Способ возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке и устройство для его осуществления

 

1. Способ возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке токами двух частот с помощью генератора, работающего в режиме переключения, в котором поддерживают постоянным соотношение между первыми гармониками возбуждающих токов, отличающийся тем, что, с целью стабилизации параметров электромагнитного поля, формирование тока нагрузки производят из iiepnuMHoro источника тока синусоидальной формы основной частоты сети fe с низкой частоты fц, которая ниже f.в 2 или большее числораз и частотой заполнения 2 f^.2, Устройство для возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке по п.1, включающее согласующий трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен симисторный коммутир^тоще-вьшрямительный блок, , ч выход которой через цепь управления соединен со схемой управления, о тличающееся тем, что, с целью стабилизации параметров электромагнитного поля, схема управления содержит'задающий генератор низкой частоты, выход которого подключен к триггеру, нагруженному на вход первой схемы совпадения, к вторым входам ко~ торой подключен через инвертор ждущий мультивибратор, инвертированные выходы первой схемы сбвпадений подключены к первьм входам второй схемы совпадений, к вторьм входам которой подключены инвертированные выходы Щ1УЩИХ мультивибраторов, BX'OALI которых через триггер соединены с выходом блока отметки перехода сигнала через нулевое значение, при этом инвертированные выходы второй схемы совпадений соединены с входами усилителей мощности, согласованньми со схемой управления симисторного коммутирующе-выпрямительного блока через импульсные трансформаторы.а ?(Л00 Од•^ ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„837217

А1 (1)5 С 01 V 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ мых.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2907030/25 ,.(22) 26.02.80 (46) 23,07.91. Бюл. h» 27 (71) Восточно-сибирский научноисследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (72) В.П.Ткачук и П.В.Ткачук (53) 550.837 (088.8) (56) Бобровников Л.Б. и др. Электроразведочная аппаратура и оборудование. И.: Недра, 1979, с.57.

Основы амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации. Мельников А,П, и др., Якутск, Якутское книжное издательство, 1974, с.99-123. (54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОИАГНИТНОГО ПОЛЯ В IT.ÎÝËÅKÒÐÎÐÀÇÂÅÄKE

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке токами двух частот с помощью генератора, работающего в режиме переключения, в котором поддерживают постоянным соотношение между первыми гармониками возбуждающих токов, отличающийся тем, что, с целью стабилизации параметров электромагнитного поля, формирование тока нагрузки производят из первичного источника тока синусо щальной формы основной частоты

=ети fo с низкой частоты fg, котоИзобретение относится к области геоэлектроразведки полезных ископае рая ниже f в 2 или большее число

О раз и частотой заполнения 2

2, Устройство для возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке по п.1, включающее согласующий трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен симисторный коммутирующе-выпрямительный блок, выход которой через цепь управления соединен со схемой управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации параметров электромагнитного поля, схема управления содержит задающий генератор низкой частоты, выход которого подключен к триггеру, нагруженному на вход первой схемы совпадения, к вторым входам ко» торой подключен через инвертор ждущий мультивибратор, инвертированные С выходы первой схемы совпадений подключены к первьи входам второй схемы совпадений к вторым входам Об которой подключены инвертированные выходы ждущих мультивибраторов, входы которых через триггер соединены с выходом блока отметки перехода сиг" нала через нулевое значени4, при этом инвертированные выходы второй схемы совпадений соединены с входами. усилителей мощности, согласованными со схемой управления симисторного коммутирующе-выпрямительного блока через импульсные трансформаторы.

Известен способ возбуждения электромагнитного поля при проведении амплитудно-фазовых исследований, при

837217

35 -времени задержки импульсов сохраняют постоянство амплитуд первых гармоник f|, и F С этой целью в схему инвертора введен специальный котором изменение тока в нагрузке

1 происходит по синусоидальному закону при пйротно-импульсной модуляции.

При многочастотных параллельных ампли5 тудно-фазовых исследованиях электромагнитное поле возбуждается током прямоугольной формы ао значительным числом переключений полярности за период. 10

При таком способе возбуждения электромагнитного поля кроме основных частот воспроизводится очень широкий и переменный спектр высших гармоник, которые приходится подавлять как на выходе возбудителя поля, так и в измерительных устройствах,что приводит к дополнительным погрешностям в измерениях, к усложнению как способа, так и устройства для его реа— лизации, Кроме того, при широтноимпульсной модуляции коэффициент использования первичного источника тока (бензоэлектрического агрегата с генератором постоянного тока), до- 25 вольно низкий, поскольку он последовательно переключается с нагрузки на балласт.

Известен способ возбуждения поля при геоэлектроразведке независимыми токами прямоугольной формы двух частот с помощью генератора, работаю— щего в режиме переключения. В этом способе, с целью стабилизации структуры электромагнитного поля, поддерживают постоянным отношение между первыми гармониками возбуждающих электромагнитное поле токов путем изменения фазы управляющих генератором импульсов с помощью двухчастотно4О го генераторного устройства, где напряжение основной частоты, генерируемое высокостабильным генератором,делится с помощью двоичного д ителя частоты в необходмое чис- 45 ло раз. Выходной сигнал верхней частоты f делителя частоты поступает на формирующе-задерживающую схему, где происходит задержка импульсов на время . Сигналы нижней частоты

f > и верхней f> с делителей частоты поступают на схему совпадений, которая управляет блоками запуска тиристорного инвертора, выходной ток которого питает нагрузку. Изменением

55 анализатор, включающий в себя два избирательных усилителя, настроенных на частоты f @ и f и разностH ную схему, которая вырабатывает сигнал ошибки, регулирующий формирующе-задерживающую схему. Под действием этого сигнала происходит изменение времени задержки таким образом, чтобы соотношение между амплитудами первых гармоник тока верхней fg и нижней f1, частот за счет изменения задержки в фантастроне поддерживалось постоянным.

Основными недостатками известного. способа является то, что формирование основных частот f и f npo6 изводится из серии разнополярных прямоугольных импульсов. причем для вы-полнения условия равенства отношения амплитуд частот fö и f длительность этих импульсов меняется, т.е. производится широтно-импульсная модуляция, которая является причиной низкого коэффициента использования первичного источника тока.

Таким образом, известный способ возбуждения является сложным, характеризуется наличием погрешностей в измерениях. Устройство для осуществления этого способа является недостаточно мобильным, громоздкич, имеет большой вес.

Цель изобретения — стабилизация параметров электромагнитного поля, и тем самым повышение надежности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке токами двух частот с помощью генератора, работающего в pezame переключения, в котором поддерживают постоянным соотношение между первыми гармониками, возбуждающих токов, формирование тока нагрузки производят из первичного источника тока синусоидальной формы основной частоты сети с низкой частотой f которая ниже fо в 2 или большее число раз и с частотой заполнения 2fo. При этом соотношение между амплитудами токов первых гармоник

f всегда будет постоянньи, длительность и величина амплитуды полупериода f всегда будет кратна целоМ му числу. и величине амплитуды полупериодов основнок частоты сети, 37217 6

5 8

Устройство для осуществления способа, содержащее согласующий трансформатор, к вторичной цепи которого включен семисторный коммутирующевыпрямительный блок, цепь управления которого нагружена схемой управления, содержащий задающий генератор низкой частоты, выход которого подключен к триггеру, нагруженному на вход пер= вой схемы совпадения, к вторым входам которой подключен через иивертор ждущий мультивибратор, инвертированные выходы первой схемы совпадения подключены к первым входам второй схемы совпадения, к вторым входам которой подключены инвертированные выходы ждущих мультивибраторов> входы которых через триггер соединены с выходом блока отметки перехода сигнала через нулевое положение, при этом инвертированные выходы второй схемы совпадения соединены со входами усилителей мощности, согласованными со схемой управления семисторного коммутирующе-выпрямительного блока через импульсные трансформаторы.

Для реализации способа можно использовать бензоэлектрические агрегаты переменного тока (при полевой геоэлектрической разведке методом сопротивлений, либо методом вызванной поляризации), которые при одинаковой мощности с машинами постоянного тока имеют меньший вес и надежнее коммутируются, или электростанции буровых установок при межскважинных и наземно-скважинных исследованиях.

На фиг.1 изображены эпюры напряжений в различных точках схемы и на нагрузке (с левой стороны графика указан номер блока, на выходе которого замерено напряжение); фиг.2— блок-схема устройства;

Согласно данному способу, соотношение между первыми гармониками, возбуждающими электромагнитное поле токов, поддерживается автоматически постоянным, поскольку формирование электромагнитных сигналов производится симисторным выпрямительно-коммутирующим устройством из токов синусоидальной формы (частоты сети—

Ер )» с частотой Г 1 которая ниже

f в 2 или большее число раз, вплоть до постоянного тока, т.е. произво« дится формирование электрических сиг иалов низкой частоты Йн из основной

35 частоты сети fz с частотой заполнения равной 2 f которая и является в данном случае верхней частотой f (см.фиг.i).

Поскольку формирование йолупериода f 11 происходит из полупериода

Е и всегда равно целому количеству полупериодов Га » т.е. как и 2и состоит из полупериодов а полупериод f1 содержит N 2f полупериодов частоты сети f, где N — коэффициент понижения частоты сети f0 а то соотношение амплитуд первых гармоник f>/f> всегда будет автоматически поддержйваться постоянным независимо от различных условий с одновременным снижением в токе нагрузки высших гармоник, т.е. отпадает необходиI мость в следящей и регулирующей системах.

Это позволяет стабилизировать структуру электромагнитного поля, снизить количество высших гармоник и исключить ошибки, вносимые следящей и регулирующей системами.

Способ может быть реализован генераторным устройством, изображенным на фиг.2; которое состоит из согласующего трансформатора 1, симисторного коммутирующе-выпрямительного блока (симисторы 2 и 3) и схемы управления симисторами. Последняя, в свою очередь, состоит из генератора низкой частоты 4 частоты 2f<»триггера 5, ждущего мультивибратора 6 и инвертора 7 первых схем совпадения 8 и 9 инверторов 10 и 11, вторых схем совпадения 12, 13 — 15, инверторов 16—

19» усилителей мощности 20 и 21, импульсных трансформаторов 22 и 23,i блок отметки перехода гармонического сигнала через нуль 24, триггер 25, двух ждущих мультивибраторов 26 и 27 инверторов 28 и 29, Устройство работает следующим образом.

Напряжение основной частоты f о (например 50 гц) поступает на вход согласующего трансформатора 1, на выходе которого через симисторы вклочена нагрузка R<,питаемая током с частотой f„, Порядок и очередность включения симисторов осуществляет управляющая схема. С высокостабильного генератора 4 низкой частоты

2f я (например 1.Гц) сигнал поступа1 ет на триггер 5 и делится в необходимое число раз (например»в 2 раза), с выходов триггера 5 сигналы подаются

837217 на первые входы первой схемы совпадения 8 и 9., на вторые входы которых подан сигнал со ждущего мультивибратора 6 через инвертор 7, Таким образом, вырабатывается сигнал управления второй схемой совпадения 12—

15 и обеспечивается задержка, необходимая для предотвращения одновременного включения симисторов 2 и 3 и при смене направления тока в нагрузке (см.фиг.1). Сигналы, полученные на выходе первых схем совпадения инвертируются инверторами 10 и 11 и подаются на первые входы второй схемы совпадения, на вторые входы которой поступают импульсы, отмечающие начало каждого полупериода частоты сети, т.е. f (например, блоками

26 и 28 положительные полупериоды сети, а блоками 28 и 29 — отрицательные)

В зависимости от того, на каком выходе инверторов 10 или 11 будет логическая единица, то вторые схемы совпадения 12, 14 или 13 и 15 получают размещение на пропуск импульсов дт мультивибраторов 26 или 27, далее импульсы инвертируются инверторами

16 — 19 и поступают на усилители мощности 20 и 21, а затем через раз1 делительнь1е импульсные трансформаторы постучают на управляющий электрод симистора,и включают его. Выключение симистора происходит автоматически

5 при падении тока через него до нуля (при переходе напряжения питания сети, т.е, Е, через нуль) ..

Таким образом, формируется напряжение необходимой формы на нагрузке, т. е. f, Задавая значение f мы получаем выходное напряжение требуемой частоты из частоты сети Е с частотой заполнения равной 2f

Формирование импульсов, отмечающих начало каждого полупериода частоты сети fy осуществляется схемой 24, которая вырабатывает их при переходе гармонического сигнала частоты сети, равного через нуль, импульсы поступают на триггер 25, с выхода которого сигналы прямоугольной формы как прямой Ч, так и инвертированный поступают на дифференцирующую

25 цепочку (на схеме не указан) и отрицательным сигналом запускают ждушие мультивибраторы 26 и 27, которые формируют короткий импульс с длитель-, ностью, необходимой для запуска симисторов.

837217

Составитель Л.Воскобойников

РедактоР М.Ленииа ТехРед A,Кравчук

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3127 Тирах 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., oo. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ухгород, ул. Гагарина,101