Электроразведочная станция

 

Изобретение относится к электроразведочной технике и предназначено для измерения и регистрации компонент электромагнитного поля. Цель изобретения - повышение точности измерения компонент электромагнитного поля. В станцию, содержапдто несколько идентичных каналов для измерения компонент магнитного и электрического поля, дополнительно вводят два устройства выборки - хранения, два счетчика, операционный усилитель, компаратор, дополнительный блок оперативной памяти, источник эталонного напряжения, сумматор и схему ИЛИ, причем выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору каналов. Выход коммутатора через первое устройство выборки - хранения подключается к переключателю, на который сигнал может подаваться от источника эталонного напряжения или от второго устройства выборки - хранения, на вход которого сигнал подается от цифроаналогового преобразователя. Сигнал на цифроаналоговый преобразователь подключается, через схему ИЛИ от одного из счетчиков. Через усилитель сигнал подается на компаратор и АЦЦ, а затем через сумматор и оперативное запоминающее устройство на второй вход арифметр ческо-логического устройства. Обработанные данные записываются в оперативное запоминающее устройство, которое подключается к накопителю на магнитной лепте. С выхода ЦАП сигнал подается на уст - ройство визуализации. Устройство управления задает режимы работы всех бло.ков станции. 1 ил. iS (Л ю 30 ч

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ai (19) (И) 41) 4 G 01 V 3 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;,, К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4g * 1<> (21) 38405 11/24-25 (22) 11,01.85 (46) 30.01.87, Бюл. Р 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (72) С.А. Федотов, И.А. Безрук и А.А. Орехов

:(53) 550,83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 717688, кл. G 01 V 3/08, 1975.

Авторское свидетельство СССР

1(- 976418, кл. G 01 V 3/08, 1982. (54) ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ (57) Изобретение относится к электроразведочной технике и предназначено для измерения и регистрации компонент электромагнитного поля.

Цель изобретения — повышение точности измерения компонент электромаг-нитного поля. В станцию, содержащую несколько идентичных каналов для измерения компонент магнитного и электрического поля, дополнительно вводят два устройства выборки — хранения, два счетчика, операционный усилитель, компаратор, дополнительный блок оперативной памяти, источник эталонного напряжения, сумматор и схему ИЛИ, причем выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору каналов.

Выход коммутатора через первое устройство выборки — хранения подключается к переключателю, на который сигнал может подаваться от источника эталонного напряжения или от второго устройства выборки — хранения, на вход которого сигнал подается от цифроаналогового преобразователя.

Сигнал на цифроаналоговый преобразователь подключается через схему ИЛИ от одного из счетчиков. Через усилитель сигнал подается на компаратор и АЦП, а затем через сумматор и оперативное запоминающее устройство на второй вход арифметическо-логического устройства. Обработанные данные записываются в оперативное запоминающее устройство, которое подключается к накопителю на магнитной ленте.

С выхода ЦАП сигнал подается на устройство визуализации. Устройство управления задает режимы работы всех блоков станции. 1 ил.

1287081

Изобретение относится к электроразведочной технике и предназначено для измерения и регистрации компонент электромагнитнorо поля при проведении поисковых работ на нефть и газ методом становления поля магнитотеллурического зондирования.

Цель изобретения — повышение точности измерения компонент электромагнитного поля.

На чертеже приведена функциональная схема электроразведочной станции.

Станция содержит несколько идентичных каналов для измерения компонент магнитного поля, каждый из каналов содержит магнитностатический и индукционный датчик 1 и усилитель

2, а также несколько идентичных каналов для измерения компонент электрического поля, каждый из которых содержит датчик 3 с усилителем 4.

Выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору 5 каналов. Выход коммутатора 5 через первое устройство б выборки-хранения подключается к переключателю 7, на который сигнал может подаваться от источника 8 эталонного напряжения или от второго устройства

9 выборки-хранения. На вход второго устройства 9 выборки-хранения сигнал подается от цифроаналогового преобразователя 10 (ЦАП-1). Сигнал на

ЦАП-1 подключается через схему ИЛИ

11 со счетчика 12 или со счетчика

13. Через операционный усилитель t4 сигнал подается на компаратор 15 и АЦП 16, а затем через сумматор 17 и оперативное запоминающее устройство 18 (ОЗУ-1) на второй вход арифметическо-логического устройства 19 (АЛУ). Обработанные данные записываются в оперативное запоминающее устройство 20 (ОЗУ-2), которое подключается к накопителю на магнитной ленте 21 (НИЛ). Информация как после

ОЗУ-2, так и после НИЛ поступает на

22 ЦАП-2. С выхода цифроаналогового преобразователя 22 сигнал подается ..на устройство визуализации 23. Устройство управления 24 задает режимы работы всех блоков станции.

Электроразведочная станция работает следующим образом.

Датчики 1.и 3 формируют сигналы, получаемые от .компонент электромагнитного поля, которые усиливаются входными усилителями 2, 4 и поступают на коммутатор каналов 5. Далее сигнал одного из каналов с выхода коммутатора 5 каналов поступает на первое устройство 6 выборки-хранения, а затем на переключатель 7, Предположим, что контакты 1 — 4 переключателя 7 замкнуты в цикле измерения 1.

Сигнал поступает на один из входов операционного усилителя 14. В тот же момент времени по сигналу с бло,ка управления 24 начинает работать реверсивный счетчик 12, код которого через схему ИЛИ 11 поступает на вход

ЦАП-1 10 и его выходное напряжение подается на второй вход операционного усилителя 14. Полярность компенсирующего напряжения с выхода ЦАП- 1 10 и изменение кода в счетчике 12 определяется режимом работы блока управ20 ления 24 и комларатором 15. После компенсации входного напряжения счет в счетчике 12 прекращается и напряжение с выхода операционного усилителя 14 подается на АЦП 16.

Таким образом, с помощью. выходного напряжения ЦАП 10 компенсируется напряжение на входе операционного усилителя 14, которое после компенсации не превышает напряжения младmего разряда используемого ЦАП 10, если коэффициент усилителя 14 равен единице. Однако, в этой системе уси4 литель использован с целью усиления этой разности напряжений, лропорци35 ональной числу используемых ступеней ЦАП. Так, при числе ступеней

256, коэффициент усиления усилителя

-14 равен 256 с целью полного использования шкалы,АЦП 16. Код АЦП и код счетчика 12 в цикле измерения 1 поступает в АЛУ 19. Следовательно, в цикле 1 производится измерения входного сигнала.

Однако, необходимо иметь в виду, что напряжения ступеней компенсации неодинаковы и для получения высокой точности измерений необходимо иметь цифровой эквивалент каждой ступени

50 компенсации, причем оцифровка должна проводиться с помощью АЦП 16, В этом случае мы имеем напряжение каждой ступени 1 V ... Ъ е т,е. столь ко, сколько выбрано ступеней компенсации. Так, для 12-разрядного АЦП при использовании 256 ступеней (8 разрядов старших) и абсолютной погрешности ЦАП-1-2 младших разрядов ступени компенсации различаются на

3 12

6 — 127. Именно этим фактором определяется необходимость организации второго вспомогательного цикла измерений.

Во втором цикле измерений в переключателе 7 замыкаются контакты 2-—

4. В этом случае с помощью шкалы

АЦП 16 производится измерение ступеней компенсации ЦАП 10. Предполо жим, что счетчик 13 находится в состоянии 00...0, Тогда на выходе

ЦАП-1 10 и УВХ-2 9 — нулевые потенциалы, которые определяют напряжение на выходе усилителя 14, близкое к нулю, или точнее, напряжение смещения нуля на выходе этого усилителя, которое измеряется с помощью АЦП и заносится через сумматор 17 в ячейку с нулевым адресом ОЗУ- 1 18.

Таким образом, в первом измерении цикла II измеряется напряжение смещения на выходе усилителя 14. Во втором измерении цикла II в счетчике 13 устанавливается состояние 00...001, что определяет напряжение V первой ступени на компенсаторе, на выходе

УВХ-2 остается предыдущее напряжение

ЦАП, т.е. когда счетчик в состоянии

00...000. Напряжение первой ступени компенсации подается на вход АЦП и соответствующий код записывается в

ОЗУ-1 18 в регистр с адресом 000... 01

Затем напряжение с выхода ЦАП 10 запоминается в УВХ вЂ” 2 12, а счетчик 13 изменяет свое состояние еще на единицу, т.е. становится равным 00...02, и на входе усилителя 14 имеем напряжение второй ступени компенсатора, которое измеряется и подается на вход сумматора 17, на второй вход сумматора подается код, вызванный из ячейки с адресом 00...01, а результат суммируемых кодов (V< + Ч ) заносится в ОЗУ 18 ячейку с адресом

00...02 (т.е, Ч<). После измерения третьей ступени компенсации в ячей †. ки с адресом 00...03 ОЗУ 18 будет записан результат суммирования кодов трех ступеней компенсации (V< +

+ Ч + V ), Процесс продолжается до окончания измерений всех ступеней компенсации и записью в ОЗУ 18 всех кодов компенсации, полученных с п6мощью АЦП 17.

В конце измерений цикла II когда счетчик 13 полностью заполнится и коды всех ступеней компенсаторов занесены в ОЗУ 18, переключатель 7 замыкает контакты 3 — 4 и производится

87081

Чэ Чо

К =

Vo« где Ч вЂ” измеренное значение опорного напряжения;

Ч вЂ” напряжение смещения;

Ч вЂ” значение опорного напря. жения.

Учитывая вычисленное значение К, производится измерение входного напряжения V С учетом напряжения смещения и коэффициента усиления усилителя истинное напряжение на выходе АЛУ определится так

Vx — Vo

К (2) Полученное значение напряжения

V> далее суммируется с кодом ступени компенсации, полученным из ОЗУ

18, в результате чего в ОЗУ-2 записывается следующий код (3) 55

В случае достаточно стабильного коэффициента усиления усилителя 14 нет, необходимости учитывать его изменение во времени. В этом случае в измерение напряжения источника опорного напряжения V.„, код которого заносится также в ОЗУ 18.

Таким образом, в ОЗУ 18 постоянно хранятся следующие коды: код смещения усилителя 14 (Ч ); код ступеней компенсатора ЦАП 10 (Ч< — Ч в ); код коэффициента усиления операционного усилителя 14 (К); коды, получаемые

10 при измерениях сигналов с датчиков магнитного и электрических полей.

Указанные измерения необходимы для вычисления истинных значений измеряемых напряжений от датчиков полей.

При измерении напряжения смещения получают его значение на выходе уси лителя 14, равное V> . Ошибка или изменение во времени коэффициента уси20 ления усилителя (4 определяется с помощью прецезионного источника опорного напряжения Ч „, значение которого стабильно во времени. Практически определяется коэффициент усиления (Е) усилителя 14 подачей на его вход источника опорного напряжения через переключатель 11, а за.тем в АЛУ 19 проводится следующее преобпазование

30!

28 1081 расчетах учитывается только напряжение смещения усилителя.

Возможны различные комбинации циклов I u II в зависимости от программы, записанной в АЛУ, Например, можно проводить измерения входных сигналов по нескольким каналам, а затем проводить одно из измерений цикла II что позволяет увеличить эффективность использования АЦП и повысить частоту квантования сигналов. При 8-канальной электоразведочной станции производится восемь измерений по каналам и одно служебное в цикле II. Такая последовательность периодически повторяется.

Вычисленные значения кодов, в соответствии с формулами (1) — (3), запоминаются в ОЗУ-2. По заполнении этой памяти данные из ОЗУ-2 записы ваются на магнитную ленту, считываются с пее и через цифроаналоговый преобразователь поступают на устройство визуализации 23, где производится оценка качества зарегистрированной информации.В качестве устройс гва визуализации используется графопостроитель или экран монитора.

Учитывая, что все преобразования в станции проводятся с погрешностью, не превышающей младшего разряда АЦП

16 во всем динамическом диапазоне, реальный динамический диапазон измеряемых за счет применения 8-разрядного ЦАП и 12-разрядного АЦП сигналов повышается до 120 дБ.

В то же время реальная частота квантования входных сигналов повыJ шается до 5 10 Гц при применении промышленно выпускаемых 12-разрядных АЦП с быстродействием 10 пре1 образования в секунду.

Применение указанной станции существенно повышает точность проводимых электромагнитных измерений при разведке полезных ископаемых, Повышается динамический диапазон регистрируемых сигналов и появляется возможность измерения сигналов с коротким фронтом, что особенно важно при работе методом ЗС, когда скорость нарастания напряжения настолько высока, что станции ЦЭС-2 несколько начальных значений в массиве данных не регистрируют, формула и з о б р е т е н и я

Злектроразведочная станция, содержащая измерительные каналы, каждый

55 из которых состоит из последовательно соединенных датчика электрического или магнитного поля, усилителя и коммутатора, магнитный регистратор, блок управления, переключатель, пер— вый цифро-аналоговый преобразователь

ЦАП, аналого-цифровой преобразователь АЦП, первое оперативное запоминающее устройство ОЗУ, арифметическологическое устройство АЛУ, о т л и— ч а ю щ а,я с я тем, что, с целью повышения точности измерения компонент электромагнитного .поля, в нее введены первое и .второе устройства выборки-хранения, первый и второй счетчики, операционный усилитель, компаратор, второе оперативное запоминающее устройство, источник эталонного напряжения, сумматор, схема

ИЛИ, второй ЦАП, устройство визуализации,причем выход коммутатора каналов соединен с первым входом первого устройства выборки-хранения, выход которого соединен с первым входом переключателя, выход переключателя соединен с первым входом компаратора и первым входом операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом АЦП, выход которого соединен с первым входом АЛУ и первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом первого

ОЗУ, выход которого соединен с вторым входом сумматора и вторым входом АЛУ, выход АЛУ соединен с первым входом второго ОЗУ, которое последовательно соединено с магнитным регистратором, вторым ЦАП и устройством визуализации, выход компаратора соединен с первым входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго счетчика, выход схемы ИЛИ соединен

c,ïåðâûì входом первого ЦАП, выход которого соединяется с вторыми входами компаратора и операционного усилителя и первым входом второго устройства выборки-хранения, выход которого соединяется с вторым входом переключателя, третий вход которого соединен с выходом источника эталонного напряжения, а блок управления соединен с первым входом коммутатора, вторыми входами первого и второго устройств выборки-хранения, вторым входом первого счетчика и входом второго счетчика, третьим входом схемы ИЛИ, вторым входом первого

1287081

Составитель И.Абрамова

Редактор И.Сегляник Техред Jf.Ñåðäþêoâà Корректор А.Обручар

Заказ 77 12/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

ЦАП, третьим входом компаратора,вторым входом АЦП, третьим входом сумматора, третьим входом АЛУ. и вторыми

8 входами первого и второго ОЗУ,магнитного регистратора, второго ЦАП, устройства визуализации.