Способ геоэлектроразведки
1. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ , по которому электромагнитное поле возбуждают излучающей системой с двумя неподвижными ортогональными электромагнитными диполями, питаемыми от генератора , и измеряют аномальное поле, отличающийся тем, что, с целью повыщения производительности труда, возбуждающие диполи питают токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом О или 180°, эти токи модулируют по амплитуде с глубиной модуляции до 100% включительно синусоидальными сигналами с частотой , меньщей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90°.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1188689
G O1 V 3 1O
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
М А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и> ä1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3744199/24-25 (22) 25.05.84 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) Н. А. Нейбергер (71) Днепропетровский горный институт им. Артема (53) 550.37(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 693317, кл. G 01 V 3/12, 1977.
Авторское свидетельство СССР № 139376, кл. G 01 V 3/10, 1960.
Шауб Ю. Б. Основы аэроэлектроразведки методом вращающегося магнитного поля. — Л.: Гостехиздат, 1963, с. 17, 26. (54) (57) 1. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, по которому электромагнитное поле возбуждают излучающей системой с двумя неподвижными ортогональными электромагнитными диполями, питаемыми от генератора, и измеряют аномальное поле, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда, возбуждающие диполи питают токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом 0 или 180, эти токи модулируют по амплитуде с глубиной модуляции до 100 включительно синусоидальными сигналами с частотой, меньшей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90 .
1188689
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сканирования вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 180, фазу тока, питающего один из диполей, меняют на 180 в моменты смены полярности его модулируюшего сигнала.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного
Изобретение относится к электроразведке с использованием переменного электромагнитного поля и может быть использовано для исследования анизотропных свойств и структуры массива горных пород, выявления локальных и протяженных объектов в грунтах.
Цель изобретения — повышение производительности труда, а также обеспечение сканирования вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом !80, обеспечение кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного поля и смены направления этого кругового вращения.
На фиг. 1 показаны диаграммы токов
HarlpB?KeHHЙ, IlpH cx3HHpoBBHHH ВеКТора излучаемого электромагнитного поля в секторе в углом 90, на фиг. 2 — то же, при сканировании вектора излучаемого поля в секторе с углом 180, на фиг. 3 — то же, при вращении вектора излучаемого поля против часовой стрелки; на фиг. 4 — то же, при вращении вектора излучаемого поля по часовой стрелке.
На фиг. 1 — 4 приняты обозначения: i ток генератора рабочей частоты; Vi — модулирующий сигнал 1-го диполя; U2 — модулирующий сигнал 2-го диполя; 1д, — результирующий ток 1-го диполя; i» — результирующий ток 2-го диполя.
Питание возбуждающих диполей токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом О или 180, модулирование этих токов по амплитуде с глубиной модуляции до 100Я включительно синусоидальными сигналами с частотой, меньшей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90 обеспечивают вращение вектора излучаемого поля простыми средствами, а именно амплитудной модуляцией. Это дает возможность легко менять скорость вращения вектора изменением частоты модулирующего сигнала без изменения частоты излучаемого поля. Следствием этого является обеспечение возможности выбора и установ- 40 ки скорости вращения вектора излучаемого поля в зависимости от изменения электрических свойств исследуемого массива, что в свою очередь дает возможность получения поля, фазы токов, питающих оба диполя, меняют на 180 в моменты смены полярности соответствующих модулирующих сигналов.
4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что, с целью обеспечения смены направления кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного поля, начальную фазу тока, питающего один из диполей, меняют на 180 . дополнительной информации об исследуемом массиве, исключает необходимость многократных измерений в одной точке.
Вектор излучаемого поля вращается с частотой, orëè÷íoé от частоты тока, питающего диполь, благодаря чему обеспечивается возможность классифицировать аномалии по их электродинамическим свойствам.
Питание обоих возбуждающих диполей токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом О или 180, модулирование этих токов по амплитуде с глубиной модуляции до !ООЯ включительно синусоидальными сигналами с частотой, меньшей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90, обеспечивают поворот вектора излучаемого электромагнитного поля в одном квадранте, причем за один период модулирующего сигнала вектор пройдет через этот квадрант четырежды и вернется в исходное положение.
При глубине модуляции 1000/о обеспечивается сканирование вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 90.
При уменьшении глубины модуляции уменьшается сектор, т. е. угол сканирования излучаемого поля, и при отсутствии модуляции вектор излучаемого поля останавливается и направлен под углом 45 к каждому магнитному диполю.
Изменение фазы питающего тока на 180 в моменты смены полярности модулирующего сигнала только в одном диполе обеспечивает поворот вектора излучаемого электромагнитного поля в двух квадрантах, причем при 1ООЯ модуляции за один период модулируюшего напряжения вектор излучаемого поля проходит через эти квадранты дважды и возвращается в исходное положение. Таким образом обеспечивается сканирование вектора излучаемого поля в секторе с углом 180 .
Изменение фазы токов, питающих оба диполя, на 180 в моменты смены полярности соответствующих модулирующих сигналов позволяет при 100® модуляции обеспечить периодический поворот вектора излучаемого электромагнитного поля в четырех квадрантах, т. е. по кругу.
1188689
Изменение на 180 начальной фазы тока, питающего один из диполей, обеспечивает смену направления кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного поля.
Последние три случая (сканирование в секторе с углом 180, а также по кругу) предусматривают модуляцию питающих диполи токов с коэффициентом глубины модуляции 1ООЯ. При уменьшении глубины модуляции нарушается плавность сканирования вектора излучаемого поля, поэтому такой режим неприемлем.
Способ позволяет обеспечить вращение вектора излучаемого электромагнитного поля как по кругу, так и сканирование его в одном или нескольких квадрантах. Это в свою очередь дает возможность при необходимости обеспечить избирательный поиск, например обнаруживать подземные препятствия в заданном секторе с подвижного средства при производстве трубо- и кабелеукладочных работ.
Способ позволяет обеспечить вращение вектора излучаемого электромагнитного поля неподвижными диполями (в том числе рамками), т. е. используется более экономичный принцип вращения поля.
При реализации способа отпадает необходимость в принудительном вращении рамок, устраняются собственные электрические помехи, уменьшается потребление энергии, повышается быстродействие и снижается мас са устройства, реализующего способ, повышается мобильность, т. е. повышается производительность работ.
Сущность способа состоит в следующем.
Согласно способу мгновенные значения магнитных моментов двух диполей (mi и ma) можно записать в следующем виде:
mi — — Mo ° sino>t ° cos Qt;
mq=Mo ° sin co — круговая частота питающего диполи тока; Q — круговая частота модулирующего сигнала; W — число витков диполя; S — площадь одного витка; Ir — действующее значение тока генератора; t — время. Результирующее поле пропорционально результирующему магнитному моменту, который определяется геометрическим сложением моментов mi u mg.. т=;IФ+т =Мю юютю/, и не зависит от частоты модулирующего сигнала. Если за начало отсчета взять направление магнитного момента m, то угол У между т и т можно определить из соотношения: у=агссозmi =агссо т Mo sin d3 -à — — Q t0 Таким образом, результирующий вектор излучаемого электромагнитного поля изменяется по амплитуде с частотой питающего диполя тока и вращается вокруг общей оси диполей с частотой модулирующего сигнала. i5 В соответствии с фиг. 1 примем, что модулирующий сигнал U модулирует ток диполя, ориентированного на оси Х, à U> — по оси Y. При этом излучается каждым диполем поле, пропорциональное действующим токам ы и ы. Поскольку рабочая частота излучаемого поля больше частоты модулирующего сигнала, условно примем, что мгновенные значения магнитных моментов диполей не зависят от частоты питающего их тока. Тогда, как показано на фиг. 1, в первую четверть периода модулирующих сигналов результирующий ток диполя, ориентированного по оси Х, изменяется от максимального значения до О, а по оси Y — от О до максимального значения. В результате суперпозиции полей, образованных двумя диполями, резульЗр тирующий вектор магнитного поля за первую четверть периода модул ирующего сигнала, согласно фиг. 1 повернется в первом квадранте против часовой стрелки на 90 . Во вторую четверть периода модулирующего сигнала произойдет обратное действие и ре35 зультирующий вектор излучаемого поля повернется в первом квадранте на 90 по часовой стрелке. Таким образом, за один период модулирующего сигнала вектор излучаемого электромагнитного поля пересечет пер4Р вый квадрант четырежды и вернется в исходное положение. В следующие периоды модулирующего сигнала произойдет аналогичное действие, т. е. вектор излучаемого электромагнитного поля будет сканировать в секторе с углом 90 . 45 Если в моменты смены полярности одного из модулирующих сигналов менять фазу тока, питающего соответствующий диполь, ориентированный, например, по оси Х (фиг. 2), то за половину периода модулирующего сигнала вектор результирующего поля пересечет пер5р вый и второй квадранты, а затем обратным путем вернется в исходное положение. Таким образом обеспечивается сканирование вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 180 . При изменении фазы токов, питающих оба диполя в моменты смены полярности модулирующих сигналов, аналогично получим круговое вращение вектора результи1188689 рующего поля против часовой стрелки (фиг. 3) и по часовой стрелке при смене на 180 начальной фазы тока, питающего один из диполей (фиг. 4). Аппаратурная реализация способа может быть достигнута с использованием стандартных блоков. При этом в тракты усиления питающего тока каждого диполя необходимо поставить балансные модуляторы, а изменение полярности питающего тока в моменты смены полярности модулирующих сигналов можно производить с помощью ключей управляемых от компаратора напряжения, регистрирующего переход кривой модулирующего сигнала через ось времени или ноль. Предложенный способ обеспечивает расширение функциональных возможностей геоэлектроразведки за счет сканирования вектора излучаемого электромагнитного поля в одном или в нескольких квадрантах, а также обеспечение кругового поиска; сокращение ручного труда за счет уменьшения количества измерений и более точного определения мест залегания подземных объектов; повышение техники безопасности при производстве земляных работ на трубопроводных и кабельных трассах за счет предотвращения аварий вследствие несвоевременно ro обнаружения существующих подземных коммуникаций. 1!88689 Г <81 Сд2 m2 -У -У 1188689 "1 -Х т, Рог. е Составитель Л. Воскобойников Редактор М. г1ылын Техред И. Верес Корректор В. Бутяга За каз 6741/48 Тираж 747 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
