Устройство для геоэлектроразведки

 

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3csu 0 01 V 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3387266/1 8-25 (22) 25.01.82 (46) 07.06.83. Бюл. N 21 (72) В.Н.Кунин и Т.В.Шепилова (71) Владимирский политехнический институт (53) 550 83(088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

11 286096, кл. G 01 V 3/10, !9?!.

2. Авторское свидетельство СССР

И 646294, кл. G 01 V 3/10, 1979 (прототип). (54({57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее генератор, два излучателя электромагнитного поля-, три приемника поля, усилители, вычитающие устройства и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью повышения точности определения координат аномалий электропроводности, в него введены третий излучатель электромагнитного поля, указатель уровня нормального поля с тремя излучателями и тремя. прием-. никами, три интегратора, при этом генератор выполнен в виде трехфаз=

„.SU„„1022106 А ного генератора вращающегоСя электромагнитного поля,. а излучатели и приемники электромагнитного поля расположены в горизонтальной плоскости таким образом, что геометрические центры излучателей образует вершины одного треугольника, а геометрические центры приемников образуют вершины другого треугольника, оси максимального излучения излучателей и оси чувствительности прием" ников направлены по медианам этих треугольников, три излучателя электромагнитного поля параллельно с тремя излучателями указателя уровня . нормального поля подключены к выходам трехфазного генератора вращающегося электромагнитного поля, выходы усилителей,. подключенных входами к приемникам электромагнитного 3 поля, и выходы приемников указателя уровня нормального поля подключены к входам вычитающих устройств, выходы которых через интеграторы подключены к входам индикатора координат аномалий электропроводности.

1022106

Изобретение относится к электромагнитным исследованиям и может быть применено при проведении электроразведочных работ методом вращающегося электромагнитного поля.

Известно устройство для геоэлектроразведки, содержащее ортогонально установленные датчики поля, соединенные со статорными обмотками двух вращающихся трансформаторов, а обмотки, размещенные на одной оси роторов, через амплитудные детекторы соединены с блоками сложения и вычитания сигналов, связанными с регистраторами инвариантных величин t 11.

Недостаток этого устройства заключается в низкой точности, обусловленной нестабильностью амплитуды

20 токов двух частот в источнике и зависимостью результатов измерений от ориентировки датчиков поля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

25 устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор периодических сигналов одной частоты, соответствующий ему излучатель электромагнитного поля этой же частоты, пару приемников поля, также настроенных на эту частоту, генератор периодических сигналов другой частоты, соответствующий ему излучатель электромагнитного поля другой частоты, пару приемников поля, настроенных на З5 другую частоту, усилители, датчик скорости, регулятор скорости, сравнивающее устройство, источник опорного сигнала, выделители экстремумов„ ключи, счетчики импульсов, два де- 40 шифратора, преобразователь напряжение-частота, отсчетное устройство, источник опорного сигнала, триггеры, расширитель импульсов, индикаторы знаков угла схемы ИЛИ, пиковые де- 45 текторы, вычитающие устройства, схему И, пороговые схемы и индикатор, причем излучатели расположены на фиксированном расстоянии друг от друга таким образом, что каждый из них и пара соответствующих ему приемников поля размещены в горизонтальной плоскости так,что образуют равнобедренные треугольники с вершинам в точках Расположения геометрических центров излучателей, а оси чувствительности каждого из приемников параллельны высотам треугольников, опущенных из их вершин на отрезки, соединяющие геометрические центры соответствующих приемников, все приемники поля размещены вдоль прямой, параллельной отрезку, вдоль которого расположены излучатели, выходы усилителей через выделители экстремумов подсоединены одновременно к входам первого и второго ключей, к схеме И и через схему ИРИ к входу третьего триггера, выход которого одновременно подсоединен к входу управления третьего ключа и к входу расширителя импульсов, к выходам первого и второго триггеров, выходы которых через вспомогательные ключевые схемы соединены с индикаторами знаков. угла и одновременно с управляющими входами соответственно второго и первого ключей, а к выходу датчика скорости подключен преобразователь напряжениечастота, выход которого через третий ключ подсоединен к входу счетчика импульсов, выходы которого через дешифратор, вспомогательное ключевое устройство подсоединены к входам счетного устройства, выход расширителя импульсов одновременно подсоединен к входам установки на ноль пер вого, второго и третьего триггеров, счетчика импульсов и к входам установки на ноль пиковых детекторов, выходы усилителей, кроме того, через пиковые детекторы, дополнительные ключи подсоединены попарно к входам выключающих устройств, к выходам каждого из которых подключены три пороговые схемы, выходы которых через дешифратор подсоединены к индикатору, а выход схемы И одновременно под соединен к управляющим входам вспомогательных и дополнительных ключей, вспомогательному ключевому устройству и второму дешифратору (2 ).

Недостатком этого устройства является высокая погрешность, обусловленная возможным нарушением параллельности отрезков, вдоль одного из которых расположены приемники, а вдоль другого — излучатели, и ограниченность его применения глубиной залегания неоднородностей.

Цель изобретения - повышение точности определения координат аномалий электропроводности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор, два излучателя электромагнитного поля, 1022106 4 три приемника поля, усилители, вычитающие устройства и индикатор, дополнительно введены третий излучатель электромагнитного поля, указатель уровня нормального поля с тремя излучателями и тремя приемниками,. три интегратора, при этом генератор выполнен в виде трехфазного генератора вращающегося электромагнитного поля, а излучатели и приемники электромагнитного поля расположены в горизонтальной плоскости таким образом, что геометрические центры излучателей образуют вершины одного треугольника, а. геометрические центры приемников образуют вершины другого треугольника, оси максимального излучения излучателей и оси чувствительности приемников направлены по медианам этих треугольников, три излучателя электромагнитного поля параллельно с тремя излучателями указателя уровня нормального поля подключены к выходам трехфазного генератора вращающегося электромагнитного поля, выходы усилителей, подключенных входами к приемникам электромагнитного поля, и выходы приемников указателя уровня нормального поля подключены к входам вычитающих устройств, выходы которых через интеграторы подключены к входам индикатора координат аномалий электропроводности.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для геоэлектроразведки.

Устройство содержит трехфазный генератор 1 вращающегося электромагнитного поля, три излучателя электромагнитного поля в виде заземленных электрических диполей 2-4, три приемника электромагнитного поля в виде заземленных электрических диполей 5-7, три усилителя 8-10,указатель 11 уровня нормального поля (эквивалент нормального поля), три

его излучателя 12-14 вращающегося поля и три его же приемника 15-17 вращающегося поля,вычитающие устройства 18-20, интеграторы 21-23 и индикатор 24. Указатель уровня нормального поля представляет собой электрохимическую ячейку, содержащую три излучателя 12-14 электромагнитного поля и три приемника 1517 поля, помещенных-в емкость, заполненную изотопной проводящей средой, и имитирующую свойства среды, E= E q Е = p Ео, вектор 1"- образует с осью ор0 угол о = -Ю, если векнаправить по оси асбцисс ох, - амплитудное значение напряпричем динат тор E„ где Ео

55 в которой происходит излучение и прием поля, с параметрами, соответствующими нормальному полю, т,е. среды, не содержащей аномалий электропроводности. При этом на излучатели 12-14 подается напряжение от трехфазного генератора 1 вращающегося электромагнитного поля, а на каждом приемном диполе 15-17 возникают электродвижущие силы (ЭДС)

Е„, с E.> соответствующие уровН н и ню нормального поля.

На фиг. 2 представлена схема, поясняющая взаимное расположение излучающих 2-4 и приемных 5-7 электрических диполей в излучаемой среде, подобное им расположение излучающих 12-14 и приемных 15-17 элек" трических диполей в указателе 11 уровня нормального поля, взаимное расположение вектора Е излучаемого вращающегося электрического поля и вектора напряженности 7. электрического поля, наводимого в приемных

Устройство .работает следующим образом.

При подключении генератора 1 трехфазного тока к заземленным электрическим диполям 2-4 в каждом из них появляется переменный ток одинаковой частоты Mr, но сдвинутый по фазе на величину, зависящую от формы треугольника, образуемого излучающими диполями, и равную 120, если треугольник равносторонний. В этом случае вокруг каждого из диполей возникает электромагнитное поле, электрические составляющие которого изменяются следующим образом:

1 0 2 О ® 2 о )!

E>=Е„йи Ш Ь- 240 ).

Соединение излучающих электрических диполей равносторонним треуголь45 ником позволяет и в пространстве повернуть каждый из этих векторов на

120 по отношению друг к другу. Су. перпозиция составляющихдает результатирующий вектор Е=Е +6+Е, враща50 ющийся с угловой скоростью ю, абсолютная величина которого равна женности электрического поля, создаваемого одним электрическим диполем.

В каждом иэ приемных электрических диполей 5-7, соединенных тре" угольником, возникают ЭДС 61 Я, Я наведенные вращающимся полем и вторичным полем, создаваемым аномалией

25 электропроводности. ЭДС усиливаются усилителями 8- 16 и подаются на входы вычитающих устройств 1S-20.

В вычитающих устройствах находится разность между каждым из полученных значений ЭДС и величинами ЭДС „, н

f ", соответствующими уровню нормального поля, которая позволяет, выделить значение ЭДС „,, Я..

C3 Q Q наведенное вторичным полем, создаваемым аномалией злектропроводности;

Полученные сигналы поступают на интеграторы 21-23 и после их усреднения по времени с постоянной интегрирования ЪТ, где Т - период вращения поля,- на индикатор 24, по которому определяется расстояние до аномалии и ее азимут. Применение вычитающего устройства устраняет зависимость результатов поиска от взаимиой ориентации геиераторного и приемного треугольников электрических

Диполфй.

1022106

Использование новых элементов существенно отличает предлагаемое уст- . ройство для геоэлектроразведки от известных и значительно повы5 шает точность определения координат аномалии электропроводности, так как применение трехфазного тока и излучателей, образующих в пространстве треугольник для создания вращающегося электромагнитного поля, увеличивает мощность излучаемого поля при тех же значениях тока генератора по сравнению с двухфазным током в 9/4 Ео ; Е.о =2,25

15 раза, т.е. излучается наибольшая мощность при наименьшем числе излучателей; применение указателя уровня нормального поля уменьшает погрешность, связанную с взаимным

20 расположением излучателей и приемников и сводит к минимуму влияние первичного поля; усреднение, осу,ществляемое интеграторами, ослабляет уровень помехи.

Преимущество предлагаемого устройства перед известными также состоит в том, что расположение излучателей и приемников и применение

30 указателя уровня нормального поля позволяет производить поиск при любых ориентациях вектора напряженности излучаемого электрического поля относительно аномалии электро35 проводности и увеличить глубину обнаруживаемого залегания аномалии электропроводности.

1022106

1022.106

Составитель Н. Городничее

Редактор А.Козориз Техред И.Тепер корректор С. Векмар

Заказ 403б/39 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д, 4/5

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