Устройство для электроразведки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ , содержащее генератор токовЫх импульсов, к выходу которого подключен генераторный контур, приемный контур, соединенный с входным устройством , вход управления которого соединен с выходом синхронизации генератора токовых импульсов, к которому подсоединен управл яющий вход .генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, выход входного устройства соединен с первым входом первой схемы перемножения, второй вход которой соединен с выходом генератора линейно Нарастающих синусоидальных колебаний, а выход первой схемы перемножения соединен с входом первого интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерений, устройство дополнительно содержит генератор функции гетеродинирования с перестраивае№лми параметрами, вторую и третью схемы перемножения и второй интегратор, при этом к выходу вход л ного устройства подсоединена вторая схема перемножения, на второй ее вход подсоединен генератор функции гетеродинирования, выход второй схемы перемножения подсоединен к входу второго интегратора, выход которого соединен с третьей схемой перемножения , к второму входу которой подключен выход первого интегратора, выход третьей схемы перемножения является ф выходом устройства, при этом управлякмций вход генератора функции гетероди Oi нирования соединен с выходом си.нхрою низации генератора токовых импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф (21 ) 3553045/18-25 (22 ) 14. 02. 83 (46) 07.06.84. Бюл.. 9 21 (72 ) A. A. Вакульский, П. П. Драбич, Л. Я. Мизюк и М. И. Цема (71 ) Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко (53 ) 550. 837 (088. 8 ) (56 ) 1. Руководство по применению метода переходных процессов в рудной геофизике. Под ред. Ф. М. Каме нецкого.

Л., "Недра", 1976, с. 129.

2. Патент CIIIA Р 3707672, кл. 324-4, опублик. 1972.

3 ° Кон-Сфетку, Смит, Никольс, Генри. Цифровой метод анализа одного класса многокомпонентных сигналов.

ТИИЭР, т. 63, 1975, М 10, с. 104-112.

4. Авторское свидетельство СССР

М 894650, кл. G 01 V 3/10, 1979.

5. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3452420,кл.G 01 V 3/10, 1982 (прототип) ..(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее генератор токовых импульсов, к выходу которого подключен генераторный контур, приемный контур, соединенный с входным устрой. ством, вход управления которого соедицен с выходом синхронизации гене„.BU„„ЫИД27 А ратора токовых импульсов, к которому подсоединен управляющий вход .генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, выход входного устройства соединен с первым входом первой схемы перемножения, второй вход которой соединен с выходом генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, а выход первой схемы перемножения соединен с входом первого интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерений, устройство дополнительно содержит генератор функции гетеродинирования с перестраиваемыми параметрами, вторую и третью схемы перемножения и второй g

O интегратор, при этом к выходу входного устройства подсоединена вторая схема перемножения, на второй ее вход подсоединен генератор функции гетеродинирования, выход второй схемы перемножения подсоединен к входу Й

ЪФ второго интегратора, выход которого соединен с третьей схемой перемножения, к второму входу которой подключен выход первого интегратора, выход третьей схемы перемножения является выходом устройства, при этом управляющий вход генератора функции гетероди нирования соединен с выходом синхро: низации генератора токовых импульсов.

Изобретение относится к области индуктивных иь,пульсных методов иссл"-. дования объектов и новых материалов и может быть использовано в аппаратуре для поиска и селекции электропроводящих тел с заданными характеристиками в различных средах.

Известны способы электроразведки по методу переходных процессов, осно-ванные на измерении переходных характеристик (ПХ) электропроводящих тел и определении их информативных параметров, в которых сначала произ" водится измерение )IX, а затем в камеральных условиях по ним производяч селекцию искомых электропроводящих I5 объектов (1J.

Известен способ селекции, основан-ный на анализе уровня и скорости затухания ПХ. Такой способ эффективен, когда ПХ вызвана исследуемым электро--,11 проводящим телом, либо им и другими (мешающими ) телами (21.

Когда же ПХ вызвана мешающими телами, тогда уровень и скорость затухания ПХ может принимать произволь- <; ные значения, что приводит к неправильному результату селекции.

Известен также способ селекции, основавный на использовании преобразования Фурье в ПХ исследуемого и заданного <,базисного) объекта и получении обратногопреобразования Фурье от деления спектров ПХ исследуемого и базисного объектов (33.

Этот способ отличается значител-;—

-> с

НОИ СЛОЖНОСТЬЮ ВЫПОЛНЯЕМь1Х ОПЕРНЦЧ1< неустойчивостью результата разлож ния сигнала ПХ на составляющие из--за наличия вычислительных шумов и некорректности задания исходной информа-ции, низкой разрешающей способностью,,4О обусловленной широким параметрическим спектром ПХ.

Известны устройства для электроразведки, реализующие способы интегральных преобразований экспоненциаль- ных сигналов. К ним можно отнести устройство для электроразвецкн, в котором вычисляют взаимно-корреляцио-. ную функцию между входным сигналом переходного процесса и заданным ог..ор- О ным синусоидальным сигналом (4).

В данных устройствах входнои сигнал с приемного датчика поступает на входное устройство и перемножается .в схеме перемножения с заданным Опор-», ным сигналом.

Наиболее близким к изобретению является устройство, состоящее из генератора токовыхимпульсов,к выходу которого подключен генераторный контур приемного контура, соединенного с входным устройством, вход управления которого соединен с выходом синхронизации генератора токовых импульсов, к которому подсоединен управляющий вход генератора линейно нара.- 65 (- таю!Цих <.:11 <1 ; сОидаль ныx к О JIe 6 а ний, выход в одного устройства соединен с в:;одом схе11ы пере1. Ножения, второй вход которой соединен с выходом генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, а выход схемы перемножения соединен с входом первого интегратора 353.

Иэвест: ое устройство имеет низкую разрешающую способность измерений, что ограничивает область егс грименения.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности измерений, z,e. улучшение селекции переходных характери<=тик исследуемых электропроводящих тел.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для электроразведки, содержащее генератор токовых импульсов, к выходу которого подключен генераторный контур, приемный контур, соециненный с входным устройством, вход управления которо-го соецинен с выходом синхронизации генератора токовых импульсов, к которому подсоединен управляющий вход

:::eíåðàòoðe линейно нарастающих синусоидальных .колебаний, выход входного устройства соединен с первым входом первой схемы перемножения, второй, вход которой соединен с выходом генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, а выход первой схемы перемножения соединен с входом первого интегратора, дополнительно введены генератор функции гетеродинирования с перестрачваемыми параметрами „вторая и третья схемы пе ремножения и второй интегратор, при этом к вь.ходу в::одного устройства подключена вторая схема перемножения, на второй вход которой подключен генератор функции гетеродинирования, выход =»,òîðîé схемь1 перемножения подсоединен к входу второго интегратора, выхGö которого соединен с третьей схемой перемножения, к второму входу которой подключен выход первого интегратора, выход третьей схемы перемножения является выходом устройства, при этом управляющий вход генератора функции гетеродинирования соединен с выходом синхронизации генератора токовых импульсов.

EIa фиг. 1 показаны графики параметрического коэффициента передачи известного и предлагаемого устройств;

1<а фиг. 2 -- графики параметрического коэффициента передачи канала предлагаемого устройства с различными параметрами генератора гетеродинирования; на фиг. 3 — зависимость амплитудного коэффициента генератора гетеродинирования," на фиг. 4 — зависимость добротности предлагаемого устройства от параметра; на фиг. 5 — блок-схема

1096597

О(ц= Ае (4) 1,to=

Тогда, если А = A =

О имеем, что при (g) 2с ш („„2+, 2) 2

При 2 шг (г„„г)г (р 3(2

Ы-о

0 с) pf йо("= дЯпрецлагаемого устройства; на фиг.б эпюра выходного сигнала 0(4) входного устройства; на фиг. 7 — эпюра сигнала О (t) на выходе генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний; на фиг. 8 — эпюра сигнала

<(t) на выходе генератора функции гетеродинирования.

Устройство содержит генератор 1 токовых импульсов, генераторный 2 и приемный 3 контуры, входное уст- 10 ройство 4, генератор 5 линейно нарастающих синусоидальных колебаний, первая 6 и вторая 7 схемы перемножения, генератор 8 функции гетеродинирования, интеграторы 9 и 10, 15 третью схему 11 перемножения и выход 12 устройства. Причем генораторный контур 2 соединен с выходом .генератора 1, приемный контур 3 — с входным устройством 4, вход управле- 20 ния которого соединен с входами генераторов 5 и 8 и выходом синхронизации генератора 1. Выход входного устройства 4 соединен со схемами 6 и 7 перемножения, на вторые входы которых подаются сигналы с соответствующих генераторов 5 и 8.

Выходы схем 6 и 7 перемножения соединены с соответствующими входами интеграторов 9 и 10, выходы которых соединены со схемой 11 перемножения, выход которой соединен с выходом 12 устройства.

В предлагаемом устройстве при простоте технической реализации значи-... тельно повышается разрешающая способность селекции, автоматизируется процесс поиска заданных объектов и, соответственно, повышается экономичность и оперативность поиска полез- ных ископаеь-ых.

Рассмотрим теоретическое обоснование работы устройства.

В известном устройстве сигнал ПХ в интервале времени t-4о перемножают на опорный сигнал вида .45 где A — амплитуда опорного сигнала; текущее время; 50 начальная фаза.

Далее это произведение интегрирует. По величине результата интегрирования судят о наличии сигнала от исследуемого тела.

Оценим разрешающую способность измерений путем анализа его параметрической характеристики. Для простоты анализа примем исследуемое тело за шар радиусом а, электропроводностью

6 и магнитной проницаемостью а.

Тогда ПХ шара описывается выражением

u(t)= 6pf Е: е () при 04 g q, (2) 65 где of =(6pof) -

1,2,3, Операции преобразования сигнала в известном устройстве можно представить следующим образом

tg

0(А) = Ао 4 s n(cu{t 4о)+4) U(t) dt (3

to

С небольшой погрешностью выражение (2 ) представим в виде

Графики функций (5 ) и (6 ) представлены на фиг. 1 (кривые 13 и 14) .

Разрешающую способность оценим по величине добротности 8 по параметру о для кривой 13 и по коэффициенту прямоугольности для кривой 14.

По аналогии с частотным спектром запишем, что где pfp — значение параметра, при котором 0(Ы p ) = О,„„

ДЫ.и ЛЫ..)- ширина параметрического спектра на уровнях 0,7rnax и 0,1tmax соответственно.

Тогда для кривой 13 Й =0,73

К =-0,26, для кривой 14 К, = 0,25.

Как видно, разрешающая способность довольно низкая. В случае, если

U(t) описывается выражением (2), кривые 13 и 14 еще более пблоги, и величины Я и К„ - еще меньше.

Процедура первого канала, состоящего из входного устройства 4, генератора 5, схемы б перемножения и интегратора 9, описывается уравнением (3 l. Процедура второго канала, состоящего из схемы 7 перемножения, генератора 8 и интегратора 10 схемы, представляется выражением вида

6„

U;,(ê) = U(t) y(t) oH, (sJ

Фо где tj (t) — опорный сигнал, который определяется иэ общей теории разделения линейно независимых функций (сигналов ).

Если необходимо выделить

U (4) = A: e 1 на фоне мешающих

1096597

15

50 сигналов U2(4) = A2 е

11 12 1Ь где

,, и а

11 d с 12 а (1З д д=4Д ) 2, 2.,((, 2Р-J д2) 1 2 3 I PdЯ„ ы,)(к,.ы,) 2dz)d<+a>)) Г д д2 2д2 f 1

1 2 9 % "ã) (2+ 3 (("(1

ы ф„ м I ы (1 + )* d ф «,)2) !

Параметрический коэффициент пере- дачи О (сЦ, полученный для случая

Ы.„= 1- Ф; d,2 =1; с(,з=1+d", приведен на фиг. 2 для различных значений с ".

Три составляющие для разделения 30 выбраны из ряда соображений: имеется возможность получить избирательную параметрическую характеристику (фиг. 2), коэффициенты м; принимают значения, при которых возможна техни- 35 ческая реализация функции y(4), При увеличении количества составляющих

4;) коэффициенты очень быстро возрастают, что требует большого динамического диапазона устройства для реа-40 лизации функции (9) ° Величина также зависит от d". Если представить (9) через параметр с и подставить y(t) в (9), то получаем с(2(1-,ггj 4.,г 2 г д ) 2(1+,р) й,у4 1+с 1+о(-у 1+оп+К) Зависимость амплитудного множителя

<(р) приведена на фиг. 3„ 4 из которой видно, что с уменьшением коэффициент A значительно возрастает.

Техническая реализация U;(ф возможна при изменен и параметра о в пределах 1 4 с < 0,1.

После вычисления U>(o(.) и U;,(ф производят их перемножение. Окончательный результат равен (. т (M) й(d) (11)

Графики параметрического коэффициента передачи приведены на фиг. 1 (кривая 15 ). На основании числовых и

)лабораторных исследований получены зависимости добротности 8 устройства от величины параметра d". Кривая функции Q=E(d I приведена на фиг. 4, из которой видно, что максимальная добротность составляет 8 „, „=1, 1, при этом с "=О, 825 и К „= О, 33.

Таким образом, значительно увеличены добротность и коэффициент прямоугальности К р и разрешающая способность селекции сигналов переходных характеристик.

Изменением параметров в (3 ) и в (9) можно получить как избирательную, так и низкопараметрическую характеристику этих преобразований.

Принцип действия устройства (фиг. 5) заключается в том, что в момент окончания импульса тока в геиераторном контуре в приемном контуре находится вторичное поле. В результате на выходе схемы 4 образуется импульс напряжения, форма которого приведена на фиг. 6. Синхронно с этим импульсом генераторы 5 и 6 вырабатывают импульсы напряжений 4 s)n ы и

<(), формы которых приведены на фиг. 7 и 8 соответственно. Эти импульсы напряжений подаются на схемы

6 и 7 перемножения. На них же подается входное напряжение (фиг. 6 ).

Напряжения с выходов схем 6 и 7 перемножения подается на интеграторы

9 и 10, с выходов которых постоянные напряжения подаются на третью схему

11 перемножения. На выходе этой схемы образуется напряжение, равное

0 (с(I (11).

Приведенные расчетные работы и лабораторные испытания на цифровой модели подтвердили эффективность предлагаемого устройства. селекции переходных характеристик.

1096597 у

Фиа. 1 иа.

1096597

Составитель Л.Воскобойников

Редактор В.Данко ТехредМ.Надь Корректор О.Тигор

Заказ 3820/34 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4 па/ а1

Фиг. 7

01

Фиг. 4