Устройство для геоэлектроразведки

 

Использование: изучение временных вариаций сопротивлений горных пород на разных глубинах, связанных с изменением напряженного состояния земной коры. Цель: повышение производительности измерений за счет их автоматизации при контроле напряженного состояния пород. Сущность изобретения: устройство содержит четырехфазный генератор гармонических сигналов, две пары заземленных электродов, два идентичных измерительных канала, собранных по мостовой схеме, общие для двух каналов управляющий и регистрирующий блоки. Автоматическая балансировка моста осуществляется блоком управления путем воздействия отрицательной обратной связи на резисторную матрицу и фазовращатель. Выходные сигналы каналов, поступающие на блок индикации, представляют собой амплитудно-фазовые параметры, отражающие картину напряженного состояния земли. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 V 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4798683/25 (22) 05,03,90 (46) 23.06,92, Бюл. ¹ 23 (71) Институт прикладных проблем механики и математики АН УССР (72) А.И.Билинский, Л,Т.Гончарук, Ю,Т.Михайлюк, И.П.Мороз, Я.С.Сапужак и В.И.Шамотко (53) 550.837 (088,8) (56) Бобровников Л,З. и др., Полевая злектроразведочная аппаратура. Справочник.—

М.: Недра, 1986, с. 187, 197 — 205, Авторское свидетельство СССР № 1347064, кл. G 01 V 3/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЗЛЕКТРОРАЗВЕДКИ (57) Использование: изучение временных вариаций сопротивлений горных пород на разных глубинах, связанных с изменением

Изобретение относится к геофизике, конкретнее к устройс вам для электрометрии сейсмоопасных зон с помощью заземленных электродов, и предназначено для использования при изучении временных вариаций электросопротивлений горных пород на разных глубинах, связанных, например, с изменением напряженности состояния земной коры, Известны устройства для геоэлектроразведки, состоящие из отдельных генераторной и измерительной станций, которые используются s настоящее время для дискретных наблюдений в сейсмоактивных зонах, Такая система наблюдений не может использоваться в непрерывном режиме, поскольку генераторная ст&чция не расчитана

1 напряженного состояния земной коры.

Цель; повышение производительности измерений за счет их автоматизации при контроле напряженного состояния пород.

Сущность изобретения: устройство содержит четырехфазный генератор гармонических сигналов, две пары заземленных электродов, два идентичных измерительных канала, собранных rto мостовой схеме, общие для двух каналов управляющий и регистрирующий блоки. Автоматическая балансировка моста осуществляется блоком управления путем воздействия отрицательной обратной связи на резисторнук. матрицу и фазовращатель. Выходные сигналы каналов, поступающие на блок индикации, представляют собой амплитудно-фазсвые параметры, отражающие картину напряженного состояния земли. 1 ил. (::: на долговременную работу, Кроме того, измерительная станция не обладает необходимой чувствительностью для приема слабых электромагнитных полей, является громоздкой и потребляет много энергии, Известно также устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор, две пары заземленных электродов, два балансных трансформатора, два переменных сопротивления, два переменных конденсатора, два селективных усилителя, которые в комплексе составляют два изме.рительных канала, собранных по мостовой схеме.

Недостаток известного устройства заключается в следующем. Балансировка моста производится вручную. При изменении

1 142763

15

50

55 частоты генератора необходимо заново балансировать мостовую схему и настраивать селективные усилители, При уровнях входных сигналов, превышающих диапазон линейности моста, необходимо опять же вручную перестраивать магазины сопротивлений и емкостей, т.е, нужен дежурный оператор для проведения указанных настроек и регистрации их в журнале. Кроме того, в этом устройстве отсутствует регистрация фазовых соотношений между возбуждаемым первичным и отраженным вторичным электромагнитными полями. Фазовый сдвиг несет информацию о глубине происходящих процессов, Целью изобретения является повышение производительности измерений за счет их автоматизации при контроле напряженного состояния пород.

На чертеже представлена структурная схема устройства, Устройство содержит две пары заземленных электродов 1, 2 и 3, 4 соответственно, два идентичных измерительных канала

5 и 6, общий для двух каналов квадратурный генератор 7 фиксированных гармонических колебаний, генератор 8 тактовой частоты, триггер 9 управления и блок 10 индикации, В измерительном канале 5 заземленный электрод 1 соединен с началом первичной обмотки трансформатора 11, средняя точка которого соединена с первой клеммой генератора 7, а конец первичной обмотки через резисторную матрицу 12 и фазовращатель

13 подключен к второму заземленному электроду 2, соединенному также с третьей клеммой генератора 7. Вторичная обмотка трансформатора 11 через селективный усилитель 14, фазокорректирующий каскад 15, фазовый детектор 16, интегратор 17, компаратор 18 и регистр 19 последовательных приближений подключена к информативным входам фиксатора 20 цифровых кодов активной составляющей, и фиксатора 21 цифровых кодов сдвига фазы. Выходы фиксатора 20 кодов соединены через блок 22 управления резисторной матрицей 12 с управляющими входами резисторной матрицы 12, Выходы фиксатора 21 кодов соединены с входами цифроаналогового преобразователя 23, а выход его подключен к управляющему входу фазовращателя 13, Кроме того, выходы фиксаторов 20 и 21 кодов подключены к двум соответствующим входам блока 10 индикации, а три управляющие входа фиксаторов 21 и 22 кодов соединены с прямым и инеераным Q u

Q-выходами 9 упрееления, выходом "Конец ореобразоеения" (QCC) регистра 19 моле= довательных приближений и выходом генератора 8 тактовой частоты, который также подключен к тактовому С-входу регистра 19 последовательных приближений. Выход

"Конец преобразования" регистра 19 последовательных приближений соединен с его стартовым S-входом и с тактовым входом триггера 9 управления, прямой и инверсный выходы которого подключены также к управляющим входам блока 10 индикации.

Прямой выход триггера 9 управления соединен и с управляющим входом электронного коммутатора 24, входы которого подключены к первой и второй клеммам гзнератора

7, а выход соединен с управляющим входом фазового детектора 16, Измерительный канал 6 выполнен аналогично измерительному каналу 5.

Устройство работает следующим образом.

Квадратурный генератор 7 выполнен с четырьмя выходными клеммами, фазы сигналов на второй, третьей и четвертой клеммах смещены соответственно на 90, 180 и

270 по отношению к сигналу первой клеммы. Заземленные электроды 1, 2 и 3, 4 размещают попарно в противоположных вершинах квадрата, каждая пара электродов 1, 2 и 3, 4 подсоединена к соответствующим измерительным каналам 5 и 6.

Каждый измерительный канал 5 и 6 собран по мостовой схеме, в одну диагональ которого включен генератор 7 переменного напряжения, а в другую — дифференциальный трансформатор 8. В первую диагональ канала 5 включены первая и третья клеммы генератора 7, а в диагональ канала 6 — вторая и четвертая клеммы генератора 7, таким образом обеспечивая сдвиг по фазе между каналами 5 и 6 на 90 .

Мост переменного тока нужно уравновешивать регулировкой активной и реактивной составляющих плеч, т,е. равновесие осуществляется по модулям и по фазе. Учитывая, что при изменении значений активной и реактивной составляющих измеряемого импеданса одновременно изменяются модуль и фаза, мост приводят в равновесие путем последовательных приближений выходного сигнала измерительных каналов 5 и 6 к нулевому показанию.

Уравновешивание моста достигается автоматической установкой нужной величины сопротивления резисторной матрицы 12 и нужного фазового сдвига фазовращателя

13. Сигналы управления формируются из напряжения разбаланса фазовым детектором 16, знек еыходного сигнела которого

ОПРВДЕЛЯЮт- НРГ1РаЕЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕГУлировок, Нужден величина оопьотивления матрицы 12 устанавливается блоком 22 уп1742763 равления резисторной матрицей 12 при.подаче от генератора 7 через электронный коммутатор 24 опорного колебания с нулевой фазой на управляющий вход фазового детектора 16. Нужная величина фазового сдвига фазовращателя 13 устанавливается цифроаналоговым преобразователем 23 при поступлении от генератора 7 через электронный коммутатор 24 на управляющий вход фазового детектора 16 опорного колебания с фазой 90О.

Циклами балансирования управляет триггер 9 управления. Начало каждого цикла инициируется импульсом запуска, который поступает на стартовый $-вход регистра 19 последовательных приближений с QCC-выхода этого же регистра 19 и сбрасывает все выходы регистра 19 в исходное состояние, На С-вход регистра 19 поступают импульсы от генератора 8 тактовой частоты. После поступления 12-го тактового импульса цикл балансирования завершается и на QCC-выходе регистра 19 последовательных приближений на 13-м тактовом импульсе появляется импульс низкого уровня, который поступает на счетный С-вход триггера 9 управления и переключает его в противоположное состояние. С прямого выхода триггера 9 осуществляется управление электрон н ым коммутатором 24, посредством которого на управляющий вход фазового детектора 16 подается опорное напряжение с фазой 0 или 90О, определяя соответственно цикл балансирования активной или реактивной составляющей.

В зависимости от операции уравновешивания (активной или реактивной составляющей) результат фиксируется соответственно в одном или двух фиксаторов 20 или 21 кодов. Управляющий сигнал фиксации формируется фронтом импульса с

QCC-выхода регистра 19 при воздействии тактовой частоты и соответственно сигналов с прямого или инверсного выходов триггера 9 управления, т.е, каждый из фиксаторов 20 и 21 кодов работает nooseредно в режиме передачи цифрового кода или в режиме фиксации. Эти режимы чередуются с частотой переключения триггера 9 управления. С выходов фиксаторов 20 и 21 кодов цифровые коды поступают на блок 10 индикации.

Использование предлагаемого устройства позволяет регистрировать непрерывное изменение напряженно-деформированного состояния зюмнОЙ кОры ню дюзличйых Гиуби»

НЮН ДЮЭДЮЮЮ ПОЛУЧЮННЮЯ ИНфОДМЮЦИЯ ИС=

ПОЛьДУЮтСЯ ПДи РваЮНИИ ЮЮДЮЧ пО ПРОГНОЮУ ююмлютдясюний, Р тдкжю пди Оцюнкю HIIIIpII=женно-деформированного сОстояния зон в

50 области расположения атомных электростанций, Формула изобретения

Устройство для геоэлектроразведки,содержащее четырехфазный генератор гармонических сигналов, выходы фаз О, 90, 180 и

270 которого соединены соответственно с первой — четвертой выходными клеммами генератора, блок индикации, а также собранные по мостовой схеме два измерительных канала, каждый из которых содержит балансовый трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с селективным усилителем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений за счет их автоматизации при контроле напряженного состояния пород, в его каждый канал введены последовательно соединенные фазовращатель и резисторная матрица, последовательно соединенные фазокорректирующий каскад, фазовый детектор, интегратор, компаратор и регистр последовательных приближений, выход которого подключен к информационным входам первого и второго фиксаторов кодов, причем вход фазокорректирующего каскада соединен с выходом селективного усилителя, вход управления фазового детектора подключен к выходу электронного коммутатора, два сигнальных входа которого подсоединены к первой и второй выходным клеммам генератора, выходы первого и второго фиксаторов кода подключены к двум входам блока индикации, а также соответственно через блок управления резисторной матрицей и цифроаналоговый преобразователь к управляющим входам резисторной матрицы и фазовращатель, начало первичной обмотки балансного трансформатора соединено с первой входной клеммой устройства, средняя точка этой обмотки подключена к первой выходной клемме генератора, а конец через последовательно соединенные резисторную матрицу и фазовращатель подключен к второй входной клемме устройства, третьей и четвертой входными клеммами которого служат соответственно два выхода второго измерительного канала, причем четвертая выходная клемма генератора соединена с четвертой входной клеммой устройства, а также общий для обоих каналов генератор тактовой частоты, выход которого подключен к входу управления регистра последовательных

ПДИбЛИжЮНИй И ПЮРВЫМ ВХОДОМ УПРВВЛЕНИЯ

Двух фИКсвтОДОЮ. КОДЮ1 И TpMITOp упрввле"

НИЯ ДВЮ ЮЫХОДЙ KOTOPOfO СОЮДИНЮНЫ СООт=

РЮТСтРЮННО С ВТОРЫМИ ВХОДВМИ УПРВВЛЕНИЯ первого и второго фиксаторов кода и двумя

1742763

Редактор Н,Рогулич

Составитель В.Попов

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Заказ 2283 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 входами управления блока индикации, один из выходов этого. триггера соединен также с входом управления электронного коммутатора, а выход "Конец преобразования" ре5 гистра последовательных приближений соединен с входом триггера управления и третьими входами управления двух фиксаторов кода.