Способ импульсной индуктивной аэроэлектроразведки в движении

 

Ъ . 1 3о и ь е нес .Ф ч ) p :. ой я ,е j Ф :

Союз Советских

Социалистических

Ресдублик

ОПИСАНЙ- а

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11) 603935

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 22.04.76 (2)) 2350992/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Ф (43) Опублнковано25.04.78,Бюллетень № 15 (51) М. Кл. 01 V 3/10

Государственный квинтет

Совета Инннстров СССР оо делам нзобретеннй и открытнй (53} УДК 550.83 (088.8) (45) Дата опубликования описаиия10.05.78 (72) Авторы изобретения Ф, М,Каменеикий и В. M Тимофеев

Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго О рджони кнд зе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ ИНДУКТИВНОЙ

АЭРОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ В ДВИЖЕНИИ

Изобретение относится к области нндуктивной импульсной электроразведки рудных тел в Земле или других электропроводящнх объектов в различных средах, проводимой в движении, в частности, к аэроэлектроразведке, Известен способ импульсной индуктивной аэроэлектроразведкн в движении.

Прн индуктивной импульсной аэроэлектрораэведке на носителе (самолете, вертолете) укрепляют генераторный контур, в котором возбуждают импульсы тока. В приемном .контуре, который обычно располагают в выпуклой гондоле, буксируемой на кабельтросе, во время генераторных импульсов возникает сигнал первичного поля,.а в пау-. зах между ними — сигнал от вихревых токов в корпусе носителя и от .проводящих оъектов в земле, если таковые оказываются в пределах зоны чувствительности установки (11

Трудность оонаруження этих объектов связана с тем, что сигнал. от ннх намного меньше, сигнала ог вихревых токов в карпу- .25 се носителя, Поэтому последний должен быть хорошо скомпенсиронан.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ импульсной индуктивной аэроэлектроразведки, в котором для компенсации сигнала от вихревых токов в. корпусе носителя во время импульсе. первичного поля возбуждают дополнительный приемник первичного поля, сигнал которого подают навстречу сигналу, поступающему с приемного контура (2), Однако этому способу присущ существенный недостаток: он предполагает неизменным электромагнитное состояние носителя во времени, т.е. способ дает хорошии результат, если переходный пропесс от вихревых токов в Кпппусе носителя после каждого импульса полностью повторяется, сохраняя неизменным амплитуду и. Форм к.

Между тем, реальный носитель состоит иэ многих отдельных металлических частей и агрегатов, имеющих или не имеющих между собой изолирующие прокладки, сое диненных различными способамн (болтовые соединения, клепка). Это ттриводит к тому, 603835 что в процессе движения (полета) происходит хаотические изменения электрических кжлактов между агрегатами носителя, т.е. носитеаь как объект, возбуждаемый электромагиитным полем генераторного контура, 5 хаотичеси изменяет свое состояние, В результате изменяются амплитуда и форма переходного процесса ov вихревых токов B корпусе носителя (этот процесс оТ имгульса

K импульсу не Повторяется) тогда уста — 10 новлениая известным спосо(юм компенсация сигнала от вихревых токов в корцусе носителя для некоторого исходного его состояния . (например, до начала движения) будет произвольным образом нарушаться в процессе >5 движения(полета) .

Возникающая при этом раскомпенсация проявляется на регистрируемой записи сигнала как помеха, которую для кратности принято называть помехой К, Экспериментально установлено, что помеха К имеет выраженный нестациондрный случайный характер. (Иногда на значительных участках эта помеха равна нулю и проявляется только на коротких интервалах, напоминая по форме аномалии 25 от рудных тел (..ложные аномалии). В других случаях помеха К становится очень интенсивной, так что запись на значительных участках вообще нечитаема.

Трудность компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя заключеатся в том, что этот сигнал является двоякопеременным. Он зависит от изменений геометрического положения приемного контура

35 относительно носителя, а также и от изменений контактов между агрегатами носителя, Очевидно, что реализация аналоговой модели, которая ..следила бы не только за изменениями геометрии, но и за изменениями кон4О тактов, представляется весьма затруднительной.

Целью изобретения является повышение точности работ путем компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя неэа45 висимо от изменений геометрического положения его относительно приемного контура и от изменений электрических контактов между агрегатами носителя, Это достигается тем. что в способе импульсной индуктивной аэроэлектроразведки в движении генераторным контуром возбуж. дают импульсы электромагнитного поля сигнал в приемном контуре, стробируют дважды>во время токового импульса и в паузе с задерж 5 кой по времени, относительно конца. импульсе, а сигнал, возникающий в установленном на носителе компенсационном контре стробируют в те же моменты времени, что и curHBJl в tlpIteMHOM контуре смешивают его с сигналом приемного контура во время токового импульса и подают в измерительный канал в противофазе с сигналом приемного контура в паузе, Регулируя амплитуды смешаиыых сигналов, добиваются компенсации влияния носителя, а по появлению сигнала раскомпенсации и его зависимости от времени судят о наличии в Земле проводящих объектов, их размерах и электропроводности, На фиг, 1 схематически изображена уста ковка, размешенная на вертолете, для реа- . лизации предлагаемого способа; на фиг, 2 показана последовательность импульсов тока и связанных с ними сигналов.

На носителе 1 укреплен генераторный контур 2, в котором при помоши генераторного устройства 3 возбуждают импульсы тока чередующейся полярности и полусинусоидальной формы Л ($).3 гондоле 4, буксируемой на кабель-тросе 5, находится приемный контур 6 с предусилителем 7, иа выходе которого под действием названных импульсов тока возникает сигнал в виде напряжения U (Ц, Сигнал Од (Я во время токового импульса представляет собой сигнал первичного поля, так как влиянием носителя и изменений контактов в нем,а также влиянием проводяших объектов в Земле, по сравнению с вкладом от первичного поля можно пренебречь, Сигнал

U (Ц в. паузе представляет сумму сигнала от вихревых токов в корпусе носителя, который зависит и от изменений контактов между агрегатами носителя и от изменений геометрического положения приемного контура относительно носителя, с полезным сигналом от проводяших объектов в Земле, скорость затухания, которого во времени зависит от размеров и. электропроводности объекта, Изменения геометрического положения приемного контура одинаково сказываются на сигнале Ц „(4) во время импульса и в паузе, так как частота колебаний гондолы много ниже частоты повторения импульсов.

Кроме генераторного контура, на носителе установлен компенсационный контур 8, в котором под действием импульсов тока также возникает сигнал в виде напряжения О ®

Этот сигнал отличается err сигнала Цдф) независимостью от изменений геометрическц. го положения приемного контура вследствие того, что компенсационный контур так же, как и генераторный, жестко укреплен на корпусе носителя, Кроме того, вкладом в этот сигнал проводяшего объекта в Земле по. сравнению с вкладом от носителя можно полностью пренебречь, так как этот контур по сравйению с приемным находится гораздо ближе к носителю и дальше от объектов в Земле, 603935

С И®, 0 (a) на входное устройство-смеситепь 9, а затем на измерительное устройство 10, При помощи устройства 9 сигнал О Я) стробируют дважды: в начале, интервала токового импульса Ц (1. ) и в паузе между импульсами в некоторый момент 7--0 (<Ä).

Здесь и далее обозначает текущее время, а С вЂ” время, отсчитываемое, каждый раз от конца предшествующего то»- io кового импульса.

Сигнал 0 (Ф ) стробируют в те же моменты времени g (; ) и Ц (С.), Затем процедуру к ь к ъ стробирования повторяют после токового импульса противопопожнои полярности и т,д, Соответствующая последовательность строб-импульсов показана на фиг, 2.

Сигнапы О, (), („(С. ) и (), (1„ ) смешивают во входном устройстве 9 и подают в противофазе сигналу О „, (;„) на измер . 20 тельное устройство 10.

Дпя того, чтобы описать процесс смешивания и компенсации сигналов, представим их формулами, котооые в общем Ilv и.CUBI отсутствии искомого объекта имеют вид ц (с,)=u„(<+ r (t)), ц (t.) =u .(

0„(С ) = (, (1 P K(t)j, u () 0

30 (2) (4)

"«Оп11 Цп„» Uк, Uêñ исходные значения рассматриваемых сигналов в неко торый момент времени, например, до начала движения:

Г(t ), К (6 ) — функции, описывающие 40

Изменения рассматриваемых сигналов во времени в зависимости от изменений геометрического положения приемного контура относительно носителя и or изменений контактов между агрегатами носителя;

d u Pi — соответствен4о произвольные коэффициенты. и Р зависят от конфигурации носителя и установки в целом, в частности, дпя

50 идеально соосной установки, размеры которой существенно больше размеров носителя, так что можно полагать, что последний находится в однородном возбуждающем поле, очевидно А = P . Однако в общем спу1

Я чае полагаем, эти коэффициенты произвольными, Таким образом, подлежащий компенсации сигнал U > („.) состоит из четырех слагаемых; постоянной составляющей, измене60 ний геометрии (независимо от контактов), 6 изменений контактов (независимо от геометр рии) и двоякопеременного слагаемого, зависящего как от изменений конта кто в, та к и от изменений геометрии одновременно.

Поспедние два слагаемых как раз и составляют помеху К, Главная часть помехи K определяется членом а K (t,), так как из опыта известно, что величина Г (с ) . изменяется обычно в предепах+ (0,02- 0,05).;

Qns получения компенсации по предлагае. мому способу смешаем сигналы Оп (Г ), 0 < (Г ) и Qк (С5), подав их через соответствующие делители. Смешивание ложно производить по разному:

1, Простое смешивание, при котором формируется компенсирующий сигнал вида (t )+x(u („.)-к„u „()), (51 где. К К и К - коэффициенты и в к регулировки. соответствующих напряжений.

В этом случае измеряемый сигнал

"п() " ("и "л(л) -к(и„;-к „о„,) + c(t)(u Ä, - к, u„,) +Кй)(И.Н„,.- P ê ) кГ(ЦК(В)и„.. (Ь)

Очевидно, независимой регулировкой можно установить в результате чего все спагаемые в yoptsyne

6, кроме последнего, будут скомпенсированы, Остаточный (нескомпенсированный) сигнал при отсутствии искомого объекта

0(С„.) =с(.Г(1)КК)0 Ä (8)

Как уже говорилось, этот сигнал составляет незначительную часть помехи К и на его фоне различить полезный сигнал окао зывается гораздо легче, чем в способе, не предусматривающем компенсации помехи К.

2. Смешивание с перемножением, при котором формируется компенсирующий сиг нап другого вида

Ф ц (г )+ ц „(С ) к (о „(с„- )-K „U (t,)) (9)

В этом случае измеряемый сигнал

U (<„) = u „(, ) - u,=(u „„- ê „u„,1

"(п((к к(к.)

+г(t)((u„„-к.U„,)-ко„,(u, - к ц )+

+ к(t)(au„,.-к и„u„

ГИИИ)(Ацп4 К 10 Цк() (10)

Очевидно, также .независимоя регупироькой можно чстановить

603935

Un Ц кз . М

К К к — — — {16 ц к U„„„„„„U„„.„.

М 35 3 а3 (Я) 25 где J и Т вЂ” амплитуда и длительность токового импульса полусинусоидальной формы, соответственно;

5 — эффективные площади генераг, торного и приемного контуров, соответственно;39 и Н вЂ” расстояния от приемного контура до генераторного и до центра шара, соответственно, -7

М -ФП 70 ГН /М, 35

-Ат 7(f К) (т,з, т)=с л к ат(вк)

1+е

"

1С Ò <7t К а (13) d. (Я -,1 ) фун"ция Ч (<<, Г1 /Т) характеризует скорость затухания сигнала с ростом времени Г„, При ALT > 0,1 функции Ч достаточной для практики точностью описывается одной экспонентной с номером K 1, т,е, с точностью ао амплитудного множителя 10 At;

V e {15)

М

Такая зависимость позволяет легко определить показатель с4, например, из отношения функции и ее производной по времени

А 04, М

{16) в результате чего получится полная компенсация и измеряемый сигнал цри отсутствии . искомого объекта. 0 { . ) =О.

Получение компенсации возможно также и при других комбинациях рассмотренных выше сигналов, но это не имеет принципиального значения. Кроме того, описанная 1р комбинация является одной иэ наиболее удобных с точки зрения практической реализации предлагаемого способа.

При появлении проводящего объекта в пределах зоны чувствительности установки, 15 работающей по предлагаемому способу, появится сигнал, зависящий от размеров объекта, его.электропроводности и расстояния "до него

Например, над изомерным ооъектом (в виде шара радиуса й. и проводимости 6 ) сигнал раскомпенсации

При более сложной зависимости (формула 13).показатель oL также может быть определен путем наложения экспериментальной кривой затухания сигнала на теоретические и подбора кривых, совпадающих наилучшим образом.

Показатель d. характеризует суммарное качество выявленного объекта, определяемое его электропроводностью и размерами.

Чем "больше электропроводн сть, тем богаче руда возможного месторождения, а чем больше размеры, тем больше запасы руды, Таким образом, потенциальная промышлен ная ценность обнаруженного объекта тем выше, чем меньше значение показателя А а для определения показателя сА- необходимо изучить зависимость полезного сиг нала от времени задержки

Одним из достоинств способа является возможность построения на его основе многоканальной измерительной аппаратуры для одновременной регистрации сигнала на нескольких задержках Г1, Г, Г3 и т.д„поскольку описанный выше процесс компенсации сигнала U („ ) на какой-либо одной задержке не влияет на значение сигнала на какой-либо другой задержке, Другим достоинством способа является простота его реализации, поскольку в нем вместо создания сложной аналоговой модели носителя, обязанной следить за .хаотическими изменениями состояния носителя, используется сигнал самого носителя.

Кроме того, еще одним достоинством способа является воэможность компенсации сигнала cvr вихревых токов в. корпусе носителя не по одной пространственной составляющей этих токов, как для простоты изложения описано выше, а по двум или трем пространственным составляющим.

Например, для установки, изображенной на фиг, 1, наибольшей интенсивностью обладают горизонтальные вихревые токи в корпусе носителя, компенсация сигнала которых описана выше, а также вертикальные вихревые токи в плоскостях,. перпендикулярных к направлению полета. Для компенсации по следних на носителе дополнительно укрепляют вертикальные генераторный и компенсационный контуры, в вертикальный генераторный контур посылают токовый импульс в конце паузы между импульсами в основном гене аторном контуре, т,е, в то время, когда полезный сигнал практически полностью затухает, стробируют сиг нал. в приемном контуре и s вертикаль ном компенсационном контуре во время токового импульса в вертикальном генераторном контуре, а далее производят операции смешивания и регулировки амплитуд сигна60393Д

8 . лов, аналогичные описанным выше, В результате добиваются более глубокой компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя и их изменений, что обеспечивает возможность регистрации полезного

5 сигнала от объектов меньших размеров и проводимости, <.. либо (что наиболее важно) от крупных промышленных объектов, залегающих на большой глубине.

Исключение влияния переменного электро о сопротивления контактов между агрегатами носителя: позволяет: резко уменьшить количество ложных аномалий и тем самым исключить непроизводительные затраты на их проверку наземными геофизическими и горно-буровыми работами; повысить реальную чувствительность разведки и обнаруживают искомые объекты при большой глубине их залегания, Формула изобретения 20

1. Способ импульсной индуктивной;аэрсэлектроразведки в движении, в котороМ генераторным контуром возбуждают импульсы электромагнитного поля, а сигнал, возникаю-25 щии в приемном контуре, стробируют дважды — во время токового импульса и в паузе . с задержкой по времени относительно конца импульса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности аэроэлектроразведки путем компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя незави« симо от изменений геометрического положения его относительно приемного контура н от изменений электрических контактов между агрегатами носителя, сигнал, возникающий в установленном на носителе компенсационном контуре стробируют в те же моменты времени, что и сигнал в приемном контуре, а затем смешивают его с сигналом

1 приемного контура во время токового импульса, вычитают смещенные сигналы из сигнала приемного контура, измеренного в паузе между токовыми импульсами, и, регулируя амплитуды смешанных сигналов, устанавливают положение компенсации, а по появившемуся сигналу раскомпенсации в процессе съемки и его зависимости от времени задержки судят о наличии в Земле проводящих объектов, их размерах и электропроводности.

2. Способ импульсной индуктивной аэроэлектроразведки по и, 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что сигнал компенсационного контура перемножают с сигналом приемного контура измеренной во время токового импульса, и смешивают его с сигналом приемного контура во время токового импульса.

Источники информации, принятые во вним ани е при экспертизе:

1.Вои кроо A.Я- Ne appr cuph 1о ех рEo>Qlt1 0n The 1ИРОТои 5огре putse eEectl icaK prespecting ьу1елп. Мjhjng

Сору уоогр, 962, Фя48,лИ (o)p 49-62, 2. Гончарский В, H. и др. Технические основы аэроэлектрорааведки. Киев, "Наукова думка", 1969. с, 231-234, 603035

0л й), Vg(t) фиг,г

Составитель Я, Воскобойников

Редактор Е. Скляревская Техред Н. Бабурка Корректор Д. Мельниченко

Заказ 2081/38 Тираж 702 . Подписное

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

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4