Способ геоэлектроразведки и устройство для его реализации

 

1. Способ геоэлектроразведки, б котором измеряют параметры естественного электромагнитного поля Земли с помощью двух ортогональных приемных рамок путем отсчета на каждой исследуемой точке угла наклона большой оси эллипса поляризации электромагнитного поля к горизонту по шкале , связанной с рамками, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения и со«;ращения времени измерения, геометрические оси приемных рамок устанав-ливают таким образом, что в них измеряют противофазные сигналы, которые интегрируют, затем рамки поворачиваю т до тех пор, пока амплитуды сигналов на интеграторах не станут равными, 9 геометрические оси рамок установятся под углом 5 к полному вектору электромагнитного поля и по углу поворота рамок судят о наклоне большой оси эллипса поляризации электромагнитного поля Земли к горизонту.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1056115 A

q o G 01 Ч 3/12

;Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЮ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

"(21) 3424303/18-25 (22) 23.02.82 (46) 23.11.83 Бюл. М 43 (72) В.И. Брякин и А.М. Скрынников (71) Институт, автоматики АН Киргизской ССР (53) Я0.837(088.8) ,(g6) 1. Электроразведка. Справочник геофизика. М., "Ведра", 1980 с. 276, 161.

2. То же, стр. 275 (прототип).

3. Брякни В.И., Скрынников,А.М.

Измеритель слабых магнитных. полей.

В сб. "Методы и средства автоматизации научного эксперимента". Фрунзе, "Илим", 1976, с. 16 (прототип). (54} СПОСОБ. ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И УСТ"

РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ. (57) 1. Способ геоэлектроразведки, в которой измеряют параметры естественного электромагнитного поля Земли с помощью. двух ортогональных приемных рамок путем отсчета на каждой . исследуемой точке угла наклона большой оси эллипса поляризации электромагнитного поля к горизонту по шкале, связанной с рамками, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерения и сокращения времени измерения, геометрические оси приемных рамок устанавливают таким образом, что в них измеряют противофазные сигналы, которые интегрируют, затем рамки поворачивают до тех пор, пока амплитуды

I сигналов на интеграторах не станут равными, а геометрические оси рамок O установятся под углом 45о к полному вектору электромагнитного поля и по углу поворота рамок судят о наклоне большой оси эллипса поляризации элект. ромагнитного поля Земли к горизонту.

Ъю

10561

2. Устройство для реализации способа геоэлектроразведки по ri. 1, содержащее две ортогснальные приемные рамки, размещенные на горизонтальной оси вращения, ортогональной этим рам кам,и подключенные к входам соответст вующих усилителей, отсчетное устройство, закрепленное на оси рамок, мостовую измерительную схему и индикатор, включенный в диагональ мостовой измерительной схемы, о т л и ч а,"...

1 ю щ е е с я тем, что в него ввеДены дополнительно два детектора с интег" раторами, причем входы детекторов соединены с чыходами соответствующих усилителей, выходы детекторов соединены с входами интеграторов, два выхода интеграторов - с различными вершинами мостовой схемы, а два других выхода соединены вместе и образуют одну из точек диагонали моста, к ко" торой подключен индикатор.

Изобретение относится к электроразведке и может быть использовано для дифференциации пород по электрическому сопротивлению.

Известен способ геоэлектроразведки, в котором измеряют угол наклона большой оси эллипса поляризации естественного электромагнитного поля к . горизонту Ы путем сочетания методов компенсации и наклона., при этом ис- .10 пользуются две взаимно перпендикулярwe приемные рамки, сд4а из которых измеряет горизонтальную, а вторая вертикальную компоненты электромагнитнОГО поляг Ось Второй рдмки стклс» 15 няется от вертикали в плоскости перпендикулярной > азимуту ориентировки первой рамки, и компенсация сигнала в ней Осуществляется частично за счет подбора угла отклонения, а частично за счет сигнала, полученного в первой рамке. Угол:а в данном случае Определяется как функция двух величии: сигнала, наведенного во второй приемной рамке, и угла отклоне- 25 ния ее ст вертикали (1).

Недостатком такого способа является необходимость измерения абсолют" ных значений Составляющих флуктуациoHH0ro естественного электромагнитного поля,, что требует дополнительных устройств калибровки как датчиков, так и измерительных тактов. Время измере" ния на точке и точность измерений в этом случае определяется качеством клаибровки датчиков и измерительных каналов, Известно устройство для реализации способа геоэлектроразведки, содержащее блок датчиков (,две взаимно пер1 пендикулярные идентичные рамки с ферритовыми сердечниками f с предусилителями на треноге и измерительный пульт (1 1.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, согласно которому измеряют параметры естественного электромагйитного поля земли с помощью двух ортогональных приемных рамок пу тем отсчета на каждой исследуемой точ" ке угла наклона большой оси эллипса поляризации электромагнитного поля к горизонту по шкале, связанной с рамками (2).

Известно также устройство, реализующее предлагаемый способ, содержащее две ортогональные приемные рамки, размещенные на горизонтальной оси вращения, ортогональной этим рамкам, и под. ключенные к входам соответствующих усилителей, отсчетное устройство, за. креппенное на оси рамок, мостовую измерительную схему и индикатор, включенный в диагональ мостовой измерительной схемы 3 ).

Используются две взаимно перпендикулярные рамки, сигнал одной из них служит опорным,а сигнал второйизмеряемым напряжением фаэсчувствительного детектора. Для определения угла d, рамки вращают вокруг горизонтальной оси до тех пор, пока в одной из них (а именно, в вертикальной) сигнал будет отсутствовать, а в другой станет максимальным, что соответствует нулевому сигналу на выходе фазочувствительного детектора. Оо положению Оси приемной рамки опорного сигнала относительно горизонта при этом определяют угол:Й .

3 10561

;;едостаток известного способа определения угла заключается в необходимости нахождения такого положения приемных рамок, при котором сигнал в одном канале максимален, а в другом 5 отсутствует. Так как естественное электромагнитное поле Земли имеет

Флуктуационный характер как по величине, так и по направлению, то определить положение, при котором сигнал в раме отсутствует, оказывается сложным. Поэтому рамки отклоняют от этого положения на некоторый угол в ту и другую сторону, чему соответствуют раэнополярные сигналы на выходе фазо15 чувствительного детектора. Затем этот угол делят пополам и получают положение рамок, соответствующее углу 1.

Оба канала- в этом случае язляются измерительными и "зона нечувствитель11

20 ности, т.е. угол, на который надо повернуть датчики, чтобы в вертикальной рамке появился сигнал, определяется уровнем собственных шумов в этом канале. Обычно этот угол составляет

4А е

4.6 . Поэтому угол,с в этом случае on25 ределяется со значительной погрешностью, а время измерения на точке зависит от уровня ноля - при малом уровне поля оно увеличивается примерно в 2Ф3 раза.

Недостатком известного устройства, реализующего предлагаемый способ, является необходимость индивидуального подбора для каждого прибора отдельных элементов схемы, что сильно за- 35 труднено из-за большого температурного разброса их характеристик. Все это значительно понижает точность измере" ния и усложняет калибровку.

Целью изобретения является повы- 40 шение точности измерения и сокращение времени измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу геоэлектроразверки, в котором измеряют параметры 4> естественного электромагнитного поля

Земли с помощью двух ортогональных приемных рамок путем отсчета на каждой исследуемой точке угла наклона ,большой оси эллипса поляризации элект- s0 ромагнитного поля Земли к горизонту по шкале, связанной с рамками, геомет. рические оси приемных рамок устанавливают таким образом, что в них измеряют противофазные сигналы, которые у интегрируют, затем рамки поворачивают до тех пор, пока амплитуды сигналов на интеграторах не станут равными, а

15 4 геометрические оси рамок установятся под углом 45о к полному вектору электромагнитного поля и по углу поворота рамок судят о наклоне большой оси эллипса поляризации электромагнитного поля Земли к горизонту.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство, содержа" щее две ортогональные приемные рамки, размещенные на горизонтальной оси вращения, ортогональной этим рамкам, и подключенные к входам соответствующих усилителей, отсчетное устройство, закрепленное на оси рамок, мостовую измерительную схему и индикатор, включенный в диагональ мостовой измерительной схемы, дополнительно введены два детектора с интеграторами„ причем входы детекторов соединены с выходами соответствующих усилителей, выходы детекторов соединены с входами интеграторов, два выхода интеграторов - с различными вершинами мостовой схемы, а два других входа соединены вместе и образуют одну из точек диагонали моста, к которой под ключен индикатор.

При измерениях геометрические оси двух ортогональных приемных рамок устанавливаются таким образом, что в них наводятся противофазные сигналы, которые интегрируются эа некоторый промежуток времени, затем рамки пово" рачиваются до тех пор, пока амплитуды. сигналов в них не станут равными, а геометрические оси рамок устанавливаются под углом 450 к полному вектору электромагнитного поля и по углу поворота рамок судят о наклоне большой оси эллипса поляризации электромагнитного поля к горизонту. Так как уровень сигналов по обоим каналам в устройстве одинаков, то погрешность измерений уменьшается примерно в 3 раза по сравнению с известным.

Полная погрешность устройствафй) определяется по формуле:

3(hi= — „+Ть 0 где ф - погрешность чувствительности преобразователя;

Йо " порог чувствительности;

Х - измеряемая величина.

В этой формуле,j - величина, одинаковая как для известного, и так и для предлагаемого устройства, так как используются одни и те же приемные,рамки. Поэтому можно считать, что полная погрешность устройства эа1056115 б висит от отношения и /x„ Предположим, что это отношение в известном устройстве равно О,l для канала, в котором будет максимальный сигнал, и оно равно 1 для канала; в котором сигнал 5 отсутствует. Тогда для известного устройства определяем погрешность:

2,72» fo

Для предлагаемого устройства в оЬоих каналах отношение id

41 ру, то оно выглядит: ОО Т«А

X 20

Кроме того, измерения таким способом проводятся увереннее и для них

30 требуется соответствемнно в 1,5-,2 ра-, за меньше времени.

На чертеже изображена схема устройства„ реализующая предлагаемый способ. 35 с

Устройство состоит из двух ортогональных приемных рамок 1 и 2, отсчетного устройства 3, усилителей 4 и детекторов 6 и 7, интеграторов З,л Я, 40 сопротивлений 10 и 1 t, образующих пле чи отношения моста, индикатора f2 .

Сигналы, наведенные электромагнитным полем Земли в приемных рамках I и 2, поступают на усилители 4 и 5.

После усиления они подаются соответст венно на входи детекторов 6 и 7, с выходов детекторов они подаются на входы интеграторов 8 и 9. Разноименные сигналы с интеграторов подаются .

50 в два плеча моста постоянного тока, двумя другими плечами которого явля-, ются сопротивления 1Î и 11. В случае отклонения геометрических осей приемных рамок 1 и 2 от угла 45 по от ношению к полному вектору электромагнитного поля Земли в ту или иную сторону, в диагонали моста гоявляется при тех же допущениях, что и для известного, имеем постоянный ток прямого или обратс,-о направления, что и отмечается индика» тором 12. При равенстве тока в диагонали нулю производится отсчет угла с по угломерному устройству 3, связанному с датчиками. (I ри измерении предлагаемым способом сравниваются два равных по величине сигнала, равенство которых у =тамавливается по отсутствию разба" панса мостовой схемы. Эта процедура требует не более 1-2 мин на точке.

Далее при работе с мостовои схемой можно оценивать отсутствие разбаланса ее по минимальному показанию индикатора, что оказывается сложным, так как минимальное показание индикатора не остается постоянным, а Меняется с течением времени. Значительно удобнее и быстрее производить измерения,.имев разнополярные отклонения индикатора.

Поэтому в мостовую схему введены де текторы. Так как электромагнитное поле Земли имеет флуктуационный характер, то для сбалансирования двух слу чайных величин их надо проинтегрировать. Поэтому кроме детектора в мос. товую схему введены еще и интеграторы. Все вместе это и позволяет снизить время измерения на точке.

Предлагаемый способ направлен на поиск направления полного вектора электромагнитного поля, положение которого до начала измерений остается неизвестным. Поворачивают рамки во" круг горизонтальной оси до тех пор, пока сигналы в них не сравняются, что соответствует нулевому разбалансу мостовой схемы. А это возможно только тогда, когда рамки встанут под углом 5 к полному вектору электромагнит-!. о ного поля, либо к проекции этого век" тора на вертикальную плоскость, проходящую через исследуемый профиль. По отсчетмому устройству, связанному с рамками, и определяют угол наклона полного вектора электромагнитного по" ля к горизонту, либо угол наклона к горизонту проекции этого вектора на вертикальную плоскость, проходящую через исследуемый профиль.

Таким образом, в отличие от известных предлагаемый способ и устройство для его Осуществления позволяют измерять угол наклона большой оси эллипса поляризации электромагнит ного поля Земли к горизонту d. при рав.

7 10561 ных сигналах в канала, что значительно позывает точность измерений. Кроме того,: устройство для осуществления способа значительно проще и- легче известных и не нуждается в дополнительных средствах для калибровки, которая может быть легко осуществлена путем установки приемных рамок па15 8, раллельно друг другу в электромагнитном поле Земли и приведением сопротивлением 11 мостовой схемы в.равновесие. Все это облегчит условия эксплуатации, сократит время измере" ния и позволит использовать для работы в полевых условиях менее квалифицированный персонал.

Составитель Л. Воскобойников

Редактор Н. Рогуличч«ТехоедВ.Далекорей Корректор А. Дзятко.

Заказ 9299739 Тираж 710 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ЩОЯз Иоскву «ВЯ Ра аская наб 6 4Д

Филиал Ilflfl Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 1