Устройство для электроразведки

 

Устройство для электроразведки относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано при электроразведке аномальных включений в непроводящих и слабо проводящих средах. С целью повышения чувствительности и уровня автоматизации измерения и регистрации фазовых характеристик слабых аномальйых полей в устройство, содержащее генератор периодических сигналов, излзгчатель, приемник магнитного поля, предварительный усилитель, избирательный усилитель, блок измерения и регистрации, дополнительно введены генератор импульсов опорной частоты, первьй делитель частоты, второй делитель частоты , детектор пересечения нулевого ; уровня, схема И, счетчик импульсов, цифровой блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, инвертор напряжения, первый одновибратор, второй одновибч ратор. Работа устройства основана на измерении приращений фазового сдвига входного сигнала за интервал времени, соответствующий некоторому чибпу периодов этого сигнала. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

511 4 С 01 V 3/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« СРГ(Ж"-" "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3810475/24-25 (22) 10. 11.84, (46) 23.06.86. Бюл. Ф 23 (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко и Специальное конструкторско-технологическое бюро

- Физико-механического института им. Г.В.Карпенко (72) В.И.Гордиенко, Т.Е.Замора, А.А.Лукенюк, Г.В.Лукьянец и Е.В,Ярошевский (53) 550. 83 (088. 8) 56) Авторское свидетельство СССР

В 600496, кл. С 01 V 3/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР

В 968777, кл. G 01 Ч 3/10, 1982. ,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ (57) Устройство для электроразведки относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано при электроразведке аномальных включений в непроводящих и слабо про..80„„1239673 А1 водящих средах. С целью повышения чувствительности и уровня автоматизации измерения и регистрации фазовых характеристик слабых аномальйых полей в устройство, содержащее генератор периодических сигналов, излучатель, приемник магнитного поля, предварительный усилитель, избирательный усилитель, блок измерения и регистра- ции, дополнительно введены генератор импульсов опорной частоты, первый делитель частоты, второй делитель частоты, детектор пересечения нулевого уровня, схема И, счетчик импульсов, цифровой блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, инвертор напряжения, первый одновибратор, второй одновиб-. ратор. Работа устройства основана на измерении приращений фазового сдвига входного сигнала за интервал времени, соответствующий некоторому числу периодов этого сигнала. 2 ил.

1239673 где А(1) п=2 )(1.

Т(с) Т вЂ” hT л

1 где ЬТ Mï

d — — cp(t)

Изобретение относится к электромагнитным методам исследования и может быть использовано при электроразведке аномальных включений в непроводящих И слабо проводящих средах, 5 для обнаружения инженерных коммуникаций и т.п.

Цель изобретения — повышение чувствительности и уровня автоматизации измерения и регистрации фазовых характеристик слабых аномальных полей, На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство для электроразведки состоит из генератора l периодических сигналов, излучателя 2, первого де" лителя 3 частоты, генератора 4 импульсов опорной частоты, приемника 5 элек 20 тромагнитного поля, предварительного усилителя 6, избирательного усилителя 7, детектора 8 пересечения ну.левого уровня, второго делителя 9 частоты, схемы И 10, счетчика 11 им-! 25 .пульсов, цифрового блока 12 памяти, цифроаналогового преобразователя 13, блока 14 измерения и регистрации, иквертора 15 напряжения, первого 16 и второго 17 одновибраторов.

Работа устрокства основана на измерении приращения фазового сдвига . входного сигнала за интервал времени„ соответствующий некоторому числу. периодов этого сигнала.

Генератор 4 импульсов опорной частоты непрерывно генерирует импульсы высокой частоты f0 (фиг.2g). Эти им- 10 .пульсы поступают ка первый делитель 3 частоты с коэффициентом деления 11, таким, чтобы частота следования импульсов на выходе первого делителя 3 частоты входила в диапазон частот 45 электроразведки f =f>/Н (сотни герц)

0 (фиг,2I)). Импульсы с выхода делителя 3 возбуждают на этой частоте ге" нератор I, выходной ток которого (фиг.2 3) питает излучатель 2. Прием- БО ник 5 магнитного поля преобразует . электромагнитное поле в переменное электрическое напряжение U с частотой f (фиг 2q). Наличие аномальИ ного поля приводит к модуляции этого д напряжения по амплитуде и фазе ()„= A(t) в и ип w q (t)g — меняющаяся во времени амплитуда колебания. — круговая частота колебания; — меняющаяся во времени начальная фаза колебания.

Текущая фаза этого напряжения равна Ф(Е) = Ät. + Ф() .

Мгновенная частота определяется как производная от текущей фазы колебания я(г) = --- 4(t) = 6) + - (t).

cl с1 с

dt н

С)тсюда мгновенный период равен

2и 1

Й, 1 g» d (tg 4 . clt

1 (1Ц (tg

Величина для аномаль- (1 ных полей, регистрируемых в электроразведке, пренебрежительно мала по сраь(кению с единицей, поэтому приближенно можно записать

Таким образом, изменение начальной фазы входного сигнала приводит к приросту периода колебаний на величину Т. Однако этот прирост, приходящийся ка один период для реальных сигналов, регистрируемых в электроразведке, слишком мал и измерение его представляет значительные трудности.

Для измерения величины 3Т в предлагаемом устройстве используется прин цип накопления. Время накопления выби= рается по крайней мере в два раза меньше минимальной длительности информационных сигналов, что для реальных сигналов в электроразведке составляет большую величину — десятые доли секунды.

Дальнейшая обработка сигналОв с использованием накопления осуществляется следующим образом.

Поступающее с приемника 5 перемен.ное напряжение усиливается предвари)239673

Таким образом, происходит измерение временного интервала й„» Т „(Н

1). Этот интервал измеряется числом укладывающихся в нем периодов опорной частоты f . Емкость счетчика 11 импульсов, йроизводящего измерение, не обязательно должна быть достаточной для полного измерения этого интервала, поскольку информационные изменения измеряемого интервала незначительные по сравнению с

его абсолютным значением. Поэтому коэффициент пересчета счетчика 11

55 тельным усилителем 6 и подается на избирательный усилитель 7, где происходит основное усиление. Полоса из; бирательного усилителя 7 выбирается исходя из ширины спектра информационных сигналов, обусловленных аномальными электромагнитными полями, и

4 составляет несколько герц,Досле избирательного усилителя 7 сигнал подается на детектор 8 пересечения нуле- . 10 вого уровня, где происходит преобразование входного сигнала в напряжение прямоугольнои формы U (фиг.2 ). Этим самым устраняется влияние паразитной амплитудной модуляции. Выходное напря- 15 жение детектора пересечения нулевого уровня 8 поступает на второй делитель

9 частоты, коэффициент деления N которого выбирается таким образом, что-: бы период импульсов на выходе второ- 20

ro деЛителя 9 Т = N < Т„ не превышал половины минимальной длительности информационных аномальных сигналов (фиг.2e). Интервал между импульсами . на выходе второго делителя 9 равен пе- >5 риоду входных импульсов Т . На первый вход схемы И 10 подается напряжение с выхода второго делителя 9 частоты, на второй — с выхода генератора

4 импульсов опорной частоты К . На, 30 выходе схемы И 10 импульсы опорной ,частоты f присутствуют только во время действия импульсов с выхода второго делителя 9 (фиг.2 ). При появлении фронта выходного импульса второго делителя 9 первый одновибратор 16 генерирует короткий им- пульс, который подается на. вход установки "0" счетчика импульсов 11 (фиг.2 ). Счетчик 11 импульсов уста- 40 навливается в состояние "0" и после этого начинается счет импульсов опорной частоты f, поступающих на б его счетный вход с выхода схемы

И 10. 45 импульсов выбирается исходя из реального динамического диапазона изменения начальной фазы входного сигнала под воздействием аномальных полей.

Состояние счетчика 11 импульсов в конце интервала накопления несет информацию об изменениях начальной фазы входного сигнала, произошедших за время накопления. После окончания этого интервала второй одновибратор 17, на вход которого поступа-, ют ироинвертированные инвертором 15 напряжения импульсы с второго делителя 9, генерирует импульс (фиг.2ig)

1 поступающий на управляющий вход цифрового блока 12 памяти, в результате чего в последний переписывается содержимое счетчика 11 импульсов в параллельном цифровом коде. Выходной код блока 12 памяти поступает. на цифроаналоговый преобразователь

13, где преобразуется в аналоговую форму. Аналоговое напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 13 подается на блок 14 измерения и регистрации. Для устранения влияния йестабильности частоты в предла1 аемом устройстве применен общий генератор

4 импульсов опорной частоты, который используется как для получения тока. питающего излучатель, так и при измерении фазовых приращений.

Предлагаемое устройство имеет линейную передаточную характеристику, т.е. зависимость выходного напряжения, поступающего на блок регистрации, от приращений начальной фазы входного сигнала и поэтому обладает одинаково высокой чувствительностью как к сильным аномальным полям, так и слабым. Разрешающая способность устройства определяется частотой f генератора 4 импульсов опорной частоты.

Чувствительность ограничивается только качеством детектора 8 пересечения нулевого уровня и может быть достаточно высокой.

В предлагаемом устройстве отсутствуют узлы, компенсирующие начальный фазовый сдвиг излучаемого и регистрируемого электромагнитных полей, которые имеются в известных устройствах для электроразведки, поскольку измеряется и регистрируется не абсолютное значение фазовых приращений, а конечно-разностный аналог производ-, ной по времени фазового сдвига. ПоэтоЭти преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными позволяют при его применении существенно повысить эффективность решения задач наземной и морской геофизической разведки электромагнитными методами.

Формула изобретения

Устройство для электроразведки, содержащее генератор периодических

25 сигналов, выход которого подключен к излучателю, последовательно соединенные приемник магнитного поля и предварительный усилитель, а также избирательный усилитель и блок измерения и регистрации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности и уровня автоматизации измерения и регистрации фазовых характеристик слабых аномальных полей, 35

S,12396 му предлагаемому устройству не присущ дрейф нуля, источниками которого являются именно узлы компенсации ме" шающего первичного поля как по переменному, так и по постоянному току.

Основная часть устройства выполнена на базе элементов цифровой техники, которые нечувствительны к дрейфу нуля. Предлагаемое устройство для электроразведки не содержит узлов,. требу- 10 ющих регулирования, т.е. оно явля-. ется полностью автоматическим. оно дополнительно содержит генератор импульсов опорной частоты, первый и второй делители частоты, детектор пересечения нулевого уровня, схему И, счетчик импульсов, цифровой блок.па мяти, цифроаналоговый поеобразователь, инвертор напряжения, первый и второй одновибраторы, причем генератор импульсов опорной частоты соединен с входом первого делителя частоты и первым входом схемы И, выход первого делителя подключен к входу генератора периодических сигналов, выход предварительного усилителя подключен кпоследоватепьно соединенным избирательному усилителю, детектору пересечения нулевого уровня и второму делителю частоты, выход которого соединен с вторым входом схемы

И и входами первого одновибратора и инвертора напряжения, выход схемы

И подкпюче* к счетному входу счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к входам цифрового блока памяти, выходы цифрового блока памяти соединены с входами цифроаналогового преобразователя, аналоговый выход которого подключен к блоку измерения и регистрации, выходпервого одновибратора подключен к входу установки в "О" счетчика импульсов, а выход инвертора напряжения соединен с входом второго одновибратора, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти.

1239б73

Соея авитель Н. Абрамова

Редактор Н. Данкулич Техред Л.Олейник

Корректор М.Шароши

Заказ 3393/47 Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4