Фазозадающее устройство для геоэлектроразведки

 

ФАЗОЗАДАЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее задающий генератор, к выходу которого подключен канал опорной фазы, соединенный с фильтром нижних частота, канал переменной фазы, один из выходозз которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены сумматор, группа ключей, источник опорного напряжения, форми рователь импульсов, переключатель и три делителя частоты, причем йход : первого Делителя частотысоединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом канала опорной фазы, а выход первого делителя частоты соединен с вторым входом переключателя, выход которого подключен к каналу переменной фазы, при этом выходы второго делителя частоты соединены с входгили формирова- (Л теля импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с вызсЬдами третьего делителя частоты, канат ла переменной фазы и источника,опор- g ноге напряжения, а выходы - с дходами сумматора. ч СХ) « to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) M5D 6 01R 25 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3466722/18-21 (22) 07. 07 .82 (46) 28. 02. 84. Вюл. Р 8 (72) В.А.Мариненко, В.А.Солнцев, П.Ф.Федосеев, В.П.Шевченко и Г.В.Шишкин (71) Казахский опытно- экспериментальный завод геофизических приборов Казгеофизприбор Научно-производственного объединения Рудгеофизика (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 415611, кл. 6 01 к 25/04, 1974 .

2. Авторское свидетельство СССР

Р 206151, кл. Н 03 H 7/18, 1966. (54)(57) ФАЗОЗАДАКЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее задающий генератор, к выходу которого подключен канал опорной фазы, соединенный с фильтром нижних частота, канал переменной фазы, один из выходов которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены сумматор, группа ключей, источник опорного напряжения, форми рователь импульсов, переключатель и три делителя частоты, причем вход;. первого делителя частоты соединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом канала опорной фазы, а выход первого делителя частоты соединен с вторым входом переключателя, выход которого подключен к каналу переменной фазы, при этом выходы второго делителя час-Я тоты соединены с входами формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с выхо- С дами третьего делителя частоты, кана ла переменной фазы и источника ойор" ного напряжения, а выходы - с входами сумматора.

4Р

1076842

Изобретение огносится к фаэоизмерительной технике и может найти применение в качес" âå меры при проверке измерителей фазового параметра вызванной поляризации.

Известно устройство, содержащее стандарт частоты, выходом соединенный с синтезатором частоты, сигнал которого через фазозадаюший блок поступает на два параллельных канала, состоящих иэ последовательно соединенных формирователя импульсов и элементов И, вторые входы которых через дополнительный формирователь импульсов соединены с вторым выходом синтезатора частоты, а выходы— с входами стартстопного счетчика, третий вход которого соединен с выходом генератора Ll l.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности формирования испытательного сигнала для проверки измерителей фазы вызванной поляризации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности. является фазозадающее устройство, содержащее заданхций генератор, канал опорной фазы, состоящий иэ последовательно соединенных линии задержки, элементов совпадения и выходного триггера, канал переменной фазы, выполненный нэ последовательно соедине нных счетчика, дешифратора, элементов совпадения и триггеров выходного и уп= равляюшего, при этом эаданщий генератор соединен с входами каналов опорной и переменной фаз, а фильтры нижних частот соединены с выходами каналов "2). .Недостатком известного устройства 40 является отсутствие возможности воспроизведения фазового параметра вызванной поляризации.

Цель изобретения - расширение функциональных воЗможностей, заключаюшееся в синтезе функции воспроизведения фазовогО параметра вызванной поляризации.

Поставленная цель достигается тем, что фазоэаданхцее устройство, содержащее задающий генератор, к выходу которого подключен канал опорной фазы, соединенный с фильтром нижних частот, канал переменной фазы, один из выходов которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, снабжено сумматором, группой ключей, источником опорного напряжения, формирователем импульсов, переключателем и тремя делителями частоты, причем вход первого делителя частоты соединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом канала опорной фазы, а выход 65 первого делителя частоты соединен с вторым входом переключателя, выход которого подключен к канал . переменной фазы, при этом выходы второго делителя частоты соединены с входами формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с выходами третьего делителя частоты, канала переменной фазы и источника опорного напряжения, а выходы - c входами сумматора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг . ? временные диаграммы выходных напряжений отдельных узлов.

Фазоэадающее устройство для геоэлектроразведки содержит заданхций генератор 1, канал 2 опорной фазы, фильтры 3 и 4 нижних частот, канал 5 переменной фазы, переключатель 6, делители 7 — 9 частоты, формирователь 10 импульсов, группу 11 ключей, источник 1 2 опорного напряжения, сумматор 13 и выходные клеммы 14 — 17. Задающий генератор 1 соединен с каналом 2 опорной фазы, к выходу которого подключен фильтр 3 нижних частот. Вход делителя 7 частоты cîcåcäèíåí с выходом заданхцего генератора 1 и первым входом переключателя б, второй вход которого подключен к выходу делителя 7 частоты, а выход — к каналу 5 переменной фазы. Входы делителей 8 и 9 частоты подключены к промежуточному выходу канала 2 опорной фазы, а выходы— соогветственно к входам формирователя .10 импульсов и группы 11 ключей.

Остальные входы группы 11 ключей соединены с выходами формирователя 10 импульсов, канала 5 переменной фазы и источника 12 опорного напряжения, а выходы — c сумматором 13. Вход второго филь;-ра 4 нижних частот подключен к одному из выходов канала 5 переменной фазы. Вьяодные клеммы 14 — 17 фазозадаюшего устройства являются выходами фильтра 3 нижних частот, канала 2 опорной фазы, фильтра 4 нижних ч астот и сум. атора 13 соответственно.

Канал 2 опорной фазы служит для формирования прямоугольных импульсов тиг:а меандр с рабочей частотой и может содер>кать триггерные делители частоты.

Канал 5 переменной фазы также служит для формирования прямоугольных импульсов типа меандр, фаза которых может быть дискретно изменена переключателем на заданный угол в выбранном диапазоне.

107 6842

Формирователь 10 импульсов вырабатывает напряжение, форма которого опреДеляется функцией

0 при ь T etc(— +иТ) т

U(t.)= 0 при („— +nT) «t 4(+вТ) т T

0 при (+п Т) (фс (Т+п Т), (1) где п — любое целое число (0,1,2 . ° .) у амплитуда напряжения.

Формирователь может быть выполнен на логических элементах и триггерах.

Сумматор 13 производит суммирова- 10 ние приходящих сигналов и может быть выполнен как на основе ключевых схем, так и с применением операционных усилителей. Фазовый параметр вызванной поляризации определяется выражением 15

f= А 1 где A — любое целое число, кратное 2, 3 и 5; 35

f< — выходная рабочая частота.

В канале 2 опорной фазы, на вход которого поступают импульсы с выхода задающего генератора 1 производится деление частоты. Прямоугольные им- 40 цульсы частоты „ поступают на выходЦУю клемму 1 5 и вход фильтра 3 нижних частот. После фильтрации высших гармоник напряжение синусоидальной формы с выхода фильтра 3 нижних частот 45 выводится на выходную клемму 14 фазозадающего устройства. Делители 8 и 9. частоты, на входы которых поступают импульсы с частотой 15 с про

1 межуточного выхода канала 2 опорной фазы производят деление соответственно на 5 и 3 . Противофазными сигналами частотой Зт„ с выходов делителя 8 частоты производится управление формирователем 1 0 импульсов. Напряжениями частотой E с выходов формирова1 теля 10 импульсов и частотой 5f„ с выходов делителя 9 частоты управляются соответствующие входы группы 11 ключей. На вход канала 5 переменной фазы прямоугольные импульсы 60 поступают через переключатель б либо с выхода задающего генератора 1, либо с выхода делителя 7 частоты, при этом частота следования импульсов на выходе канала переменной фа (яп (5 — 360, (2) где dt — интервал времени между ближайшими моментами перехода через нуль напряжений первой и третьей гармоник.

Такие измерительный устройства применяются в геоэлектроразведке при поисках полезных ископаемых методом вызванной поляризации на пере25 менном токе.

Устройство работает следующим образом.

Задающий (кварцевый) генератор 1 вырабатывает импульсы с частотой зы равна соответственно 3f или „

Сигнал с частотой ЗЕ„, снимаемый с выхода фильтра 4 нижних частот, используется при поверке измерительных устройств, работающих в соответствии с выражением (2), а с частотой при поверке измерительных устройств, работающих в обычном режиме.

Группой 1 1 ключей приходящие сигналы нормируются по амплитуде, для чего питание ключей осуществляется от источника 12 опорного напряжения.

От группы 11 ключей сигналы следуют на входы сумматора 13, который производит суммирование поступакщих напряжений с определенными весовыми коэффициентами.

На фиг . 2 обозначены: a — временная диаграмма напряжения на выходе к анала 2 оп орной фазы, Б — временные диаграммы напряжений с частотой

3 1 на выходах канала 5 переменной фазы, ъ, 3 — временные диаграммы напряжений с частотой 5 Е„ на выходах делителя 9 частоты, е, e — временные диаграммы напряжений на выходах формирователя 10 импульсов, 3 — переменное выходное напряжение на выходе сумматора 1 3.

Методом синтеза простых прямоугольных напряжений, получен необходимый сигнал, у которого первая и третья гармоники перемещаются относительно друг друга, обеспечивая различные времена йС .

Спектр напряжения на выходе формирователя 10 импульсов имеет вид

Из приведенного выражения видно, что в разложении отсутствует член с круговой частотой З ч„, т.е.третья гармоника. Суммируя полученный сигнал с сигналом прямоугольной формы типа меандр, следующий с частотой

3f, и изменяя фазу данного сигнала, получим суммарное напряжение, которое можно использовать для проверки измерителей. Однако сформированный таким образом сигнал имеет существенный недостаток. Для калибровки измерительного канала в устройствах используется сигнал прямоугольной формы типа меандр, спектр которого определяется выражением:

2 + —, 5ing(2n-1)щ t)=o+ о „ и 1 л (2п-.() 2 i7

1 (-. 1 > " „6Ф вЂ” Piп Эм ф,+ — р(P („) q — ;„7 ш„

1076842!

Выбор формы калибровочного сигнала обусловлен тем, что форма измеряе-. мого сигнала также изменяется от прямоугольной (41 = О, т.е. информация отсутствует) до некоторой более сложнс й, определяемой реакцией среды на ток прямоугольной формы, пропускаемый через исследуемую среду.

Производя калибровку измерительного канала сигналом (5), исключают аддитивную составляющую погрешности (погрешность при д1 = О измерителя) .

Погрешность измерительного устройства обусловлена неидеальностью фильтров, выделяющих необходимые гармоники из входного сигнала. 15

Анализ выражения (4) показывает, что фазы пятой и седьмой гармоник противофазны пятой и седьмой гармоникам в сигнале (5) . Это приводит к тому, что при подаче на вход изме- щ рительного устройства сигнала (4) в сумме с прямоугольным сигналом с частотой 3 Eq (фиг. 26, в) при Qt = О, измеритель покажет погрешность, которая отсутствует при измерении реальных сигналов с 6 =О.

Чтобы избежать этого в предлагаемом устройстве на вход сумматора заведен прямоугольный сигнал с частотой 5 Е„ (фиг. 2 г,д), фаза которого Зп противоположна фазе пятой гармоники в сигнале (4), а амплитуда его первой гармоники равна сумме амплитуд гармоник в сигналах (4) и (5) . В результате амплитуда и фаза пятой гармоники суммарного сигнала соответствует амплитуде и фазе калибровочного сигнала ° Аналогично можно исправить в суммарном сигнале фазу седьмой гармоники. Коэффициенты передачи по каждому иэ входов сумматора выбираются иэ такого расчета, чтобы соотношение между основными гармониками выходного сигнала было близким к соотйошению гармоник в сигнале (5) . Жестких требований к величине и стабильности амплитуд сигналов, поступающих на вход оумматора, а также к точности и стабильности коэффициентов передачи сумматора не предъявляется.

Это объясняется тем, что фазы первой гармоники сигнала (4) и первой гармоники входного сигнала (фиг.2б,в) с частотой 3 (третья гармоника выходного суммарного сигнала фиг.2з) не зависят от амплитуд входных сигналов, а третья гармоника в сигнале 14 ) отсутствует.

На точность воспроизведения сдвигов фаэ основное влияние оказывают погрешность установки частоты задающего генератора, погрешность воспроизведения временных интервалов и динамические погрешности воспроизведения импульсов напряжения (наличие фронтов и выбросов на плоской вершине импульса). Современная микроэлектроника позволяет без применения специальных приемов формировать импульсы с длительностью фронтов менее

0,1 мкс, что обеспечивает воэможность воспроизведения сдвигов фаз с точностью не хуже 0,01 в диапазоне частот от 10 до 100 Гц.

Использование предлагаемого фотозадающего устройства в качестве меры фазового параметра вызванной поляризации позволяет а высокой точностью контролировать метрологические параметры измерительных устройств при их выпуске и эксплуатации.

1076842

Составитель M.Êàòàíoíà

Редактор Н Стащишина Техред М Надь Корректор Г. Решетник

Заказ 7 40/42 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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