Патент ссср 379902

 

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06Л! I.1970 (№ 1414769/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20.IV.1973. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 23Х11.1973

М. Кл. G 01v Зi 10

Комитет по делам изобретений и открытий лри Совете Министров

УДК 550.837(088.8) Авторы изобретения

Ю. В. Аладинскии, Н. В. Алексеев, Л. 3. Бобровников, .

Ю. В. Несынов и В. A. Попов

Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе

СПОСОБ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ

Изобретение относится к способам геоэлектроразведки, основанным на фазовых измерениях параметров электромагнитного поля, а именно к способам компенсационных фазовых измерений.

Известны способы компенсационных фазовых измерений в геоэлектроразведке, в которых компенсация измеряемых фазовых углов производится в измерительных устройствах путем изменения соотношения между начальными фазами опорного и рабочего сигналов.

Однако при использовании известных способов для компенсации в измерительных устройствах устанавливают калиброванные фазовращатели синусоидальных сигналов, которые сложны, имеют малую точность и не стабильны во времени, что обуславливает недостаточную точность фазовых измерений.

Предлагаемый способ позволяет упростить измерительные устройства, повысить точность и разрешающую способность. Достигается это тем, что компенсация измеряемых фазовых углов производится путем изменения соотношения между начальными фазами первых гармоник питающих токов нескольких частот или путем изменения начального сдвига первой гармоники питающего тока при одночастотных измерениях.

Применение этой операции позволяет исключить из известного способа компенсационных измерений основную операцьпо, вносящую погрешность в результаты измерений, — компенсацию фазовых углов путем изменения соотношений между начальными фазами опор5 ного и рабочего сигналов в приемном устройстве.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

При измерении фазовых углов принимаемых

10 из земли сигналов или соотношения между начальными фазами принимаемых пз земли сигналов нескольких частот предлагается компенсировать подлежащие измерению фазовые углы путем изменения фазы управляющих ге15 нератором импульсов. Изменение фазы управляющих генератором импульсов приводит к изменению начальной фазы первой гармоники питающего тока (при одночастотных измерениях) или к изменению соотношения между

20 начальными фазами первых гармоник возбуждающих электромагнитное поле токов (при двухчастотных или трехчастотных измерениях) . Изменение начальной фазы первой гармоники питающего тока производят до

25 тех пор, пока оно не компенсирует фазовые сдвиги, появляющиеся при распространении электромагнитного поля в земле и являющиеся предметом геоэлектрическпх исследований.

При этом измерительные устройства значи30 тельно упрощаются, их роль ограничивается з только указанием момента компенсации, т. е. измерительное устройство становится нульиндикатором фазовых сдвигов.

В регенераторном устройстве возможно применение не обычных фазоврашателей синусоидального напряжения, а импульсных фазовращателей. Известно, что импульсные фазовращатели (например, фантастронного типа) имеют стабильность и точность на один— два порядка выше, чем обычные. Кроме того, в генераторном устройстве имеется гораздо больше возможностей обеспечить высокую стабильность источников питания: можно установить самописец, автоматически регистрирующий изменение фазы управляющих генератором импульсов.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего токовую и измерительную цепи.

На фиг. 1 изображена блок-схема генераторной цепи устройства, на фиг. 2 — блок-схема приемно-измерительной цепи. 1 оковая цепь, или генераторное устройство (фиг. 1), состоит из последовательно соединенных задающего генератора 1; двоичного делптеля частоты 2; двухканального формирователя, каждый из каналов которого содержит соответственно делители частоты 3 и 4 в любое число раз, дифференциаторы 5 и б, импульсные фазовращатели 7 и 8, диоды 9 и 10; сумматора ll; делителя частоты 12 в два раза; блока 18 запуска; инвертора 14 и блока 15 управления импульсным фазовр ащателем.

Измерительное устройство (фиг. 2) состоит из входных клемм lб, усилителей 17 и 18, формирователей 19 и 20, сумматора 21 и нульиндикатора 22, 1 енераторное устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает напряжение заданной частоты jp. Сигнал с задающего генератора 1 поступает на двоичный делитель частоты 2. С выхода двоичного делителя частоты сигнал поступает на входы двух параллельно соединенных каналов формирования, в каждом из которых частота делителя с помощью делителей 8 и 4. Далее сигналы прямоугольной формы поступают на дифференциаторы 5 и б, где они преобразуются в последовательности коротких разнополярных импульсов, соответствующих передним и задним фронтам прямоугольных напряжений. С помощью импульсных фазовращателей 7 и 8 производится задержка этих импульсов на время т) — — var фазовращателем 7 и т —— const фазовращателем 8. Задержанные относительно исходных на время т) и т импульсы положительной полярности поступают через диоды 9 и 10 на два входа сумматора

11. С выхода сумматора 11 на вход двоичного делителя частоты 12 поступает последовательность однополярных импульсов, соответствующая сумме последовательностей импульсов, поступающих на два входа сумматора 11.

Двоичный делитель 12 частоты восстанавливает прямоугольную форму напряжения. Вы379902

Если из суммарного напряжения сформировать прямоугольное, то его спектр легко определяется:

2;. а, = ) U (t) J ((l) =

О

2;. а„= (U, (i) cosшsd(s) =

1 о

2 . /2- — (,", sin () — sin (-,; — q,)" + ""() - "(".")

b„= — ) U (t) sin и()/ d (p)t) =—

60

65 ходное напряжение делителя частоты поступает на вход блока 18 запуска, где оно преобразуется в импульсы достаточной амплитуды и длительности для управления работой инвер5 тора 14. В выходном токе инвертора 14 содержатся составляющие с частотами (), и а,.

На вход lб измерительного устройства поступают из земли сигналы двух частот ж„и (),. С помощью усилителей 17 и 18 выделяют10 ся первые гармоники этих частот, а с помощью формирователей 19 и 20 осуществляется прецизионное преобразование синусоидальных сигналов в последовательность коротких импульсов, а также преобразование одной ча15 стоты в другую. Сигналы равной частоты с фазовым сдвигом один относительно другого поступают на сумматор 21, где фазовый сдвиг преобразуется во временной интервал. Нульиндикатор 22 создает сигнал перестройки для

20 генераторного устройства, поступающий на блок 15 управления импульсным фазовращателем 7. С помощью блока управления время задержки т) — — чаг импульсного фазовращателя 7 изменяется до тех пор, пока сигнал на25 стройки с нуль-индикатора 22 не станет равным нулю. В этот момент берется отсчет фазового угла со шкалы импульсного фазовращателя 7.

Изменяя фазу управляющего генератором

30 импульса, на такую же величину изменяют соотношение между начальными фазовыми сдвигами основных гармоник питающего тока, Действительно, пусть исходный суммарный сигнал записан в виде:

U (/) =- sin p)„t + sin (2)„/+ y,) =

= 2 sis — (ЗвÄi+ в,)J cos — ((+ ю,)) .

Отс)ода, решал уравнение Uz (t) =0, можно

40 найти, что суммарный сигнал может иметь нулевые значения при

3 3 3

6,(— y„

3 )i: — (t)

В

379902 или

n=l

==- 10 . Тогда

18

0,52 2,02 /1

Пример. Пусть

1 а,=; а,=0; а,=

Фог 2

Фиг. 1

2

cos(— q,) + cos ()

-- (. У-" (." Л

Ug (t) = — " + +p А„сов (по /+;.„), 2.;„

3= где А„= / а, + Ь,; tgy„â€”вЂ”

tg;,= — =0,18; р,=10 .

Спектр сформированного напряжения может быть представлен в виде

U,(у) — + А sinn„t+

+ -sin I 2 „t+ + ..

2,94 . Г

18, Отсюда видно, что при изменении фазы ynTi. равляющих импульсов на угол —, соотноше18 ние между начальными фазами основных гармоник в спектре выходного тока генераторного устройства также изменяется на угол —.

18

Применение предлагаемого способа позво10 ляет также проводить компенсационные фазовые измерения при непрерывном движении измерительного устройства.

15 Предмет изобретения

Способ фазовых измерений в геоэлектроразведке, основанный на возбуждении в земле электромагнитного поля токами одной или не20 скольких частот и компенсационных измерениях фазовь1х сдв.rl QB отличающийся тем, что, с целью упрощения измерительных устро."ств, повышения точности и разрешающей способности измерений., изменяют соотноше25 иис между начальными фазами первых гармоник питающих токов до равенства нулю суммарного фазового сдвига между принимаемыми сигналами.