Устройство для измерения угла наклона проекции эллипса поляризации переменного магнитного поля

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24,12.73 (21) 1981084/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (11157 7494 (51) М. Кл, G 01V 3/00

Государственный комитет

Совета Миниотроа СССР оо делам изооретеннй и открытий (53) УДК 550.8. .8 37 (088.8 ) (43) Опубликовано 25,10.77, Бюллетень №3 (45) Дата опубликования описания 25.11.77 (72) Авторы изобретения

А, Н. Гребенюк, Л, Я, Мизюк и В. N. Поджарый

Физико-механический институт АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА

ПРОЕК11ИИ ЗЛЛИПСА ПОЛЯРИЗАИИИ ПЕРЕМЕННОГО

МАГНИТНОГО ПОЛЯ (1), !

Изобретение относится к геоэлектрораз»ведке и может быть использовано при раз» ведке полезных ископаемых.

Известны устройства для измерения угла наклона &проекции эллипса поляризации магнитного поля, основанные на реализации соотношения:

Ч Ье- Ь где Ь1, Ь вЂ” амплитуды, Pg Vg - фазовые углы сигналов на выходе датчиков магнитного поля

Известны дифференциальные коммутационные амплитудные указатели периодического д5 сравнения, содержашие коммутатор, управля мый генератором частоты коммутации, усилитель несушей, квадратор, усилитель огиба»юшей и синхронный выпрямитель, ко второму sxony которого попкпючен генератор часто- 2О ты коммутации (2 ) 1

Однако эти указатели не могут быть не посредственно использованы, для измерения угла наклона проекции эллипса поляризации, 25 так как они позвопяют определять только числитель соотношения (1 )., Известно устройство, содержашее взаим»нэ эртогональные магнитоприемники, выходы которых соединены со входами суммируюшей и вычитаюшей схем, интеграторы и логометр (3), Однако эти устройства имеют недостатоеную чувствительность вследствие значительных погрешностей, обусловленных неиден тичностью каналов обработки входных сигналовв.

Белью изобретения является повышение чувствительности устройства.

Это достигается тем, что устройство снабжено средством периодического сравнения амплитуд сигналов с магнитоприемников, выполненным из последовательно соединеы ных коммутатора, управляемого генератором частоты коммутации, усилителя несушей, квадратора, усилителя огибаюшей и синхронного выпрямителя, второй вход которого подключен к генератору частоты коммутации, и тремя, управляемыми двухпозиционными переключа» телями,-из которых два включены на входах, 577494 а третий-на выходе средства сравнения, при этом один полюс первогб переключателя сов динен с выходом первого магнитоприемника, другой - с выходом суммирующей схемы, один полюс второго переключателя соединен с выходом второго магнитоприемника, друГой - с выходом вычитающей схемы полюса третьего переключателя соединены через ин теграторы со входами логометра, а управляющие цепи переключат.чей подключены черес;.1 делитель частоты к генератору частоты ко) мутации.

На чертеже - структурная схема предла

М, гаемого устройства.

Описываемое устройство содержит два 15 взаимно ортогональных магнитоприемника 1, 2. Выход первого магнитоприемника 1 подключен к первым входам суммирующей 3 и вычитан)шей 4 схем и к первому полюсу управляемого двухпозиционного переключателя 5, 20

Выход второго магнитоприемника 2 подклк>чен ко вторым входам суммирующей 3 и вы читающей 4 схем и к первому полюсу второ го переключателя 6, Выходы суммирующей и вычи тающей схем и оцкпючены соответствен- 25 но ко вторым полюсам переклк>чателей 5,6, выходы которых соединены со входами дифференциального коммутационного указателя

7, состоящего из коммутатора 8, усилителя несущей 9, квадратора 10, усилителя огиба Зо юшей 11, синхронного выпрямителя 12 и генератора частоты коммутации 13. На выходе указателя 7 включен переключатель 14 один полюс которого соединен с интегратором 15, а другой -, с интегратором 16, Вы- 5 ходы интеграторов 15, 16поцкпючены к ногометру 17. 0епи управления переключателей

5,6,14 через делитель частоты 18 подключены к генератору частоты коммутации 13, Устройство работает следующим образом. 4О

Сигналы ЩФ.), «}рИ-), снимаемые с ма. гнитоприемников 1,2, поступают на входы

Из выражений (6), (7) видно> что в выходном напряжении квадратора 10 в один полупериод переключений имеется составляю 55 щая Uqjt}Uz(t) Sin a) t в другой

S составляющая-фЦ-«) ЙЦ >Ф1ир1, 3TH cocTB& ляюшие в соответствующие полуперноды пере ключеннй выделяются усилителем огибающей

11 и подаются на синхронный выпрямитель 6о суммирующей 3 и вычитающей 4 схем, на выходах которых образуются соответственно сумма и разность входных сигналов. Сумма поступает на второй полюс переключателя 5, а разность - на второй полюс переключателя 6. На первые полюса переключателей поступают сигналы непосредственно с выходов магнитоприемников.;

Переключатели 5,6 управляются прямоуголь ° ными импульсами напряжения с частотой переключения А сдвинутыми относительно друг друга на полпериода. В результате этого на выходах переключателей 5,6 в од(ин по лупериод переключения имеются соответственно сумма и разность выходных сигналов маг нитоприемников, а во второй полупериодсигналы непосредственно с магнитоприемников, Коммутатор 8 указателя 7 попеременно с частотой коммутацииСО >И подает на вход усилителя несущей 9 в один полупе риод переключений сумму и разность, а во второй полупернод - выходные сигналы магнитоприемников..

Выходное напряжение квадратора 10 в один полупериод можно представить в виде:

» в(>)=">1(Ф>)+ »г(>)1>ЮЩ(>)-»>(>))>(>)) (>) а во второй« >(8 Ю!(Ч F(t}+Up(t} Г (<}) (3) где: К> - коэффициен)т передачи предшест вуюших каскадов, включая квадрат о>>, 1

F(t) >F (t) — коммутирующие функции, управляющие работой коммутатора.

8, (+) = » I +l>+ > . (4)

7 () = hain(t+ ot) > . (5) где:hsing}>t-. единичная функцйя Хевисайда от ЬМ 63@t

После подстановки (4), (5) в (2), (3) н соответствуюшнх преобразований, выражения (2), (3) приводят к виду:

12. Выходное напряжение указателя 7 в один полупериод переключений имеет вид:

«}(((>((t} «К 0,(Ц «lz(}, (8) а в другой;

uÄÄ(t } «Кр(«(1(ц -«J (+}3 (9) где: K> — коэффициент передачи предшест вующих каскадов, включая указатель.

577494

Напряжения с выхода указателя с помощью переключателя 14, работающего синхронно с переключателями 5,6, передаются на интеграторы 15, 16 соответственно, где производит ся их усреднение. Выходные напряжения интеграторов можно представить в виде:

U< к y") U<(tl Ug(tlat, (10)

u„-К J(v, (+)- v, (t))a<, (11)

О

lO где К и К вЂ” коэффициенты передачи,Напряжения (10), (11) поступают на л(» гометр 17, показания .которого lt соответ ствуют выражению: и (+) ° u (g)

ЯЛОВА ц (,) (12) 1s

Напряжениями(1), 0 (Ц можно представить в виде: ц! И) - $ (). Ь), (13)

И,lt)=S (t)+f (t), (14) где:8Щ S g)- сигналы, наводимые в мвгнитоприемниках естественным переменным магнитным полем, представляющие гармонические сигналы, случайно модулированные по 2s амплитуде и фазе:

Ь|() = co$ (ddt +Ч ) g

2с0$(шФ + Pg )

4 фт )>();-собственные шумы устройства. 30

Подставив значения формул (13), (14), в формулу (12), учитывая, что.полезные сигналы и шумы взаимно некоррелированы, и считая мвгнитоприемники идентичными, получим окончательно:

2SlS соз (ц(, — cq )

S — У а

Полученное выражение пропорционально тангенсу удвоенного угла наклона проекции эллипса поляризации естественного перемен-40 ного магнитного поля.

Предлагаемое устройство позволяет исключить погрешности, обусловленные неидентичностью характеристик канапов обработки входных сигналов известных устройств, повышает

l5 чувствительность и точность измерений, Формула изобретения

Устройство для измерения угла наклона проекции эллипса поляризации переменного магнитного псая, содержащее взаимноортогоюальные магнитоприемники, выходы которых соединены со входами суммирующей и вычьтающей схем, интеграторы и логометр, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью по,вышения чувствительности, оно снабжено средством периодического сравнения ампли7уд сигналов с магнитоприемников, выполненным из последовательно соединенных коммутатора, управляемого генератором частоты коммутации, усилителя несущей, квадрвтора, усилителя огибающей и синхронного выпрямителя, второй вход которого подключен к генератору частоты коммутации, и тремя управляемыми двухпозиционными переключателями, из которых два включены на входах, а третий нв выходе средства сравнения, при этом один полюс первого переключателя соединен с выходом первого магнитоприемника, другой — с выходом суммирующей схемы, один полюс второго переключателя соединен с выходом второго магнитоприемникв, другойс выходом вычнтаюшей схемы, полюса третьего переключателя соединены через интеграторы со входами логометрв, а управляющие цепи переключателей подключены через дели-! тель частоты к генератору частоты коммутации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Звборовский A. И. Переменные электромагнитные поля в электроразведке, М., МГУ, 1 960.

2, Скрипник Ю. А. Коммутационные методы исключения угловых погрешностей фазовых указателей, М., Наука", Сибирское отделение, Новосибирск,М 4, 1967, с, 81.

3. Мезенцева А. Д. Об измерении угла наклона проекции эллипса поляризации, сб, "Геофизическая аппаратура, вып. 41, Недра, J1„1969, с. 68-70.

577494

Составитель В, Фетина

Техред М. Кепемеш

Корректор С. Гарасиняк

Редактор М. Рогова

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 4279/9 Тираж 717 П одпис ное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб„д. 4/5