Устройство для геоэлектроразведки

 

828I5I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.02.79 (21) 2723216/18-25 с присоединением заявки № (51) M. Кл.

G 0IV 3/02 (53) УДК 550.837 (088.8) (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Д. Ефимов и М. В. Семенов

Научно-производственное об ьединение «Геофизика» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

ГосУдарственный комитет (23) Приоритет 10.02.78

Изобретение относится к геоэлектроразведке с использованием нестационарных электрических и магнитных полей с дистанционным управлением по изучаемому полю.

Оно предназначено для измерителей мето- 5 дов вызванной поляризации, переходных процессов и заряда при проведении площадных поисковых раоот с двумя-тремя комплектами измерителей параллельно при одной генераторной группе. 10

Известно устройство для автономной синхроиизации принимаемых сигналов, применяемое в современной системе телевизионного вещания и содержащее передающую часть, состоящую из передающей камеры, 15 телевизионного канала, блока разверток передающей трубки, синхрогенератора, радиопередатчика, передающей антенны, и приемную часть, включающую приемную антенну, блок высокой частоты, видеоусилитель, блок звукового сопровождения, блок синхронизации, блок разверток и кинескоп (1).

Недостаток этого устройства заключается в необходимости формирования сравнительно коротких синхронизирующих импульсов, что повышает требования к частотной характеристике информационного канала, в частности геоэлектрического разреза, т. е. условия приема синхронизирую- 30 щих импульсов в различных точках земной поверхности различны и зависят от проводимости горных пород. Кроме того, наличие синхронизирующих импульсов приводит к искажениям наблюдаемых сигналов и отрицательно сказывается на точности измерений.

Известно устройство с дистанционным управлением (автоспнхронизацией), содержащее генератор, измеритель, генераторный контур, приемную рамку и блок беспроводной синхронизации (автосинхронизации) (2). Генератор устройства вырабатывает в нагрузке однополярные периодические токовые импульсы, которые не содержат синхроимпульсов. Синхронизация основана на выделении моментов выключения тока из принимаемого сигнала с помощью блока автосинхронизации.

Однако такое устройство непригодно для раоот методом вызванной поляризации и заряда н имеет низкую точность измерений, характерную для однополярного режима.

Известно автономное устройство для геоэлсктроразведкн с использованием нестацнонарных электрических полей, состоящее из генератора прямоугольных импульсов тока (без синхроимпульсов), питающих и приемных электродов и приемного устрой828151 к ошибкам и снижает достоверность измерений.

Известна также аппаратура для геоэлектроразведки с использованием нестацио- 15 парных электрических полей, состоящая из генератора импульсов тока (без синхроимпульсов), датчиков первичного и вторичного поля и автономного приемного устройства, содержащего усилитель с переключаемой <0 чувствительностью, времязадающий блок и стробирующий измеритель (4). Лвтономное приемное устройство исследует заранее известную информацию о сигнале передатчика путем программирования работы систе- 25 мы синхронизации времязадающего блока.

Однако такая аппаратура имеет ограниченное число операций, в частности она непригодна для работ методами переходных процессов и заряда с измерением как элек- 00 трического, так и магнитного поля. Прп исследовании неустановившпхся полей в указанных методах необходим автоматический учет знака вторичного поля, так как данный знак может не совпадать со знаком З5 вызвавшего его первичного поля. В этой аппаратуре такого учета нет, поскольку измеряемые сигналы вторичных полей всегда сдного знака с первичным полем. Кроме того, применение этой аппаратуры ограни- 40 чено из-за ограниченности ширины временного окна, в течение которого работает система автоматической подстройки фазы, связанная с наличием в измерителе кварцевых часов. За счет неодинаковости частот 45 измерителя и генератора происходит набег фазы, приводящий к срыву синхронизации, причем коррекция фазы синхронизирующей системы возможна только рядом с генератором (по кабелю). Лналогичная коррек- 50 ция необходима всякий раз при сбоях в работе и при включении генератора. Все это снижает производительность труда, так как требует периодического возвращения

55 ства, содержащего усилитель с переключаемой чувствительностью и измеритель (3).

Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно может работать только в режиме однополярных зарядок, а следовательно, не обеспечивает высокой точности измерений. Кроме того, при работе с устройством оператор отличает пропускание тока от паузы субъективно по степени флуктуации стрелки регистрирующего прибора, их длительности и т. д. Это приводит оператора с профиля наблюдений в точку нахождения генератора.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для этого в устройстве для геоэлектроразведки, содержащем генераторную часть, имеющую блок управляющих импульсов и инвертор, включенный между источником тока и датчиком поля, приемно-измерительную часть, состоящую из приемного датчика, соединенного с приемным устройством, содержащим переключатель рода работы, связанный с входом стробирующего измерителя и усилителем, подключенным к выпрямителю, а также времязадающего блока, 5 соединенного с вторым входом стробирующего измерителя, в генераторной части между блоком управляющих импульсов и пнвертором включен блок пропуска серии импульсов, а в приемном устройстве между

0 выходом выпрямителя и входом времязадающего блока расположен детектор пропуска серии импульсов. Блок пропуска серии импульсов содержит четыре последовательно соединенных триггера, выходы которых нагружены четырехвходовой схемой

И вЂ” HE, выход последней через схему HE связан с одним из входов двухвходовой схемы И вЂ” НЕ, другой вход которой вместе с входом первого триггера является входами, а выход — выходом блока пропусков серии импульсов. Детектор пропуска серии импульсов содержит две параллельно включенные цепи, первая из которых включает последовательно соединенные схему НЕ, двухвходовую схему И вЂ” НЕ и одновибратор, а вторая — последовательно включенные двухвходовую схему И†HE и одновибратор, оба одновибратора нагружены двухвходовой схемой И†HE, связанной со схемой НЕ, выход которой служит выходом детектора пропуска серии импульсов, выход одновибратора второй цепи подключен к третьей цепи, состоящей из схемы НЕ, пересчетной декады, дешифратора и одновибратора, подсоединенного выходом к второму входу двухвходовой схемы И вЂ” НЕ первой цепи и второму входу двухвходовой схемы И вЂ” HE второй цепи, причем управляющий вход пересчетной декады соединен с выходом детектора пропуска серии импульсов.

На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема генсраторной части устройства; на фиг. 3 — структурная схема приемнопзмеритсльпой части с развернутым изображением блока автономной синхронизации; на фиг. 4 — эпюры напряжения в датчике первичного поля; на фиг. 5 — эпюры напряжения на выходе выпрямителя; на фиг. 6 — импульсы напряжения на входе схемы И вЂ” HE; на фиг. 7 и 8 — импульсы напряжения на выходах одновибраторов; на фиг. 9 — импульсы напряжения на выходе схемы И вЂ” HE; на фиг. 10 — импульсы напряжения на выходе схемы НЕ; на фиг. 11 — 15 — импульсы напряжения на входе пересчетной декады и дешифратора; на фиг. 16 — импульс напряжения, отключающий входы одновибраторов; на фиг. 17— тактовые импульсы времязадающего блока; на фиг. 18 и 19 — последовательности импульсов на выходе делителей частоты и дешифратора, поясняющие работу блока автономной синхронизации.

828151

Предлагаемое устройство содержит генераторную часть 1, состоящую из блока 2 управляющих импульсов, к выходам которого подключен блок 3 пропуска серии импульсов, выход последнего связан с одним из входов инвертора 4, другой вход инвертора — с источником тока 5, а выход — с датчиком 6 первичного поля в виде заземленной линии или незаземленной петли.

Приемно-измерительная часть имеет приемный датчик 7 вторичного магнитного поля с предусилителем 8 и датчик 9 электрического поля, выходы которых через переключатель 10 рода работы соединены с входами приемного устройства 11. Выход этого переключателя через последовательно соединенные усилитель 12 с регулируемым коэффициентом усиления, выпрямитель 13, детектор 14 пропуска серии импульсов и времязадающий блок 15 подключен к управляющему входу стробирующего измерителя 16. Сигнальный вход измерителя соединен с выходом переключателя (фиг. 1).

Генераторная часть состоит из блока 2 управляющих импульсов, один из выходов последнего связан с входом блока 3 пропуска серии импульсов, являющимся входом последовательно соединенных пересчетных ячеек (триггеров) 17 — 20. Выходы этих ячеек соединены с входами логической схемы

И вЂ” НЕ 21, выход которой через логическую схему НЕ 22 — с первым входом схемы

И вЂ” HE 23, а второй вход — с другим выходом блока 2. При этом выход схемы 23 подсоединен с входом инвертора 4 (фиг. 2).

Приемно-измерительная часть (фиг. 3) содержит датчик 7 вторичного магнитного поля с предусилителем 8 и датчик 9 электрического поля, выходы которых через переключатель 10 соединены с приемным устройством 11, Выход этого переключателя через последовательно соединенные усилитель 12 с регулируемыми коэффициентом усиления, выпрямитель 13, детектор 14 и времязадающий блок 15 подключен к управляющим входам стробирующего измерителя 16. Сигнальный вход измерителя соединен с выходом переключателя. Выход выпрямителя 13 через последовательно соединенные схему НЕ 24, схему И вЂ” НЕ 25, одновибратор 26, схему И вЂ” НЕ 27 и схему

НЕ 28 связан с входом времязадающего блока 15 и через последовательно соединенные схему И вЂ” НЕ 29 и одновибратор 30— с вторым входом схемы И вЂ” НЕ 27. Причем выход одповибратора 30 через последовательно соединенные схему НЕ 31, пересчетную декаду 32, дешифратор 33 и одновибратор 34 подключен к вторым входам схем

И вЂ” НЕ 29 и 25, а выход схемы HE 28— к второму входу пересчетной декады 32 (фиг. 3).

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 вырабатывает последовательность однополярных прямоугольных импульсов длительностью Т,, с паузами Т„и скважностью, равной двум. Эти импульсы поступают на вход делителя частоты, состоящего из четырех ячеек 17 — 20, каждая из которых делит частоту следования на две части. Затем с помощью логических схем

И вЂ” НЕ 21 и 23 формируется пропуск серии управляющих импульсов, поступающих с другого выхода блока 2. В данном случае длительность пропуска равна Т,р — — (Т„+ Т ) и наступает в течение каждого восьмого периода. Серия импульсов с пропуском управляет работой тиристорного инвертора

4, питающегося от источника тока 5 и вырабатывающего в датчике б мощные токовые импульсы (фиг. 4). В зависимости от принятой методики исследований датчик первичного поля может быть представлен либо заземленной линией, либо незаземленной петлей, либо их комбинацией (например, заземленная полупетля).

Неустановившиеся электромагнитные поля изучаются с помощью датчиков магнитного 7 или электрического 9 полей. Сигнал с выхода одного или другого датчика через переключатель 10 поступает на сигнальный вход стробирующего измерителя 16 и на вход усилителя 12 с регулируемым в зависимости от уровней этого сигнала коэффициентом усиления. Амплитуда сигнала на выходе усилителя должна быть не менее

ЗВ. Затем усиленный сигнал проходит на выпрямитель 13, напряжение на выходе которого имеет форму прямоугольных импульсов положительной полярности (фиг. 5), если в детекторе 14 используются микросхемы положительной логики.

Далее импульсы направляются по двум каналам.

В первой цепи импульсы, инвертированные с помощью схемы НЕ 24 (фиг. 6), подаются на один из входов схемы И вЂ” НЕ 25, выходным напряжением которой запускается одновибратор 26. Последний срабатывает от положительных фронтов и имеет так называемое «мертвое» время, задаваемое

= 0,9 (Т„+ Т ) = 1,8Та- В течение этого времени одновиоратор 26 нечувствителен к поступающим на его вход сигналам обеих полярностей.

Во второй цепи неинвертированные импульсы проходят через аналогичные первому каналу схему И вЂ” HE 29 и одновибратор

30, имеющий такую же длительность регенерации. Формы напряжений на выходах одновибраторов 26 и 30.показаны на фиг. 7 и фиг. 8. С выходов одновибраторов неинвертированные импульсы поступают на два входа схемы И вЂ” НЕ 27, напряжение на выходе которой показано на фиг. 9. Срез получаемого импульса точно соответствует фронту положительного импульса первичного поля, и "чинающего каждый 9, 17, 25

828151

65 и т. д. период токовых импульсов (фиг. 4), что ва кно для автоматического определения знака измеряемого вторичного поля.

Получаемый сигнал после инвертирования с помощью схемы НЕ 28 подается на вход стандартного времязадающего блока

15. Поступающий сигнал осуществляет

«Запрет» тактовых импульсов, вырабатываемых задающим генератором этого блока (фиг. 17) . Последовательность тактовых импульсов с пропуском посредством блока делителей частоты и дешифраторов (не показаны) превращается в две, сдвинутые друг относительно друга на половину своего периода следования, серии коротких положительных импульсов (фиг. 18 и 19) .

По времени эти импульсы соответствуют заданному оператором времени стробнрования, т. е. они поступают спустя определенное время после начала или конца импульса первичного поля. При измерениях измерителем 1б мгновенных значений неустановившегося электромагнитного поля возможны два режима: во время пропускания токовых импульсов и в паузах между ними (на фиг. 4 показан второй режим). Указанные серии импульсов поступают на управляющие входы стробирующего измерителя для обработки измеряемых сигналов с последующим накоплением с помощью стандартного дифференциального накопителя (не показан). На фиг. 4 дана операция стробирования в паузах после положительного и отрицательного токовых импульсов 9 периода.

Ключи дифференциального накопителя стробирующсго измерителя 1б работают так, что строб-импульсы сигнала, соответствующие импульсам тока положительной полярности, поступают на один вход вычитающего устройства (ие показан), а стробимпульсы, соответствующие импульсам тока отрицательной полярности, поступают на другой вход такого устройства. Поскольку при двухполярном возбуждении строб-имп; льсы в соседних паузах имеют противоположные знаки, то на выходе дифференциального накопителя образустся постоянное напряжение, соответствующее удвоенной амплитуде неустановившегося сигнала на заданном времени регистрации.

Режим работы генераторной части задан так, что после пропуска первым следует токовый импульс определенной полярности, например положительный (фиг. 4, 9, 17, 25 и т. д. периоды), а выходным импульсом детектора 14 осуществляется «Сброс», т. е. перевод триггеров времязадающего блока

15 в одно и то же исходное состояние, например «1».

Таким образом, через каждые 8 периодо)з следования в устройстве происходит подстройка фазы по моменту окончания пропуска, выявляемому детектором пропуска. Поскольку начальные фазы серий им10

60 пульсов, управляющих стробированием, оказь|ваются жестко привязанными к окончанию пропуска, или к токовому импульсу о. ределенной полярности, то устройство наде>кио фиксирует знак измеряемых вторичиь! х иоле!!.

Формируемые одиовибраторами 2б и 30 импульсы имеют малую скважность для уменьшения вероятности ложных срабатываний устройства от помех, амплитуда последних превышает пороговое напряжение срабатывания. Однако в течение пропуска входы указанных одновибраторов сравнительно долгое время остаются незащищенными от действия помех. Д.!я исключения этого их входы отключаются автоматически от остальной схемы на время пропуска запрещающим сигналом, формируемым с помощью схемы HE 31, пересчетной декады 32, дешифратора 33 и одновибратора 34.

Напряжение с выхода одновибратора 30 инвертируется с помощью схемы HE 31 и подается на вход пересчетной декады 32, а затем иа дешифратор 33, задачей которых является выделение импульса, предшествующего пропуску (фиг. 10 — 15). Причем импульсом с выхода детектора 14 все триггеры пересчетной декады 32 переводятся в состояние «1». Поло:кительный перепад напряжения, выделенного в результате дешифрирования импульса (фиг. 15), запускает одновибратор 34, вырабатывающий импульс с заданной длительностью

=-0,9 (6TÄ â€” T ) . Этот импульс (фиг. 16) подается на вторые входы схем И вЂ” НЕ 25 и 29. Во время его действия входы одновиоратора оказываются автоматически отключенными от воздействия IIQ цепи запуска.

Работоспособность предлагаемого устройства не изменяется, если вместо разнополяриого режима возбуждения используют однополярный или вместо датчика электрического поля на входе измерителя подключают датчик магнитного поля. Это устройство позволяет расширить круг решаемых с одной аппаратурой задач, а также повысить точность и надежность измерений электромагнитных параметров за счет учета знака измеряемых полей.

Одновременно повышается про!.зво,:.тельность работ, так как возможность провести измерение на точке наблюдения сразу тремя методами с. одним и тем же комплектом аппаратуры позволяет ускорить измерения за счет отказа от трехкратного прохождения профиля с псремещеьп!ем датчиков измеряемого поля от точки к точке профиля, что наблюдается при исследовании с тремя разными комплектами àïïàратуры.

Формула изобретения

1. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее генераторную часть, имеющую блок управляющих импульсов и инвертор, 828151

10 включенный между источником тока и датчиком поля, приемно-измерительную часть, состоящую из приемного датчика, соединенного с приемным устройством, содержащим переключатель рода работы, связанный с входом стробирующего измерителя и усилителем, подключенным к выпрямителю, а также времязадающего блока, соединенного с вторым входом стробирующего измерителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в генераторной части между блоком управляющих импульсов и инвертором включен блок пропуска серии импульсов, а в приемном устройстве между выходом выпрямителя и входом времязадающего блока расположен детектор пропуска серии импульсов.

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ющеес я тем, что блок пропуска серии импульсов содержит четыре последовательно соединенных триггера, выходы которых нагружены четырехвходовой схемой И вЂ” НЕ, выход последней через схему НЕ связан с одним из входов двухвходовой схемы И вЂ” НЕ, другой вход которой вместе с входом первого триггера является входами, а выход — выходом блока пропусков серии импульсов.

3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щеес я тем, что детектор пропуска серии импульсов содержит две параллельно включенные цепи, первая из которых включает последовательно соединенные схему НЕ, двухвходовую схему И вЂ” НЕ и одновибратор, а вто5 рая имеет последовательно включенные двухвходовую схему И вЂ” НЕ и одновибратор, оба одновибратора нагружены двухвходовой схемой И вЂ” НЕ, связанной со схемой НЕ, выход которой служит выходом

10 детектора пропуска серии импульсов, выход одновибратора второй цепи подключен к третьей цепи, состоящей из схемы НЕ, пересчетной декады, дешифратора и одновибратора, подсоединенного выходом к вто1б рому входу двухвходовой схемы И вЂ” НЕ первой цепи и второму входу двухвходовой схемы И вЂ” НЕ второй цепи, причем управляющий вход пересчетной декады соединен с выходом детектора пропуска серии импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Казик М. Л. Основы телевидения.—

М.: Высшая школа, 1973, с. 60 — 61, 91 — 92.

2. Авторское свидетельство СССР № 356614, кл. G 01V 3/00, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 303610, кл. G 01V 3/02, 1972.

4. Техническое описание аппаратуры

Зо «Хантек МК-III», Канада (прототип).

828151

1н, !.! !

I!

Az 1/

Фиг. Т

@а /.т

1Ъа Id

Ж!! !

Фа /б

Дг./7 дЪг. Ю

@а У

Составитель Л. Воскобойников

Техред И. Заболотнова

Корректоры: Е. Осипова и А. Степанова

Редактор М. Стрельникова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 742/15 Изд. № 317 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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