВЕРТИКАЛЬНЫМИ

И ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ СОСТАВЛЯЮЩИМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

ЗЕМЛИ

Изобретение относится к электроразведке и может быть использовано для поиска рудных месторождений, а также для выявления косвенных предвестников землетрясений.

Известны амплитудно-фазовые измерители электромагнитного ноля, основанные иа преобразовании фазового сдвига между измеряемым и опорным сигналами в постоянное или переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна фаэовому сдвигу (1 ).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст. ройство, содержащее в двух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирователи, ключи, генератор импульсов, реверсивный и регистрирующий счетчики, блок управления, схему совпадения.

Измерение интервала времени, пропорционального.измеряемому сдвигу фаз, в моменты прохождения сигналов через нуль происходит путем заполнения их импульсами от генератора, которые пересчитываются реверсивным счетчиком по прямому счету. Во втором цикле импульсы генератора подалотся на вычитающий вход реверсивно го счетчика н через сигнальный вход н схемы совпадения — на вход регистрирующего счетчика. Эти импульсы поступают до тех пор, пока íà реверсивном счетчике не установится нуле вое состояние. При измерении производится статистическое определение сдвига фаэ (2 .

Недостаток известных устройств заключается в том, что сдвиг фаз в них определяется с достаточной точностью только при детерминированных сигналах. При наличии в сигналах шумовой и импульсной составляющих достоверность измерений резко снижается.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов измерения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения фазового сдвига между вертикальной и горизонтальной составляющими электромагнитного поля Земли, содержащем в двух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирователи, ключи, генератор импульсов, реверсивный и регистрирующий счетчи« ки, блок управления и схему совпадения, дополнительно введены регулируемое пороговое устройство, два

1003001 триггера и инвертор, причем вход ре.гулируемого порогового устройства сЬединен с выходом усилителя одного иэ каналов, а его выход - с одним иэ входов первого введенного триггера, другой вход которого через введейный инвертор соединен с выходом формирователя другого канаЛа, выход этого триггера соединен с одним из входов второго введенного триггера, другой вход которого соединен с вы- 10 ходом схемы совпадения, выход второго введенного триггера соедйнен с блоком управления и входом ключевой схемы, другой вход которой соединен с генератором импульсов. 15

На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики 1 и 2 горизонтальной *и вертикальной составляющих поля, вновь введенное 20 регулируемое пороговое устройство 3, усилители 4 и 5 по каналам вертикальной и горизонтальной составляющих, устройство 6 с регулируемым пределом счета, вновь введенный инвертор

7, формирователи 8 и 9 по каналам горизонтальной и вертикальной составляющих, триггер 10 в блоке управления, вновь введенный триггер 11, обеспечивающий выделение импульсных сигналов с амплитудой выше заданного уровня и управление пропуском результата их измерения на пересчетное устройство, триггер 12 формирования временного интервала, пропорционального сдвигу .фазы, генератор

13 импульсов, вновь введенный триг

rep 14 по функциям аналогичный триггеру 11, ключи 15-17, реверсивный счетчик 18, схему 19 логического сложения, схему 20 совпадения и ре- 40 гистрирующий счетчик 21.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение, полученное с входных датчиков 1 и 2 горизонтальной и 45 вертикальной магнитных составляющих, усиливается усилителями 4 и 5 до уровня, необходимого для работы последующих каскадов. После усиления сигнал с датчика 1 поступает на регулируемое пороговое устройство 3 и формирователь 8, а с датчика 2 на формирователь 9. С выходов формирователей 8 и 9 сигналы поступают на триггер 12. Таким образом, сигналом, поступающим по каналу горизонтальной составляющей, производится опрокидывание триггера 12 в состояние "1", а по каналу вертикальной составляющей в состояние "0". Разни- ца во времени между срабатываниями 60 триггера 12 от сигналов, поступающих по первому и второму каналам, определяется разностью фаэ сигналов, проходящих по ним. Таким образом, процесс измерения сводится к измере. 65 нию длительности импульсов, формируемых на выходе триггера 12. Для этого с помощью логической схемы ,И-НЕ 16 производится забивка импульсов с выхода триггера 12 сигналом, поступающим с генератора 13 на второй вход схемы 16. После схемы И-НЕ 16 импульсы генератора подаются на реверсивный счетчик 18, перевод которого в нулевое состояние осуществляется при опрокидывании триггера 12. в состояние "1". Количество импульсов определяется разностью фаз между сигналами, пришедшими по обоим каналам, поэтому на счетчике. будет устанавливаться состояние, соответствующее этой разности. При опрокидывании триггера 12 в состояние "0" импульсом с другого его выхода производится дополнительное срабатывание линейки делителей 18, в результате чего на них производится инверсия записи, т.е. остается запись

1ч

m - 2 где h — количество триггеров в линейке; — число пересчитанных импульсов, соответствующих разности фазj

m — сумма реализаций при превышении импульсной составляю- щей над шумовой.

Так как формирователи 8 и 9 срабатывают при прохождении сигналом зоны нулевого значения, то они будут работать и от напряжения шумов в те моменты, когда сигналы с датчиков малы. В результате этого на счетчике будет происходить запись случайных чисел, несущих минимальную информацию о разности фаз между различными составляющими электромагнитного поля

Земли. Таким образом, на пересчетной линейке происходит непрерывное вычисление разности фаэ между сигналаMH поступающими по двум кайалам независимо от того, являются эти сигналы шумами или основную их долю составляет импульсная составляющая электромагнитного поля Земли. Для обеспечения измерений по сумме m реализаций при.превышении сигналом уровня U в схему введены дополнитель- ные узлы, работающие следующим образом. Сигнал с выхода усилителя 4 подается на вход регулируемого поро гового устройства 3, уровень-срабатывания которого Оц заранее задан.

Если напряжение импульсного сигнала будет больше О©, на выходе формирователя r-олучают импульсы, поступающие на триггер 11, производя его установку в состояние "1". Обратное опрокидывание триггера.11 в состояние

"0" производится сигналом, поступайщим íà его второй вход с формирова1003001 ио

1-2 Р(ЦdU с (Uc) < . о

35 . .где Кс!ш

I (uc теля 9 через инвертор 7. При этом сигналом, поступающим с триггера 11, триггер 14 опрокидывается в состояние логической "1" и через схему

И-HE 17 разрешает прохождение импульсов с генератора 13 на схему

И-НЕ 15 и схему ИЛИ 19. Импульсы, поступившие на входы ИЛИ 19, пересчитываются линейкой 18 делителей до тех пор, пока на выходах всех ее триггеров не установится состояние 10 логической "1 . Это состояние передается на входы схемы И-HE 20, в результате чего на ее выходе появится состояние "0" и триггер 14 перейдет в состояние логического нуля и прекратит прохождение импульсов с генератора 13 через логическую схему И-НЕ 17. При этом количество импульсов, прошедших через схему 17, будет равно количеству импульсов, 2О соответствующих разности фаз между сигналами. Эти импульсы через схему

И-НЕ 15 попадают на вход пересчетных декад 21 и их состояние высвечивается ЦОУ. Таким образом, импульсы, поступающие на линейку делителей 18, будут записываться на пересчетные декады только в том случае, если амплитуда сигнала по каналу горизонтальной составляющей больше некоторого наперед заданного уровня 00 . Пересчетные декады нарастающим итогом будут пересчитывать импульсы каждой реализации.

Для обеспечения задания необходимой величины m и ее постоянства используются линейка 6 делителей с переменным коэффициентом, на которой производится пересчет просуммированных реализаций путем подачи на вход линейки делителей б импульса 10 с триггера 14, который будет иметь место в момент поступления каждой реализации на пересчетные декады.

При поступлении m-ro импульса с выхода линейки б делителей подается 45 потенциал на вход триггера 10 и опрокидывает его в состояние "0", что приводит к запнранию схемы

И-НЕ 15. В результате этого последу.-ющие реализации на вход пересчетных щ декад поступать не будут. Длительность высвечивания измеряемого результата задается временем подачи второго сигнала с линейки делителей б на другой вход триггера 10. Триггер 10 опрокинется в состояние "1", после чего произойдет сброс записи в пересчетных декадах 21, на ЦОУ высветятся нули и откроется схема

И-НЕ 15. Таким образом; вся схема готова к началу накопления следующе- Е

ro результата. Результаты, высвечиваеьые на ЦОУ, делятся на число реализаций.

Разработанное устройство в ycJIOвиях случайной амплитуды принимаемях сигналов и флуктуаций около нуля повышает достоверность результатов измерения сдвига фаз за счет уменьшения ошибки в К щ раз при соответственном увеличейии отношения сигнал/шум о

Uc P(Uc dVc

1 величина отношения сигнал/помеха, пороговое значение напряжения> импульсная составляющая сигнала; вероятность распределения с.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазового сдвига между вертикальными и горизонтальными составляющими электромагнитного поля Земли, содержащее в двух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирователи, ключи, генератор импульсов, реверсивный и регистрирующий счетчики, блок управления и схему совпаде-. ния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерения; в него дополнительно введены регулируемое пороговое устройство, два триггера и инвертор, причем вход регулируемого порогового устройства соединен с выходом усилителя одного из каналов, а его выход - с одним из входов первого введенного триггера, другой вход которого через введенный инвертор соединен с выходом формирователя другого канала, выход этого тригг .ра соединен с одним иэ входов второго введенного триггера, другой вход которого соединен с выходом схемы совпадения, выход второго введенного триггера соединен с блоком управления и входом ключевой схемы, другой вход которой соединен с.генератором импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вобровников Л.З. Кадыров И.Н., Попов В.A. Электрораэведочная аппаратура и оборудование. М., "Недра", 1979, с. 125-127., 2. Авторское свидетельство СССР

9 331333, кл. 4 01 R 25/04, опублик.

1972 (прототип).

1003001

Составитель E. Поляков

Техред Е.Харитончик

Корректор О. Билак

Редактор С. Патрушева

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1543/28 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5